Proses fotosintesis melibatkan serapan karbon dioksida dan air oleh tumbuhan menggunakan sinar matahari untuk menghasilkan glukosa dan oksigen. Terdiri dari dua tahapan yaitu reaksi terang yang menghasilkan ATP dan NADPH, dan reaksi gelap siklus Calvin yang mengubah CO2 menjadi karbohidrat menggunakan ATP dan NADPH. Fotosintesis terjadi terutama di daun melalui klorofil dalam kloroplas.

1. FOTOSINTESIS PADATUMBUHAN
SOGABILIYANJAYA
biliyanjaya33@gmail.com

2. A.SEJARAH SINGKAT FOTOSINTESIS
 Fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800. Pada awal tahun 1600,
seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont berasal dari Flandria
(Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang
menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Helmont
menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena
pemberian air.
 Tapi pada tahun 1720, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis
menyatakan bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia
berpendapat faktor itu adalah udara.
 Pada tahun 1778 oleh Jan Ingenhousz,dari Austria, mengulangi
eksperimen Priestley.Ia menemukan bahwa cahaya matahari berpengaruh
pada tumbuhan sehingga dapat “memulihkan” udara yang “rusak”.
Akhirnya di tahun 1796, Jean Senebier, seorang pastor Perancis,
menunjukkan bahwa udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah
karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak
lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan
antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan “pemulihan”
udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya
karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air.

3. B.PENGERTIAN FOTOSINTESIS
 Fotosintesis berasal dari bahasa Yunani photo berarti cahaya,dan
synthesis berarti menggabungkan atau penggabungan.Fotosintesis
adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan karbohidrat
yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang
mengandung zat hijau daun (klorofil).
 Organisme fotosintesis disebut fotoautotrof karena mereka dapat
membuat makanannya sendiri. Pada tanaman, alga, dan bacteria,
fotosintesis dilakukan dengan memanfaatkan karbon dioksida dan air
yang menghasilkan produk buangan yaitu oksigen. Fotosintesis sangat
penting bagi semua makhluk hidup di Bumi karena selain untuk
menjaga tingkat normal oksigen di atmosfer, fotosintesis juga
merupakan sumber energi bagi semua kehidupan di Bumi.
 Dalam proses fotosintesis dibutuhkan karbondioksida (CO2), air
(H2O) dan mineral serta sinar matahari (cahaya) dan menghasilkan
karbohidrat sebagai sumber makanan yang dibutuhkan oleh makhluk
hidup.

4. C.PROSES FOTOSINTESIS
 Tumbuhan hijau daun bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat
memasak atau mensintesis makanan langsung dari senyawa an
organik. Tumbuhan menyerap karbon dioksida dan air untuk
menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya.
Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis.
Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
 6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
 Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain
seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses
ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi pada hewan
maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi
seluler adalah kebalikan dengan persamaan di atas.

5. Tumbuhan dapat menyerap cahaya karena mempunyai pigmen yang
disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil
terdapat dalam organel yang disebut kloroplast. klorofil menyerap cahaya yang akan
digunakan dalam fotosintesis. Sebagian besar energi fotosintesis dihasilkan di daun
tetapi juga dapat terjadi pada organ tumbuhan yang berwarna hijau. Di dalam daun
terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas
setiap milimeter perseginya.Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna
atau transparan, menuju mesofil.Tempat terjadinya sebagian besar proses
fotosintesis terjadi di Permukaan daun yang biasanya dilapisi oleh vakuola yang
bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun
penguapan air yang berlebihan.

6. 1.TAHAP-TAHAP FOTOSINTESIS
 Proses fotosintesis yang terjadi di kloroplas melalui dua tahap reaksi.
Kedua reaksi tersebut diantaranya adalah reaksi terang dan reaksi
gelap. Kedua reaksi tersebut akan dijelaskan sebagai berikut :
 Reaksi terang (Light-Dependent Reaction)
 Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi
NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Prosesnya diawali
dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Fotosintesis
akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya
panjang karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih
banyak energi. Di dalam daun,cahaya akan diserap oleh molekul
klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi.
 Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai
pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I.
Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya
dengan panjang gelombang 680 nano meter, sedangkan fotosistem I
700 nano meter. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan
dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja sama
dan saling memperkuat

7.  Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada
fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer
sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan
untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi
dalam sel.
 Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau
kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan
alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi
air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air
ini adalah elektron dan oksigen. Oksigen dari proses fotosintesis hanya
dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida.
 Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga
mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer
sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP
menjadi NADPH.

