Senyawa Apa saja yang dibutuhkan dan dihasilkan pada proses fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis adalah suatu fenomena alamiah yang terjadi pada tumbuhan untuk mendapat zat makanan. Proses ini sangat diperlukan agar tanaman bisa berkembang dan bertahan hidup dalam segala kondisi.

Setiap tumbuhan yang hidup di planet Bumi umumnya bisa melakukan fotosintesis. Proses ini memerlukan cahaya matahari untuk mengubah karbondioksida dan air menjadi karbohidrat.

Menurut sejumlah ahli, fotosintesis adalah suatu reaksi yang akan terjadi pada tanaman agar memperoleh glukosa serta oksigen dengan bantuan cahaya matahari. Singkatnya, proses ini sama halnya dengan cara makhluk hidup lainnya untuk mendapatkan asupan energi.

Pelajaran tentang fotosintesis biasanya akan diberikan saat seseorang menginjak bangku sekolah menengah pertama (SMP). Meski begitu, tidak ada salahnya jika materi ini dipelajari kembali karena sangat erat kaitannya dengan kehidupan kita sehari-hari.

Dihimpun dari sejumlah sumber, berikut penjelasan tentang apa itu fotosintesis dan bagaimana proses alamiah ini terjadi pada tanaman.

Apa Itu Fotosintesis?

Fotosintesis adalah sebuah kejadian alamiah yang terjadi secara berulang pada tanaman. Merujuk dari buku berjudul Biologi Interaktif Kls. XII IPA, dijelaskan bahwa daun merupakan organ utama pada tumbuhan yang menjadi tempat berlangsungnya fotosintesis.

Advertising

Advertising

Selain pada tanaman, fotosintesis adalah proses alami yang sangat berperan penting terhadap kehidupan organisme karena menyediakan oksigen yang diperlukan makhluk hidup untuk bernapas. Setelah itu, fotosintesis akan mendaur ulang karbondioksida (CO2) yang dihasilkan oleh sistem pernapasan.

Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), kata fotosintesis memiliki arti sebagai pemanfaatan energi cahaya oleh tumbuhan atau bakteri untuk mengubah karbondioksida serta air menjadi karbohidrat. Dalam prosesnya, fotosintesis akan menghasilkan fotosintesis bersih apabila jumlah hasil fotosintesis sudah dikurangi respirasi.

Materi tentang fotosintesis juga dibahas dalam ilmu fisiologi tumbuhan. Dengan mengetahui ilmu ini, kita bisa lebih memahami peran sinar matahari dalam menghasilkan karbohidrat dari bahan baku anorganik berupa air dan karbondioksida. Nantinya, karbohidrat ini akan menjadi nutrisi sekaligus sumber energi bagi tumbuhan. Karbohidrat disimpan sebagai cadangan makanan. Ketika tumbuhan tersebut dikonsumsi manusia atau hewan, maka akan terjadi perpindahan energi.

Menukil dari buku Bahas Tuntas 1001 Soal Biologi SMP Kelas VII, VIII, IX fotosintesis berasal dari kata foton artinya cahaya dan sintesis artinya penyusunan. Sehingga definisi sederhana tentang fotosintesis adalah penyusunan glukosa dari zat organik pada klorofil dengan bantuan cahaya matahari.

Menurut situs Akupintar.id, ada beberapa faktor seperti berikut ini yang bisa mempengaruhi terjadinya fotosintesis:

• Intensitas Cahaya Matahari.
• Suhu.
• Umur Tanaman.
• Konsentrasi O2 dan CO2.

Dari penjelasan di atas bisa disimpulkan bahwa untuk menghasilkan karbohidrat, tumbuhan memerlukan bantuan cahaya matahari agar bisa mengubah bahan baku air serta karbondioksida menjadi karbohidrat. Karbohidrat merupakan sumber glukosa yang berperan sebagai energi bagi organisme.

Tidak hanya itu, salah satu manfaat fotosintesis adalah makhluk hidup seperti manusia dan hewan bisa bernapas karena oksigen yang dihasilkan dari kejadian alamiah tersebut. Fotosintesis juga bisa disebut sebagai proses daur ulang karbondioksida yang dihasilkan dari sistem pernapasan makhluk hidup.

Bagaimana Fotosintesis Terjadi?

