Fotosintesis

Di muka sudah dikemukakan bahwa tumbuh-tumbuhan untuk keperluan hidupnya perlu nutrisi dan energi. Perolehan nutrisi dan energi pada tumbuhan hijau terjadi melalui suatu proses yang disebut fotosintesis. Fotosintesis adalah suatu proses pembentukan karbohidrat dan oksigen dari air dan karbon dioksida dalam kloroplas dengan bantuan klorofil dan cahaya.

Cahaya tersebut dapat berupa cahaya matahari atau cahaya lainnya misalnya cahaya lampu yang memiliki panjang gelombang tertentu. Dengan demikian fotosintesis tidak harus pada siang hari ketika ada cahaya matahari tetapi dapat juga pada malam hari yang penting ada cahaya yang diperlukan untuk itu.

Reaksi kimia fotosintesis adalah sebagai berikut:

Warna hijau pada tumbuhan, baik pada daunnya ataupun pada bagian lainnya, misalnya pada bagian kulit batangnya, tidak lain dari klorofil atau zat hijau daun. Kita mengenal berbagai macam tumbuhan, dan di antaranya ada yang memiliki daun yang berwarna hijau dan ada pula yang memiliki warna lain seperti merah, atau kuning. Adakah klorofil pada daun-daun yang berwarna merah dan kuning tersebut? Jika kamu telah melakukan percobaan uji amilum di atas kamu tentu sudah bisa menjawabnya. Hal ini dicirikan dengan warna alkohol hasil rebusan daun bukan? Bagaimana warnanya? hijau bukan. Nah, ini menunjukkan bahwa di dalam daun-daun tersebut memiliki klorofil atau zat hijau daun. Klorofil tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik misalnya alkohol.

1. Daun Sebagai Tempat Fotosintesis

Daun merupakan organ tumbuhan tempat terjadinya fotosintesis. Fotosintesis tersebut terjadi pada sel-sel yang mengandung kloroplas. Untuk terjadinya fotosintesis daun harus dapat menangkap cahaya yang dilakukan melalui zat hijau daun dalam kloroplas dan mengambil karbondioksida dari udara. Untuk keluar masuk karbon dioksida atau gas lain dari udara ke daun, daun dilengkapi dengan alat yang berupa mulut daun atau stoma.

Tumbuh-tumbuhan memerlukan karbon dioksida dari udara untuk keperluan hidupnya. Disamping itu, tumbuh-tumbuhan juga menghasilkan oksigen ke udara, yang dapat dipergunakan oleh mahluk hidup lain, seperti manusia. Udara keluar masuk tumbuhan, baik oksigen maupun karbon dioksida atau gas lain, melalui suatu alat yang disebut stoma (jamaknya: stomata). Di samping itu juga dapat melalui lenti sel. Lenti sel akan dibahas setelah bahasan stomata.

Stoma disebut juga mulut daun terdiri atas celah dan sel penutup. Celah tidak lain dari lubang kecil, sedangkan sel penutup adalah sel yang mengelilingi celah tersebut. Sel-sel lain yang berdekatan dengan sel penutup disebut sel tetangga. Stoma terdapat pada sel epidermis daun. Sel epidermis pada daun tidak lain sel-sel yang ada dipermukaan paling luar dari daun.

Daun memiliki dua permukaan yakni permukaan atas dan permukaan bawah. Permukaan atas yakni permukaan yang ada di bagian atas yang biasanya dikenai langsung sinar matahari, sedangkan permukaan bawah daun adalah permukaan yang ada di bagian bawah atau dibalik permukaan atas. Stomata dapat berada di permukaan atas dapat berada di permukaan bawah, tetapi umumnya terdapat dipermukaan bawah, misalnya pada Rhoeo discolor.

2. Peranan Klorofil dan Kloroplas dalam Fotosintesis

Fotosintesis dapat terjadi pada sel-sel yang mengandung klorofil. Klorofil disebut juga zat hijau daun. Sel-sel yang banyak mengandung klorofil banyak terdapat di daun, sehingga daun berwarna hijau. Klorofil tersebut antara lain berperan di dalam menangkap cahaya. Cahaya ini diperlukan tumbuhan untuk berlangsungnya proses fotosintesis.

Klorofil terdapat di dalam kloroplas. Di dalam bahasan tentang sel, kamu telah mempelajari tentang organel sel, salah satunya adalah kloroplas. Kloroplas memiliki dua membran yakni membran luar dan membran dalam. Bagian dalam kloroplas memiliki bagian-bagian yakni tilakoid dan stroma.

3. Peranan Cahaya dalam Fotosintesis

Klorofil memiliki fungsi untuk menangkap cahaya. Cahaya tersebut merupakan sumber energi bagi tumbuhan. Kita tahu di dalam ilmu fisika bahwa cahaya itu memiliki gelombang. Dan cahaya matahari yang tampak putih itu dapat diuraikan menjadi beberapa warna. Pernahkah kalian melihat pelangi? Ada berapa warna pada pelangi tersebut? Adakah warna merah, kuning, jingga, hijau ungu, atau warna lainnya? Coba kamu amati baik-baik warna pelangi tersebut, jika kebetulan kamu melihat pelangi. Pelangi ini tidak lain cahaya matahari yang dibiaskan atau diuraikan oleh butir-butir air yang ada di udara. Dari beberapa warna cahaya yang ada, yang paling berperan dalam fotosintesis, yakni yang ditangkap oleh klorofil adalah cahaya merah dan ungu.