8. Gambar.Siklus Calvin pada Proses Fotosintesis

9.  Reaksi Gelap (Siklus Calvin-Benson)
 Reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Disebut reaksi gelap karena
tidak membutuhkan energi cahaya dalam prosesnya,akan tetapi
menggunakan ATP sebagai energi dan NADPH sebagai sumber
elektron untuk mengubah CO2 menjadi karbohidrat.
 Fotosintesis bertanggung jawab dalam membuat NADPH dan ATP
didalam siklus Calvin Benson-Bassham (CBB) menggunakan molekul
energi tinggi (ATP).Pda reaksi gelap tersebut terjadi beberapa tahap
fotosintesis antara lain :
 Fotosintesis: Tahap I Reaksi Gelap
 Tahap pertama dalam siklus CBB reaksi gelap memiliki kemiripan
dengan tahap isomerasi pada jalur Pentosa Fosfat (PPP). Enzim yang
digunakan pada reaksi ini berwarna merah. Enzim rubisco berfungsi
mengkatalasis reaksi karboksilasi dari ribulose-1,5-bisphosphate
dalam dua reaksi. . Hasil yang diperoleh dari proses karboksilasi ini
adalah dua molekul 3-phosphoglycerate (3-fosfogliserat).

10.  Fotosintasis :Tahap II Reaksi Gelap
 Tahap kedua dalam siklus Calvin Benson reaksi gelap memiliki
kemiripan dalam salah satu bagian reaksi glukoneogenesis.Hasi dari
proses fotosintesis tahap pertama yaitu 3-Phosphoglicerate (3-
fosfogliserat) difosforilasi menggunakan bantuan enzim
phosphoglycerate kinase untuk membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate.
 Selanjutnya, 1,3-Bisphosphoglycerate direduksi menggunakan NADPH
untuk menghasilkan NADP+ dan Glyceraldehyde-3-Phosphate
(Gliseraldehida-3-fosfat) dengan menggunakan enzim Glyceraldehide-
3-phosphate dehydrogenase (gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase).
 Satu dari setiap 6 molekul gliseraldehida-3-fosfat dibawa keluar ke
sitoplasma sel tumbuhan untuk digunakan dalam sintesis glukosa dan
jalur metabolisme lainnya.
 Fotosintesis: Tahap III Reaksi Gelap
 Tahap ketiga dalam siklus calvin-benson bassham reaksi gelap adalah
regenerasi ribulose (ribulosa). Tahap ini memiliki kemiripan terhadap
salah satu tahap dalam Jalur Pentosa Fosfat.
 Gliseraldehida-3-fosfat yang ada kemudian diubah kembali menjadi
dihidroksiaseton fosfat (Dihydroxyaceton phosphate / DHAP) oleh
triose phosphate isomerase (Triose fosfat isomerase).

11.  Kemudian, dihiroksiaseton fosfat diubah menjadi fructose-6-phosphate
(F-6-P) oleh Aldolase dan Fructose bisphosphatase (Fruktosa bifosfatase).
Aldolase memadatkan dua molekul DHAP untuk membentuk molekul
fruktosa-1,6-bifosfat. Kemudian fruktosa-1,6-bifosfat diubah menjadi
fruktosa-6-fosfat (F-6-P) oleh fruktosa bifosfat. F-6-P kemudian dapat
diubah menjadi gula melalu dua jalur enzimatik yaitu dengan bantuan
fosfogluko isomerase dan glukosa-6-fosfatase.
 Dihidroksiaseton dapat juga digabungkan dengan eritrosa-4-fosfat untuk
membentuk Sedoheptulose-1,7-bisphosphate (Sedoheptulosa-1,7-bifosfat
/SBP). Reaksi ini juga dikatalisis oleh enzim aldolase.
 SBP kemudian di defosforilasi oleh Sedoheptulase bifosfatase untuk
membentuk Sedoheptulase-7-fosfat (S7P).
 Setelah beberapa reaksi penyusunan oleh enzim Transketolase dan
Transaldolase, terbentuklah Xylulose-5-Phosphate (Xelulosa-5-fosfat /X5P)
dan Ribose-5-phosphate (Ribosa-5-fosfat / R5P).
 Terakhir dalam reaksi gelap ini, X5P dan R5P di isomerasi mengunakan
enzim Phosphopentose epimerase dan phosphor pentose isomerase untuk
menghasilkan ribulose-5-phosphate (ribulosa-5-fosfat) yang kemudian
dapat mengulang kembali siklus Calvin-Benson-Bassham.

