Pengertian Fotosintesis, Proses serta Faktor – Faktor yang Berperan dalam Fotosintesis

Apa pengartian fotosintesis ? Fotosintesis berasal dari kata fotos yang berarti cahaya, dan sintesis yang artnya pembentukan. Fotosintesis merupakan proses pembentukan zat makanan dengan menggunakan cahaya. Proses penyusunan makanan melalui fotosintesis hanya dapat dilakukan oleh organisme yang memiliki klorofil. Klorofil berfungsi sebagai penangkap cahaya (antenna). Tumbuhan disebut juga sebagai organisme autotropik, yaitu organisme yang dapat menghasilkan makanan sendiri melalui proses fotosintesis tersebut.

Fotosintesis akan berlangsung di kloroplas apabila terdapat cahaya. Selain cahaya, proses fotosintesis yang dilakukan tumbuhan juga memerlukan air (H2O) dan karbon dioksida (CO2). Dengan bantuan sinar matahari, karbon dioksida dan air akan dirubah oleh klorofil menjadi karbohidrat dan oksigen. 

Peristiwa fotosintesis hanya dapat berlangsung jika terdapat klorofil dan cahaya matahari yang cukup. Klorofil adalah pigmen hijau atau zat warna hijau daun yang berbentuk butiran – butiran yang terletak di dalam kloroplas. Kloroplas banyak terdapat di dalam daun. Oleh karena itu, sebagian besar daun berwarna hijau. Daun memang tidak selalu hijau, ada yang berwarna merah, kuning atau yang lain. Hal itu terjadi karena di dalam kloroplas terdapat terdapat pigemen selain klorofil.

Selain pada daun, klorofil kadang – kadang dijumpai pada batang tumbuhan, khususnya tumbuhan yang daunnya telah mengalami modifikasi bentuk dan fungsi. Misalnya pada tumbuhan kaktus dan pinus.

Bagian – Bagian Daun yang Berperan dalam dalam Fotosintesis

Daun memiliki struktur yang sangat sesuai untuk melakukan fotosintesis. Bagian atas dan bawah daun dilindungi oleh selapis sel epidermis yang rapat satu sama lain. Sel – sel epidermis menghasilkan kutikula yang berlapis lilin sehingga daun transparan dan mengkilap, namun kedap air. Kutikula juga berperan menghalangi terjadinya pertukaran gas di bagian daun yang lain sehingga hanya terjadi di stomata.

Stomata atau mulut daun adalah bagian yang terbuka dari daun. Stomata umumnya terdapat di bagian bawah daun. Stomata akan terbuka sewaktu daun memperoleh cukup sinar matahari dan tertutup sewaktu gelap. 

Di antara epidermis atas dan epidermis bawah pada daun terdapat jaringan mesofil (bagian tengah daun). Jaringan mesofil adlah jaringan dasar yang tersusun atas sel – sel parenkim yang kaya klorofil. Fotosintesis berlangsung di jaringan ini. Pada sebagian besar tumbuhan, mesofil daun terdiri dari dua jaringan, yaitu jaringan palisade dan jaringan spons. 

Sel – sel pada jaringan palisade berbentuk seperti tabung yang berjajar rapat satu sama lain serta membentuk lapisan tebal tepat di bawah epidermis. Dengan susunan seperti itu, maka antara satu sel palisade dengan sel palisade lainnya tidak saling menutupi sehingga masing – masing kloroplasnya dapat menyerap sinar matahari secara lebih efektif.  

Di antara jaringan palisade dan epidermis bawahterdapat jaringan spons. Jaringan spons terdiri dari sel – sel yang bentuknya tidak beraturan dan dikelilingi oleh sejumlah rongga udara. Hal tersebut bertujuan agar karbon dioksida dapat masuk ke dalam daun melalui stomata yang terletak di bawahnya. Kloroplas juga terdapat di jaringan sponssehingga fotosintesis juga dapat berlangsung di dalam jaringan ini, meskipun berskala kecil.