Menurut buku Superlengkap Biologi SMP, tumbuhan hijau memperoleh makanan dengan memproduksinya sendiri. Proses inilah yang dinamakan fotosintesis.

Tumbuhan hijau adalah produsen yang dapat mengubah zat-zat anorganik menjadi organik. Mengingat hanya tumbuhan hijau yang bisa melakukan fotosintesis, maka hewan dan manusia memerlukan tumbuhan tersebut untuk dijadikan sebagai bahan makanan sendiri.

Seperti yang sudah disebutkan di atas, fotosintesis hanya bisa terjadi pada organisme yang memiliki klorofil. Klorofil adalah pigmen tumbuhan yang terdapat pada kloroplas.

Melansir dari Alodokter.com, pewarna hijau alami ini berfungsi untuk menyerap energi dari sinar matahari. Manusia dapat merasakan manfaat klorofil untuk kesehatan dengan mengkonsumsi berbagai sayuran berdaun hijau, misalnya bayam atau rumput gandum (wheatgrass).

Menurut situs Akupintar.id, proses fotosintesis terdiri dari dua rangkaian yang dibagi atas kebutuhan cahaya dan tempat terjadinya. Berikut penjelasan lengkap tentang proses fotosintesis pada tumbuhan dan organisme yang memiliki pigmen hijau alami:

Reaksi Terang

Reaksi terang adalah tahapan fotosintesis yang sangat bergantung pada cahaya matahari. Sebab, pada proses ini terjadi pemecahan air pada bagian tilakoid daun, tepatnya di grana. Setelah pemecahan selesai, klorofil akan menyerap energi cahaya matahari, memecah air (H2O), menghasilkan oksigen (O2) dan Adenosine Triphosphate (ATP).

Reaksi Gelap

Sesuai namanya, reaksi gelap merupakan proses fotosintesis yang terjadi di bagian stroma dan tidak memerlukan cahaya matahari. Dalam reaksi ini terjadi proses yang dinamakan siklus Calvin-Benson yang merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang.

Sementara itu, secara kimiawi proses fotosintesis bisa dijabarkan sebagai berikut:

• 6H2O + 6CO2 + cahaya => C6H12O6 (glukosa) + 6O2.

Syarat-Syarat Terjadinya Fotosintesis

Masih mengutip dari buku Biologi Interaktif Kls. XII IPA, tempat terjadinya fotosintesis yaitu pada bagian daun. Agar tumbuhan dapat menghasilkan karbohidrat dari proses fotosintesis, maka ada sejumlah syarat yang harus dipenuhi seperti berikut ini:

• Daun terdiri atas sel-sel yang tersusun teratur sehingga cahaya matahari dapat diterima secara efisien.
• Sel-sel yang tersusun teratur tersebut harus mengandung kloroplas.
• Di antara sel-sel yang tersusun teratur tersebut, terdapat ruang antar sel sehingga udara dan luar dapat masuk melalui ruang antar sel tersebut.
• Sel-sel yang tersusun rapat tersebut harus dilindungi oleh jaringan epidermis agar tidak tercerai berai.

Berdasarkan semua penjelasan di atas, maka kesimpulannya yaitu fotosintesis adalah proses penyusunan senyawa yang sederhana menjadi senyawa yang kompleks, pada bagian tumbuhan yang mengandung klorofil. Klorofil merupakan pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari, lalu mengubahnya menjadi energi kimia yang terikat dalam molekul karbohidrat.

Proses fotosintesis menghasilkan produk utama berupa karbohidrat yang disimpan sebagai cadangan makanan antara lain pada buah. Proses ini sangat memerlukan bantuan cahaya matahari. Saat buah disantap makhluk hidup lainnya, maka sudah terjadi fenomena perpindahan energi.

Artikel Biologi kelas XII kali ini akan membahas tentang perbedaan fotosintesis dan kemosintesis, serta masing-masing proses terjadinya. Penasaran? Langsung simak artikelnya, ya!

--

Mendengar kata fotosintesis pasti sudah nggak asing lagi kan, buat kamu? Fotosintesis itu merupakan proses yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi zat makanan berupa glukosa. Proses ini tidak hanya dilakukan oleh tumbuhan lho, tapi juga dilakukan oleh alga dan beberapa jenis bakteri.