12. Gambar.Siklus Calvin-Benson-Bassham pada Reaksi Gelap.

13. 2. Hasil akhir fotosintesis
 Secara umum karbohidrat dianggap sebagai hasil akhir fotosintesis.
Namun patut diperhatikan istilah karbohidrat tersebut dapat berupa
monosakarida, disakarida, dan polisakaria. Sebenarnya hasil akhir
fotosintesis adalah gula sederhana beratom C-3. Senyawa.
 Glukosa diangkut melalui floem ke sel-sel daun yang lain yang tidak
berfotosintesis, yakni sel-sel batang dan sel-sel akar untuk keperluan
tumbuhan itu sendiri. Sisanya diubah ke dalam bentuk lain yaitu
menjadi amilum, protein dan lipid yang disimpan untuk cadangan
makanan. Cadangan makanan terutama di simpan didalam akar dan
batang, tapi ada juga yang di simpan dalam daun.
 Hasil lain dari proses fotosintesis yaitu berupa oksigen. Oksigen
dilepas ke lingkungan melaui stomata. Oksigen yang dilepas
dimanfaatkan oleh organisme lain untuk proses pernapasan.

14. D.Bagian Daun Yang Berperan DalamFotosintesis
 Pada sebagian tumbuhan tinggi, daun merupakan organ utama untuk
melakukan proses fotosintesis. Fotosintesis tidak hanya terjadi pada
daun, tetapi terjadi pada semua tumbuhan yang berwarna
hijau.permukaan luar epidermis bawah dan atas biasanya dilindungi
oleh lapisan kultikula yang terdapat lapisan lilin. Lapisan kultikula
dan lilin ini berguna untuk mencegah penguapan air (transpirasi)
berlebihan dan menambah kekuatan.
 Fungsi stomata sebagai pengatur penguapan, pengatur masuknya gas
CO2 dari udara dan keluarnya gas O2 ke udara selama fotosintesis
berlangsung.
 Mesofil merupakan daerah fotosintesis utama karena mengandung
kloroplas. Kandungan kloroplas palisade lebih banyak di bandingkan
dengan yang berada di spons.
 Organel yang berperan dalam fotosintesis adalah kloroplas. Organel
tersebut berisi pigmen klorofil yang menyebabkan warna hijau pada
tumbuhan. Di setiap sel terdapat 40-50 kloroplas. Di dalam kloroplas
inilah penyerapan sinar oleh klorofil dimulai pada proses fotosintesis.

15. Gambar.bagian daun

16. E.Pengambilan Zat-zat oleh tumbuhan dari lingkungan
 Tumbuhan memerlukan beberapa zat dari lingkungannya, terutama
air, mineral, oksigen, dan karbon dioksida. Oksigen dan karbon
dioksida dari udara diambil oleh tumbuhan tingkat tinggi melalui
daun. Air dan garam mineral yang terkandung di dalam air diserap
tumbuhan dari dalam tanah melalui rambut akar.
 Bagian akar yang aktif terlibat dalam penyerapan garam mineral adalah
pada daerah perpanjangan tepat dibelakang ujung akar.
 Proses pengambilan karbondioksida dan oksigen dari udara serta air,
dan unsur -unsur dari dalam tanah oleh tumbuhan, berlangsung
dengan cara difusi, osmosis dan transpor aktif.
 DIFUSI
 Difusi berasal dari kata diphus yang artinya menyebar. Difusi
merupakan transport menurun yang artinya materi yang berasal dari
daerah berkosentrasi tinggi ke daerah yang berkosentrasi rendah.