Di dalam jaringan spons, tepatnya di bawah jaringan palisade juga terdapat berkas pengangkut yang mengangkut air dan mineral yang berasal dari akar. Dengan demikian, air dapat berdifusi secara mudah ke dalam jaringan palisade.

Proses Fotosintesis  

Fotosintesis merupakan salah satu proses yang paling penting dan paling mengagumkan dalam biologi. Mengapa demikian ? Pertama, fotosintesis memungkinkan tumbuhan menghasilkan glukosa yang kaya energy yang siap digunakan oleh makhluk hidup. Kedua, fotosintesis juga menghasilkan sejumlah molekul, seperti zat tepung dan selulosa (serat). Di dalam fotosintesis juga dihasilkan lemak, protein, vitamin, asam amino, dan molekul lainnya. Ketiga, di dalam fotosintesis dihasilkan oksigen yang merupakan unsure penting untuk pernapasan makhluk hidup. 

Dari jumlah sinar matahari yang jatuh ke bumi, hanya sedikit yang diserap daun yang dgunakan untuk fotosintesis. Demikian pula dengan air, tidak semua air yang diangkut dari akar ke daun digunakan untuk fotosintesis. Sebagian besar dikeluarkan kembali melalui transpirasi dan gutasi.

Proses fotosintesis sebenarnya melibatkan reaksi enzimatik yang panjang dan rumit. Sebagai tambahan pengetahuan bagaimana fotosintesis dapat menghasilkan senyawa karbohidrat dan oksigen di bawah ini akan diuraikan secara sederhana rangkaian peristiwa dalam fotosintesis.

Adanya klorofil dalam tumbuhan merupakan suatu berkah bagi kehidupan di bumi. Sebab klorofillah satu – satunya zat di bumi yang dapat menyerap energy matahari. Klorofil yang member warna hijau pada daun sebenarnya adalah butiran – butiran yang terdapat di dalam kloroplas. Ketika air mencapai daun, energy matahari memecah molekul air. Peristiwa ini disebut fotolisis. Dalam fotolisis dilepaskan oksigen.

Karbon dioksida yang diserap daun lewat stomata bergabung dengan hydrogen hasil fotolisis dan secara bertingkat dengan bantuan enzim membentuk karbohidrat. 

Peristiwa pelepasan oksigen dalam fotosintesis merupakan bagian penting lainnya bagi kehidupan di bumi. Dengan pelepasan oksigen oleh tumbuhan, maka jumlah oksigen dalam atmosfer dapat dipertahankan.

Karbohidrat dan oksigen yang dihasilkan oleh tumbuhan dalam fotosintesis merupakan dua zat yang diperlukan oleh semua makhluk hidup, termasuk oleh tumbuhan itu sendiri. Karbohidrat adalah energy kimia yang dapat menjadi energy kerja jika tersdia oksigen.

Dalam system biosfer tertutup, dimana matahari merupakan sumber energy, maka semua materi didaur ulang, tidak terkecuali oksigen. Oksigen yang dihasilkan dalam fotosintesis, dalam sel tanaman dan hewan digunakan untuk menguraikan karbohidrat untuk menghasilkan energy yang diperlukan semua makhluk hidup.

Reaksi terang adalah reaksi fotosintesis yang memerlukan cahaya. Dalam reaksi terang berlangsung pengubahan energy sinar menjadi energy kimia, yaitu pemecahan molekul air menjadi hydrogen, oksigen, dan energy. Energy yang terbentuk dari reaksi tersebut kemudian dimanfaatkab sebagai energy untuk berlangsungnya reaksi gelap.