4. Peranan Karbon dioksida dalam Fotosintesis

Seperti telah kita pelajari dalam persamaan reaksi fotosintesis di atas, bahwa untuk berlangsungnya proses fotosintesis diperlukan karbon dioksida. Karbon dioksida tersebut diperoleh tumbuhan dari udara melalui stomata pada daun. Karbon dioksida yang masuk ke dalam sel daun diikat saat reaksi gelap fotosintesis.

Karbon dioksida ini merupakan gas yang dibuang saat kita mengeluarkan nafas demikian juaga hewan-hewan bernafas mengeluarkan gas karbon dioksida. Selain itu asap mobil, asap-asap hasil pembakaran sampah, rokok dan sebagainya mengandung gas karbon dioksida. Pernahkah kamu menghirup asap-asap tersebut? Bagaimana rasanya? Nafas kita jadi sesak bukan? Coba kamu bayangkan dan ramalkan, bagaimana jika di lingkungan kita tidak ada tumbuhan, apa yang akan terjadi?

5. Reaksi Terang dan Reaksi Gelap Fotosintesis

Dalam fotosintesis terjadi reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang terjadi pada tilakoid, sedangkan reaksi gelap terjadi pada bagian stroma dari kloroplas. Reaksi terang yaitu reaksi yang memerlukan cahaya, sedangkan reaksi gelap adalah reaksi yang tidak memerlukan cahaya. Seperti yang telah diungkapkan di muka, cahaya tersebut dapat berupa cahaya matahari dan dapat pula berupa cahaya lainnya yang cocok untuk itu. Bahan baku yang diperlukan reaksi terang berupa air, sedangkan bahan baku yang diperlukan reaksi gelap berupa karbon dioksida. Tumbuhan menghasilkan oksigen dari reaksi terang hasil pengolahan air, sedangkan tumbuhan menghasilkan karbohidrat saat reaksi gelap. Reaksi gelap terjadi manakala ada bahan-bahan yang dihasilkan reaksi terang seperti hidrogen dan energi.

6. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis

Setelah kita pelajari materi fotosintesis di atas, ada beberapa faktor yang mempengaruhi fotosintesis yaitu: air, karbon dioksida, klorofil, dan cahaya. Bila salah satu dari faktor tersebut tidak ada maka tentu saja fotosintesis tidak akan terjadi.

7. Penggunaan Hasil Fotosintesis Untuk Respirasi Tumbuhan

Pada proses fotosintesis dihasilkan glukosa atau gula, kemudian glukosa ini diubah menjadi amilum. Di dalam glukosa dan amilum ini terdapat energi kimia. Energi ini tidak lain berasal dari energi cahaya matahari yang ditangkap saat proses fotosintesis. Di dalam tumbuhan amilum ini dapat diubah lagi menjadi glukosa. Glukosa di dalam sel, yaitu pada organel mitokondria, diubah menjadi energi untuk keperluan hidupnya. Perubahan glukosa menjadi energi ini terjadi dalam proses respirasi. Dalam proses respirasi terjadi pembongkaran bahan-bahan komplek untuk menghasilkan energi. Jadi dalam respirasi karbohidrat dan oksigen dapat diubah lagi menjadi karbon dioksida dan air. Hal ini kebalikan dari proses fotosintesis.

8. Fotosintesis Sebagai Sumber Energi Mahluk Hidup Lain

Di muka sudah disampaikan bahwa fotosintesis menghasilkan gula dan amilum. Pada tumbuhan kedua zat tersebut dipergunakan kembali (sebagai zat makanan atau nutrien) untuk kebutuhan hidupnya. Apabila berlebih zat-zat tersebut oleh tumbuhan disimpan pada bagian khusus, pada umbi jalar disimpan pada umbinya, pada tebu disimpan pada batangnya sehingga batang tebu terasa manis, pada pohon mangga dan padi disimpan pada buahnya.

Apa yang Anda rasakan setelah Anda makan hasil-hasil fotosintesis, misalnya setelah Anda makan nasi, ubi rebus, tebu dan sebagainya? Tentunya badan merasa segar dan bertenaga bukan? Itu tidak lain bahwa Anda telah memperoleh energi dari hasil fotosintesis tumbuhan tersebut. Energi tersebut berasal dari energi cahaya matahari yang diubah oleh tumbuhan menjadi energi kimia dalam gula atau amilum, kemudian dipergunakan oleh tubuh kita.

Di alam terjadi rantai makanan misalnya padi dimakan tikus, dan tikus dimakan ular. Dalam hal ini terjadi pemindahan energi hasil fotosintesis secara berturut-turut dari padi ke tikus dan dari tikus ke ular. Tikus memperoleh energi hasil fotosintesis secara langsung dari tumbuhan padi, sedangkan ular memperoleh energi hasil fotosintesis secara tidak langsung karena yang dimakan ular adalah tikus. Zat-zat hasil fotosintesis itu diantaranya dimanfaatkan untuk proses respirasi, yakni suatu pembongkaran energi untuk keperluan hidup, baik di dalam tumbuhan itu sendiri maupun di dalam tubuh hewan yang memakan tumbuhan tersebut.