17.  Difusi adalah peristiwa mengalir/berpindahnya suatu zat dalam
pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang
berkonsentrasi rendah.
 Difusi dipermudah dengan protein pembawa proses difusi ini
melibatkan protein yang membentuk suatu saluran dan mengikat
substansi yang ditranspor. Protein ini disebut protein pembawa.
Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar misalnya asam
amino dan glukosa.
 OSMOSI
 Osmosis berasal dari kata os artinya lubang dan move artinya pindah,
maka osmosis adalah proses perpindahan air dari zat yang
berkonsentrasi rendah (hipotonis) ke larutan yang berkonsentrasi
tinggi (hipertonis), proses ini biasa melalui membran permeabel
selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat.

18.  Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini
bergantung pada konsentrasi zat terlarut,dan bukan pada sifat zat
terlarut itu sendiri.Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam
biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat
ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel.
 TRANSPOR AKTIF
 Transpor aktif adalah transpor yang menggunakan energi untuk
mengeluarkan dan memasukkan ion-ion dan molekul melalui
membran sel yang bersifat selektif permeabel. Transpor aktif
dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam sel dan di luar sel.
 Transpor aktif memerlukan molekul pengangkut berupa protein
integral pada membran (molekul carrier). Pada protein pengangkut,
terhadap tempat untuk Na dan K yang dinamakan binding sites.
 Tiga ion natrium (Na) diambil dari dalam sel dan menempati
binding sites (tempat terjadinya ikatan ion atau molekul pada
membran).
 Energi diperlukan untuk mengubah bentuk protein integral pada
membran agar membuka ke bagian luar sel.

19.  Protein integral pada membran membuka ke arah luar sel,
kemudian melepaskan natrium keluar dari sel.
 Dua ion kalium (K) dari luar sel menempati binding sites pada
protein integral.
 Protein integral pada membran kembali pada bentuk semula,
yakni membuka ke ardalam sel.
 Ion kalium dilepaskan ke dalam sel.
 Dalam pengambilan Zat oleh tumbuhan dari lingkungan, adapun
proses-proses pengangkutan yang akan dibahas, diantaranya :
 A. Proses Pengangkutan Air dan Garam Mineral
 Pengangkutan air dan garam-garam mineral pada tumbuhan
tingkat tinggi, seperti pada tumbuhan biji dilakukan melalui dua
mekanisme.
 a. Pengangkutan Ekstravasikuler
 Pengangkutan ini dilakukan di luar berkas pengangkut, maka
disebut pengangkutan ekstravasikuler. Zat yang diangkut adalah air
dan garam-garam mineral.

20.  1). Pengangkutan Apoplas
 Transportasi apoplas ini adalah menyusupnya air tanah secara
difusi bebas atau transport pasif melalui semua bagian tak hidup dari
tumbuhan, misalnya dinding sel dan ruang-ruang antara sel. Air masuk
dengan cara difusi, aliran air secara apoplas tidak dapat terus mencapai
xilem karena terhalang oleh lapisan endodermis yang memiliki
penebalan dinding sel yang dikenal sebagai pita kaspari. Apoplas dapat
terjadi pada setiap dinding sel kecuali endodermis. Khusus endodermis
dilakukan secara osmosis.
 2). Pengangkutan Simplas
Pengangkutan Simplas merupakan proses bergeraknya air tanah
dan zat terlarut melalui bagian hidup dari sel tumbuhan, misalnya
sitoplasma atau vakuola dari sel ke sel. Pada pengangkutan ini, setelah
masuk kedalam sel epidermis bulu akar, air dan mineral yang terlarut
bergerak dalam sitoplasma dan vakuola, kemudian bergerak dari satu sel
ke sel yang lain melalui plasmodesmata. Sistem pengangkutan ini
menyebabkan air dapat mencapai bagian silinder pusat. Adapun lintasan
aliran air pada pengangkutan simplas adalah sel-sel bulu akar menuju sel-
sel korteks, endodermis, perisikel, dan xilem. Dari sini, air dan garam
mineral siap diangkut ke atas menuju batang dan daun.

