bab vi fotosintesis

BAB VI
FOTOSINTESIS
(ASSIMILASI CARBON)
A. Fotosintesis
Assimilasi merupakan proses perubahan zat-zat yang disesuaikan dengan
keperluan hidup. Biasanya yang dirubah adalah zat anorganik menjadi zat
organik seperti karbohidrat, lemak dan protein yang selalu digunakan bagi
organisme hidup. Zat-zat organik tersebut mempunyai fungsi:
1. Sebagai sumber energi bagi proses kehidupan.
2. Sebagai bahan penyusun bagian-bagian protoplasma, enzim dan struktur dari
sel.
Dengan demikian assimilasi dalam arti luas meliputi assimilasi C, N, S, P
dan sejumlah unsur, sedangkan assimilasi dalam arti sempit hanya merupakan
proses pembentukan karbohidrat atau assimilasi C (Karbon).
Dengan adanya hasil-hasil assimilasi C dimungkinkan pembentukan zatzat organik lain, sehingga assimilasi C memang merupakan proses yang penting
dan semua kehidupan bertumpu pada hasil-hasilnya.
Kehidupan tumbuhan ada yang autothrof atau heterothrof :
1. Autothrof : berarti dapat membentuk sendiri zat-zat organik yang diperlukan
bagi kehidupannya, sehingga tidak tergantung pada tumbuhan lain, baik
terhadap karbohidrat, lemak, protein, maupun zat organik lainnya.
2. Heterothrof : berarti tidak dapat membentuk sendiri zat organik yang
diperlukan bagi kehidupannya.
B. Faktor Esensial pada Fotosintesis
Faktor-faktor penting yang diperlukan untuk fotosintesis adalah :
1. Bahan Baku
Bahan baku untuk fotosintesis adalah CO2 dan H2O. CO2 diambil dari udara
dan masuk melalui stomata ke dalam jaringan spons dan jaringan tiang
(Mesophyl).
Sedangkan air (H2O) merupakan bahan baku lain yang diabsorbsi dari
lingkungannya lewat akar (daun dan batang untuk tumbuhan Epithyt)
2. Energi
Energi yang diperlukan pada fotosintesis adalah energi cahaya, terutama
cahaya merah atau ungu (biru). Cahaya hijau atau kuning sebagian besar
dipantulkan dan hanya sedikit pengaruhnya pada fotosintesis sinar lampu
listrik pun dapat digunakan untuk fotosintesis (tapi harus sama panjang
gelombangnya). Cahaya matahari diabsorbsi oleh klorofil dan zat warna
lainnya.
3. Pigmen
Clorofil merupakan pigmen utama yang dapat mengabsorbsi energi. Terdapat
beberapa macam klorofil yaitu a, b, dan c. Klorofil a dan b terdapat pada
tumbuhan tinggi, sedangkan klorofil c terdapat pada jenis alga tertentu.
Selain klorofil pada tumbuhan tinggi juga terdapat Katonoid yaitu Xantofil
(Kuning) dan Karotin (Jingga). Karotin berfungsi membantu menangkap sinar
matahari untuk diberikan pada klorofil.
4. Suhu
Fotosintesis umumnya dapat berjalan pada suhu antara 5-400 C. Kecepatan
fotosintesis bertambah sampai maksimal pada suhu 350 C dan selebihnya
akan menurun tajam. Kemungkinan hal ini disebabkan oleh kerja enzim yang
kurang aktif.
5. Faktor Tambahan
Pada kloroplas selain dari pigmen fotosintesis terdapat berbagai molekul
“carrier” yang berfungsi sebagai transport atom Hidrogen, elektron dan energi.
Molekul Carrier misalnya Sitokron a, Sitokron b, Plastoquinon, Plastosianin
serta Ferredoksin. Selain itu di dalam Kloroplas juga terdapat berbagai enzim
yang berguna untuk reaksi kimia fotosintesis.
C. Reaksi Kimia Fotosintesis
Secara sederhana proses fotosintesis dikenal dengan reaksi sebagai
berikut:
CO2 + 2H2O

(CH2O) + H2O + O2
atau
6CO2 + 12H2O

C6H12O6 + 6H2O + 6O2
atau
6CO2 + 6H2O
D. Titik Kompensasi

C6H12O6 + 6O2
Gula yang dihasilkan pada fotosintesis digunakan untuk respirasi, untuk
berbagai sintesis atau disimpan jika kecepatan respirasi sama dengan kecepatan
fotosintesis, berarti semua gula habis dipakai untuk respirasi, sehingga tidak ada
bahan yang disimpan ataupun tersisa, kondisi ini disebut Titik Kompensasi. Agar
tanaman hidup subur maka paling tidak kecepatan fotosintesis harus tiga kali
kecepatan respirasi. Bahkan menurut penelitian kecepatan fotosintesis rata-rata
8-12 kali kecepatan respirasi.