Reaksi gelap adalah reaksi fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya. Jika reaksi terang menghasilkan hydrogen, oksigen dan energy, maka reaksi gelap sebaliknya, yaitu pembentukan glukosa dari karbon dioksida, hydrogen dan air. Reaksi gelap disebut juga Siklus Calvin. Siklus Calvin adalah siklus yang menghasilkan molekul karbohidrat, terutama glukosa, amilum dan selulosa. Beberapa dari molekul karbohidrat tersebut dimanfaatkan sebagai sumber energy bagi tumbuhan dan organisme pemakan tumbuhan (hewan dan manusia).

Faktor – Faktor yang Berperan dalam Fotosintesis

Keberadaan fotosintesis sangat menentukan kelangsungan hidup hampir seluruh organisme yang ada di bumi. Fotosntesis sebagai proses alami yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan tidak terlepas dari berbagai faktor yang mempengaruhinya. 

Faktor – faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis antara lain :

a. Klorofil
Fungsi utama klorofil adalah menangkap dan menyerap sinar matahari agar dapat berlangsung fotosintesis. Klorofil dapat menangkap semua cahaya tampak dalam spectrum kecuali hijau dan kuning. Oleh karena itulah mengapa fotosintesis hanya berlangsung pada tumbuhan atau organisme yang di dalam sel – sel tubuhnya mengandung klorofil.

b. Sinar Matahari 
Energy surya yang dipergunakan oleh tumbuhan untuk menyelenggarakan fotosintesis sebenarnya sangat kecil bila disbanding dengan energy yang tersedia, yakni kurang dari 2%. Disamping itu, tidak semua sinar matahari bermanfaat untuk fotosintesis. Hanya sinar matahari yang mempunyai panjang gelombang tertentu yang efektif untuk kegiatan fotosintesis.

Jika kita mengikuti radiasi sinar matahari sepanjang hari, maka kegiatan fotosintesis akan menunjukkan kurva yang rendah dipagi hari, naik dan mencapai puncaknya disiang hari, kemudian turun dan merendah pada sore hari.

Kegiatan fotosintesis sesuai dengan banyaknya sinar yang diterima tumbuhan. Puncak – puncak kegiatan fotosintesis berkaitan dengan sifat klorofil yang mempunyai spectrum puncak, yaitu nila dan merah.

c. Suhu
Temperature atau suhu juga memiliki peranan yang bcukup  penting dalam proses fotosintesis. Suhu optimal (suhu dimana fotosintesis berlangsung maksimum) berkisar antara 10o C-35oC. pada umumnya tumbuhan tropik tidak mengadakan kegiatan pada suhu dibawah suhu 5oC.

d. Karbo Dioksida 
Di daerah tropic, dimana cahaya dan suhu terdapat dalam jumlah yang melimpah, maka karbon dioksida merupakan faktor pembatas. Sekalipun terdapat cahaya melimpah dan pada tingkat suhu optimum, tumbuhan tidak melakukan kegiatan fotosintesis jika tidak tersedia karbon dioksida. Dalam rumus fotosintesis dinyatakan bahwa jumlah karbon dioksida yang digunakan sama dengan jumlah oksigen yang dihasilkan.

f. Air
Air merupakan faktor lain yang berperan penting dalam fotosintesis. Jika tidak tersedia air maka tidak akan terjadi fotosintesis sehingga tidak dimungkinkan pembentukan gula. Sekalipun karbon dioksida tersedia dalam jumlah yang cukup melimpah, demikian pula halnya dengan cahaya dan temperature, akan tetapi ketiadaan air akan menghambat proses fotosintesis.

Demikianlah uraian mengenai pengertian fotosintesis, proses sera faktor – faktor yang mempengaruhinya. Semoga bermanfaat.

Sumber : 
Ilmu Pengetahuan Alam (Terpadu) Untuk SMP dan MTs kelas VIII/Setya Nurachmandani, Samson Samsulhadi; editor, Budi Wahyono, Fitri Wahyudi; ilustrator, Haryana Humardani.—Jakarta: Pusat Perbukuan, Kementerian Pendidikan Nasional, 2010