21.  b. Pengangkutan Intravasikuler
 Pengangkutan air dan mineral diserap oleh akar menuju batang
ini berlangsung melalui berkas pengangkut, yaitu Xilem, sehingga
proses pengangkutan disebut pengangkutan intravaskuler.
 Setelah melewati sel-sel akar, air dan garam mineral dari dalam tanah
memasuki tumbuhan melalui epidermis akar, menembus korteks akar,
masuk ke stele dan kemudian mengalir naik ke pembuluh xilem
sampai pucuk tumbuhan (batang sampai ke mesofil daun). Air
bergerak dari sel trakea satu ke sel trakea yang di atasnya mengikuti
prinsip kapilaritas dan kohesi air dalam sel trakea xilem.
 c. Pengangkutan Hasil Fotosintesis
 Tumbuhan melakukan fotosinstesa untuk memperoleh cadangan
makanan dan unsur-unsur nutrisi yang penting bagi kehidupan.
Hasil dari fotosintesis tersebut harus didistribusikan atau
disalurkan. Proses distribusi bahan makanan dalam tumbuhan
dikenal dengan translokasi. Translokasi merupakan pemindahan
hasil fotosintesis dari daun atau organ tempat penyimpanannya ke
bagian lain tumbuhan yang memerlukannya. Jaringan pembuluh
yang bertugas mengedarkan hasil fotosintesis ke seluruh bagian
tumbuhan adalah floem (pembuluh tapis).

22.  Zat terlarut yang paling banyak dalam getah floem adalah gula,
terutama sukrosa. Selain itu, di dalam getah floem juga mengandung
mineral, asam amino dan hormon, berbeda dengan pengangkutan
pada pembuluh xilem yang berjalan satu arah dari akar ke daun,
pengangkutan pada pembuluh floem dapat berlangsung ke segala
arah, yaitu dari sumber gula (tempat penyimpanan hasil fotosintesis)
ke organ lain tumbuhan yang memerlukannya.
 F.Faktor - faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis
 1. Faktor Internal
 Faktror internal adalah faktor yang berasal dari tumbuhan itu sendiri.
Artinya, setiap tumbuhan yang berbeda jenis, walaupun hidup dalam
keadaan lingkungan yang sama akan berbeda pula reaksi
fotosintesisnya, dapat kita katakan faktor internal merupakan faktor
hereditas (keturunan).

23.  2. Faktor Eksternal
 a. Kandungan Air dan Mineral dalam tanah
 Karena Fotosintesis sangat bergantung dari penyerapan air oleh akar
tumbuhan tersebut.
 b. Temperatur
 Fotosintesis merupakan reaksi yang tergantung kepada enzim,
sedangkan kerja enzim ini dipengaruhi oleh suhu. Enzim tidak bisa
bekerja pada suhu kurang dari 5 derajat Celcius dan diatar 50 derajat
celcius, jika suhu tidak sesuai maka fotosintesis tidak akan terjadi.
Suhu terbaik untuk proses fotosintesis adalah diantara 28 – 30 derajat
celcius.
 c. Kandungan CO2 di udara
 Kandungan CO2 di udara sekitar 0.03 persen, semakin banyak CO2
akan semakin baik rekasi yang terjadi.
 d. Kandungan O2
 Rendahnya kandungan O2 di udara dan di dalam tanah akan
menghambat respirasi tumbuhan. Remdajmua respirasi ini juga akan
menghambat pembentukan energi oleh tumbuhan tersebut

24.  G.Fungsi atau manfaat Fotosintesis bagi mahlukhidup
 Adapun beberapa fungsi fotosintesis pada mahluk hidup,antara
lain :
 Fungsi utama dari fotosintesis adalah untuk memproduksi glokusa
sebagai sumber energy utama bagi tumbuhhan.Dengan adanya glukosa
maka terbentuklah sumber energy lemak dan protein,zat tersebut akan
dimanfaatka oleh manusia dan hewan.

 Proses fotosintesis dapat membersikan udara,udara yang berupa
karbon doiksida (co2) diserap oleh tumbuhan dan hasil akhirnya
adalah oksigen (o2) yang dihirup oleh mahluk hidup.

 Kemampuan tumbuhan untuk melakukan fotosintesis selama
hidupnya membuat sisa-sisa tumbuhan yang hidup di masa ampau
tertimbun oleh tanah selama berjuta –juta tahun dan akan menjadi
batu bara yang dapat digunakan oleh manusia sebagai sumber energy.

25. TERIMA KASIH PERHATINYA