Sebagaimana telah dijelaskan dalam artikel sebelumnya bahwa fotoSenyawa kompleks yang tersusun berupa senyawa organik, dan senyawa organik sederhana yang disusunnya adalah senyawa anorganik.
Fotosintesis hanya dapat dilakukan oleh tumbuhan yang berklorofil. Pada peristiwa ini diperlukan CO2 yang diambil dari udara, dan H2O yang diisap dari dalam tanah. Kedua zat tersebut di dalam klorofil diubah menjadi karbohidrat, dan dihasilkan pula senyawa sampingan oksigen. Pembentukan karbohidrat dari air dan CO2 dalam klorofil adalah melalui tahapan (fase) yang kompleks.
Proses fotosintesis
PengertianSecara garis besarnya, fase tersebut ada dua, yaitu:
Fase pertama atau fase terang
Bila sebuah klorofil terkena cahaya, salah satu di antara elektron-elektron akan terangsang, dan disertai pelepasan energi. Energi yang dikeluarkan akan digunakan untuk beberapa keperluan, yaitu:
Fotolisis, yaitu pemecahan (ionisasi) air menjadi ion H+ + ion OH–.
(24 H2O → 24 H+ + 24 OH–)
Ion OH selanjutnya akan beraksi satu dengan lainnya membentuk air (H2O) dan membebaskan oksigen (O2).
(24 OH– → 12 H2O + 6 O2)
Membentuk ATP dari ADP dengan mengikat beberapa gugusan fosfat.
(12 ADP + 12 P → 12 ATP)
Mengikat ion H dengan senyawa NADP atau TPN (Nikotinamida Adenin Dinukleotida phosfat atau Triphospo Piridin Nukleotida) menjadi senyawa NADPH2. Senyawa ini merupakan ion H donor.
(24 H+ + 12 NADP → 12 NADP.H2)
Fase kedua atau fase gelap
Pada fase ini terjadi pengikatan CO2 oleh senyawa RDP (Ribulosa Diphosphat) yaitu senyawa organik beratom C 5 buah. Untuk pengikatan CO2 ini reaksi-reaksi berikutnya diperlukan energi. Energi itu diperoleh dari pemecahan ATP dan NADP.H2 yang merupakan hasil reaksi terang.
RDP + CO2 akan membentuk APG (Asam Phosphat Gliserat), selanjutnya APG akan berkaitan dengan ion H dari NADP.H2 membentuk senyawa ALPG (Aldehid Phospho Gliserat). Selanjutnya melalui tahapan yang kompleks terbentuklah glukosa (C6 H12 O6). Terbentuknya glukosa dalam sel-sel daun menyebabkan naiknya nilai osmotik sel-sel daun. Oleh sebab itu, glukosa ynag bersifat osmosis akan diubah menjadi amilum yang bersifat osmosis inaktif.
Pada fase gelap ini secara singkat terjadi peristiwa :
Uraian tersebut di atas secara sederhana dapat digambarkan dalam bentuk ringkasan fotosintesis sebagai berikut:
Secara sederhana persamaan reaksi kimia fotosintesis dapat ditulis sebagai berikut:
Pada hakekatnya, pada peristiwa fotosintesis terjadi peristiwa reduksi terhadap unsur karbon (C). Setiap reduksi 1 unsur C diperlukan kal. Karena diperlukan 6C, maka energi yang diperlukan dalam peristiwa ini adalah ± 675 kal.
Percobaan-percobaan tentang fotosintesis
- Percobaan Engelmann:
Tujuan percobaan ini adalah untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan klorofil, cahaya matahari dan dikeluarkan oksigen.
Bahan dan alat: mikroskop, kaca obyek, bakteri thermo yang aerob, dan ganggang Spirogyra.
Caranya: Benang Spirogyra yang berkloroplas disinari Bakteri thermo dilepaskan disekitarnya. Lalu diamati kemana bakteri thermo berkumpul.
Hasil Percobaan: bakteri thermo bergerak mendekati bagian pita kloropas dari Spirogyra yang terkena cahaya.
Bakteri thermo tidak tertarik oleh cahaya. Perhatikan bagian A. ada cahaya, tetapi bakteri tidak berkumpul di situ dan juga tidak tertarik oleh klorofil, sebab bagian Spirogyra yang tidak terkena cahaya juga tidak didatangi bakteri. Jadi bakteri tertarik oleh zat yang dikeluarkan oleh bagian klorofil yang terkena cahaya, yaitu oksigen.
Percobaan Engelman dengan menggunakan bakteri
- Percobaan Sachs:
Tujuan percobaan ini adalah untuk membuktikan bahwa dalam asimilasi dihasilkan amilum (zat tepung), dan berlangsung pada bagian tanaman yang berklorofil.
Percobaan A: Menguji terbentuknya amilum dalam daun
Adanya amilum pada daun adalah sebagai petunjuk terjadinya fotosintesis. Terdapatnya amilum dalam daun dapat diuji dengan metode seperti tampak pada gambar berikut.
Percobaan B: Membuktikan bahwa dalam fotosintesis, diperlukan cahaya matahari, CO2, dan klorofil.
- Percobaan Ingenhousz:
Tujuan untuk membuktikan produksi oksigen dalam fotosintesis dan menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis.
Pengeluaran zat asam pada tumbuh-tumbuhan
Sifat-sifat cahaya serta pengaruhnya terhadap fotosintesis.
Sebenarnya energi sinar matahari yang dipergunakan oleh tumbuhan dalam fotosintesis itu hanya 0,5% sampai 2% saja dari jumlah energi yang tersedia. Energi yang diberikan oleh sinar itu bergatung kepada kulaitas (beberapa panjang gelombang), intensitas (banyaknya sinar per 1 cm2 per detik) dan juga kepada waktu (sebentar atau lama).
Sinar matahari terdiri dari berbagai sinar yang berbeda panjang gelombangya. Diurutkan dari yang bergelombang panjang, sinar-sinar itu ialah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Sinar yang gelombangnya lebih panjang dari sinar merah, dan yang lebih pendek dari sinar ungu tidak berguna bagi fotosintesis. Dari percobaan dengan chlorella, ternyata sinar yang dapat mengakibatkan hasil fotosintesis paling tinggi adalah sinar nila dan sinar merah.
Grafik berikut menggambarkan kegiatan fotosintesis suatu jenis gandum yang disinari berganti-ganti dengan ke tujuh warna sinar.
Kegiatan fotosintesis gandum menurut Hoover.
Aktivitas fotosintesis dipengaruhi oleh banyaknya sinar dan tingginya temperatur. Pada daerah tropis, tumbuhan tidak dapat berfotosintesis pada suhu di bawah 5oC walaupun ada sinar dan cukup CO2. Suhu yang optimal untuk fotosintesis adalah 10oC – 35oC.
Di daerah trofis, khususnya di dataran rendah, CO2 menjadi faktor pembatas, sebab cahaya dan temperatur cukup. Aktivitas fotosintesis dapat diukur berdasarkan volume O2 yang dihasilkan, sebab oksigen merupakan salah satu hasil sampingan fotosintesis yang dapat diukur.
Di dalam perumusan fotosintesis dinyatakan bahwa 6CO2 digunakan, sedang 6O2 dilepaskan. Jadi volume CO2 yang diperlukan sama dengan O2 yang dilepaskan.