E. Proses Fotosintesis
Proses fotosintesis meliputi dua tahap yaitu :
1. Reaksi Terang
2. Reaksi Gelap
1. Reaksi Terang
Pada reaksi terang prosesnya berlangsung dengan bantuan cahaya (sinar
matahari). Dan pada reaksi/proses ini terdapat dua macam pusat proses
fotosintesis yaitu: kelompok pigmen untuk Fotosistem I dan untuk Fotosistem
II.
a. Kelompok Pigmen Fotosistem I
Energi cahaya untuk fotosistem I ditangkap oleh Klorofil a dengan panjang
gelombang 683 (kl a 683) dan Klorofil a 700 (P 700) serta Karotin. Pada
waktu kloroplas menerima cahaya klorofil a elektronnya berubah menjadi
berenergi dan
tidak
stabil. Pada
fotosistem
I
ini
kehilangan
elektronnya segera diganti.
oleh elektron dari fotosistem II, Elektron dari Fotosistem I diterima
akseptor Feredoksin, kemudian ditransfer ke NADP (Nikotinamid Adenin
Dinukleotida Phospat). Pada waktu yang sama NADP pun menerima ion
H+.
NADP + H+ + e  NADPH
b. Kelompok Pigmem Fotosistem II
Fotosistem II klorofilnya melepaskan elektron. Elektron akan diganti dari
pemecahana air.
2H2O  4H+ + 4e + O2
Elektron dari fotosistem II diterima oleh akseptor-akseptor elektron.
Akseptor ini adalah Plastoquinon kemudian ditransfer ke Sitokron lalu di
Plastosianin dan akhirnya ke Fotosistem I. Pada waktu elektron ditransfer,
dilepaskan energi yang diterima oleh ADP +P menjadi ATP.
(e + ADP+P  ATP). ADP dan P telah tersedia dalam kloroplas.
Untuk lebih jelasnya lihat skema pada halaman berikutnya, jadi
yang
dihasilkan pada terang adalah = ATP, NADPH dan O2.
ATP dan NADPH diperlukan untuk proses pembentukan hidrat arang
dalam reaksi gelap. O2 dilepas sebagian ke atmosfer dan sebagian lagi
untuk respirasi tumbuhan.
Gambar 1: Bagan Proses Reaksi Terang (Anonim. 2012)
2. Reaksi Gelap
Reaksi gelap merupakan langkah selanjutnya reaksi terang dan proses ini
terjadi di stroma kloroplas. Disebut reaksi gelap karena tidak memerlukan
cahaya, namun tetap berlangsung pada siang hari dan memerlukan NADPH
serta ATP hasil reaksi terang. Reaksi gelap ada dua macam yaitu :
a. Daur Calvin Benson (daur C3)
Pada daun Calvin Benson (daur C3) dapat dijelaskan sebagai berikut:
1) CO2
berkombinasi
dengan
RuDP
dengan
katalisator
karboksi
dismutase dan membentuk dua molekul APG.
2) Dua molekul APG direduksi menjadi 2 molekul PGAL. Energi berasal
dari ATP dan NADPH, kemudian energi pindah ke PGAL,
. ADP dan
NADP yang terbentuk siap untuk dipakai kembali dalam reaksi terang.
3) Dua molekul Triose Fosfat (PGAL) berkombinasi membentuk gula
Fosfat dengan 6 atom C (Fruktosa 1.6 Difosfat). Sampai proses ini
tumbuhan telah menambah 1 molekul CO2 untuk membentuk molekul
gula dengan 6 atom C.
4) Selanjutnya Fruktosa Fosfat dapat diubah menjadi hidrat arang lain
melalui berbagai reaksi termasuk Glukosa, Sakarosa dan Amilum.
5) Sebagian Fruktosa Fosfat dapat diubah untuk membentuk molekul
Ribulosa 1.5 Fosfat (RuDP) kembali, dan menerima CO 2 untuk
membentuk Glukosa.
Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2 di bawah.
Gambar 2. Daur Calvin Benson C3 (Reaksi Gelap) (Anonim, 2012)
b. Daur Hatch-Slack (C4)
Kelompok tumbuhan tertentu yang hidup di daerah tropis seperti jagung,
sorgum, dan cyprus dan beberapa jenis dikotil dalam fiksasi CO2 untuk
membentuk hidrat (karbohidrat) tidak langsung pada daun Calvin tapi
dibentuk dulu hasil antara yang berupa persenyawaan dengan 4C. CO 2
mula-mula
bereaksi
dengan
Fosfoenol
Piruvat
(PEP),
suatu
persenyawaan dengan 3C dan menghasilkan Asam Oksaloasetat (4.C).
Asam Oksaloasetat lalu diubah menjadi asam malat. Karena hasil awal
fotosintesis berupa senyawa 4.C, maka disebut jalur 4 karbon (Four
Carbon Pathway) atau jalur Hatch Slack (Hatch Slack Pathway).
Anatomi daun tumbuhan C.4 berbeda dengan anatomi tumbuhan C.3
pada tumbuhan C3, kloroplas mempunyai bentuk yang sama dan terdapat
merata pada mesofil (jaringan Palisade dan Spons). Pada tumbuhan C4
anatomi daun menunjukkan bahwa di sekitar ikatan pembuluh (jaringan
pengangkut) dikelilingi oleh sel-sel yang berisi kloroplas yang berbeda
dengan pada mesofil. Pada sel-sel ini berisi butir-butir amilum, sedang
pada mesofil tidak terdapat butir klorofil dan banyak grana.
Seperti pada bagian sel-sel mesofil akan membentuk asam malat dan
asam malat diubah menjadi asam piruvat dan CO 2 keluar kemudian
masuk daur Calvin seperti tumbuhan C3.
Dalam kondisi panas dan kering di daerah tropis, tumbuhan C4 lebih
efisien mempergunakan CO2 daripada tumbuhan C3. Hal ini terlihat pada
produksi gula tebu, jagung dan sorgum, karena terjadi efek fotorespirasi.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar 3. Daur Hatch- Slack C4 (Reaksi Gelap) (Anonim, 2012)
c. Tanaman CAM
Tumbuhan lain yang tergolong sukulen (penyimpan air) termasuk
golongan CAM adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae,
Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum memiliki adaptasi
fotosintesis yang berbeda lagi. Tidak seperti tumbuhan umumnya, kelompok
tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup pada siang
hari. Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan mampu
menekan penguapan sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya
CO2. Saat stomata terbuka pada malam hari, CO2 di sitoplasma sel-sel
mesofil akan diikat oleh PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase
sehingga terbentuk oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat (persis
seperti tumbuhan C-4). Selanjutnya malat yang terbentuk disimpan dalam
vakuola sel mesofil hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang
menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin-Benson, malat dipecah
lagi menjadi CO2 dan piruvat. CO2 masuk ke siklus Calvin-Benson di stroma
kloroplas, sedangkan piruvat akan digunakan untuk membentuk kembali
PEP.
Gambar: famili Crassulaceae
Model metabolisme ini disebut Crassulacean Acid Metabolism (CAM)
karena
pertamakali diketahui terjadi pada
kelompok tumbuhan famili
Crassulaceae. Jadi maksud penamaannya berarti: metabolisme asam pada
tumbuhan Crassulaceae dan bukan metabolisme asam Crassulaceae.
Meski tidak menguarkan oksigen dimalam hari, namun dengan memakan
CO2 yang beredar, tanaman ini sudah membantu kita semua menghirup udara
bersih, lebih sehat, menyejukkan dan menyegarkan bumi, tempat tinggal dan
ruangan. Jadi, cocok buat taruh di ruang tidur misalnya. Sayang, hanya sekitar
5% tanaman jenis ini. Tumbuhan CAM yang dapat mudah ditemukan adalah
nanas, kaktus, dan bunga lili.
Gambar: Skema perbandingan Reaksi gelap tanaman C3, C4 dan CAM
(Anonim.2010)
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. Fotosintesis Jenis Lain : Tumbuhan C4 dan CAM. Biologi Media Centre,
Referenci Pelajaran Biologi dan informasi
Pendidikan. diakses darin
http://biologimediacentre.com/fotosintesis-jenis-lain-tumbuhan-c4-dan-cam/
Anonim. 2012. Proses Fotosintesis Pada Tumbuhan. Reaksi Terang Dan Reaksi
Gelap. Perpustakaan Cyber. diakses dari http://perpustakaancyber. Blogspot
.com / 2012/11/proses-fotosintesis-pada-tumbuhan-reaksi-gelap-terang.html
Campbell dkk. 2008. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Djamhur Wiratasasmita. 1986. Buku Materi Pokok 1. Fisiologi Hewan dan
Tumbuhan. Jakarta: Universitas Terbuka.
Dwidjosaputro. 1981. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Gramedia.
Margono. Bahan Kuliah Fisiologi Tumbuhan. Yogyakarta: Fakultas Biologi
Universitas Gajah Mada.
Mayang. 2009. Fiksasi Karbondioksida pada tanaman C3, C4, dan CAM. Diakses
dari http://mayangx.wordpress.com/
Salisbury dan Ross , 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 3, Bandung Penerbit ITB.
Siti Sutarmi,dkk. 1987. Botani Umum 2. Bandung: Angkasa.
Team Asistensi. 1983. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Yogyakarta: FPMIP
IKIP Yogyakarta.
Wibisono Soerodikoesoemo. 1984. Anatomi Tumbuhan II. Yogyakarta: Fakultas
Biologi Universitas Gadjah Mada.