Nah, kamu sudah tahu, belum? Fotosintesis ini termasuk ke dalam reaksi anabolisme, lho! Wah, apa itu anabolisme? Simpelnya, anabolisme itu adalah reaksi penyusunan dari senyawa sederhana menjadi senyawa yang kompleks. Jenis reaksi anabolisme ini ternyata tidak hanya fotosintesis, tapi ada juga yang namanya kemosintesis. Biar lebih jelas, baca artikel ini yuk, untuk tahu bedanya fotosintesis dan kemosintesis!

Fotosintesis

Fotosintesis, berasal dari kata foto dan sintesis. Foto artinya cahaya, sedangkan sintesis artinya pembentukan. Jadi, fotosintesis merupakan proses penyusunan atau pembentukan senyawa kompleks (organik) dari senyawa sederhana (anorganik) dengan menggunakan energi cahaya. Nantinya proses ini akan menghasilkan glukosa dan oksigen.

Baca juga: Mengenal Anatomi Organ Vegetatif pada Tumbuhan

Proses fotosintesis terjadi pada kloroplas, dimana kloroplas ini tersusun atas bagian yang disebut sebagai grana dan cairannya yang disebut stroma. Nah, grana sendiri merupakan tumpukan tilakoid.

Dalam prosesnya, fotosintesis menghasilkan glukosa (C6H12O6) yang disimpan dalam bentuk amilum, serta oksigen (O2) yang akan dilepaskan. Untuk bisa melakukan fotosintesis, diperlukan karbondioksida (CO2) yang diambil dari udara melalui stomata. Selain itu, diperlukan juga air (H2O) yang diambil dari tanah oleh akar, lalu didistribusikan ke daun melalui xilem. Secara sederhana, persamaan reaksi fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:

Dalam prosesnya, fotosintesis terdiri atas dua tahapan utama, Tahap yang pertama adalah reaksi terang dan tahap yang kedua adalah reaksi gelap.

Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi pada grana, tepatnya pada bagian membran tilakoid. Pada reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan produk yang akan digunakan saat reaksi gelap, yaitu ATP dan NADPH, serta hasil samping berupa oksigen (O2) yang akan dikeluarkan ke lingkungan melalui stomata.

Dalam reaksi terang, klorofil yang ada pada daun akan menangkap cahaya matahari. Ingat, cahaya menjadi unsur penting di fotosintesis! Jika tidak ada cahaya, maka tidak akan terjadi reaksi terang. Energi yang ditangkap klorofil tersebut akan digunakan untuk mentransfer elektron yang akan dipakai dalam pembentukan NADP menjadi NADPH, selain itu tahapan ini juga melibatkan proses pemecahan molekul air (fotolisis air) menjadi H+ dan Oksigen (O2). H+ kemudian akan digunakan dalam pembentukan ATP, sedangkan oksigen sebagai hasil samping akan dikeluarkan melalui stomata ke lingkungan.

Reaksi Gelap

Selanjutnya yaitu reaksi gelap atau yang dikenal sebagai siklus Calvin-Benson. Reaksi gelap merupakan lanjutan dari reaksi terang. Reaksi gelap terjadi pada stroma. Tujuan utama reaksi ini adalah menghasilkan karbohidrat dengan cara mengikat karbondioksida di udara.

Baca juga: Mempelajari Tahap-tahap Pembelahan Mitosis

Sesuai namanya, reaksi gelap tidak memerlukan bantuan cahaya secara langsung sebagai sumber energi. Hmm.. lalu pakai apa, dong?

Meski dalam proses ini tidak memerlukan cahaya secara langsung, bukan berarti prosesnya tidak bisa berjalan ketika ada cahaya, lho. Asalkan senyawa-senyawa yang dihasilkan pada reaksi terang sebelumnya yaitu NADPH dan ATP tersedia, maka proses ini dapat terus berlangsung.

Reaksi gelap secara umum terdiri atas 3 tahap utama, yaitu tahap fiksasi karbon, tahap reduksi, dan tahap regenerasi.

Tahap Fiksasi Karbon

Pada tahap fiksasi karbon, karbondioksida (CO2) akan diikat oleh enzim rubisco untuk digabungkan dengan RuBP. Selanjutnya, terbentuklah atom karbon yang labil dan akan segera memecah menjadi 3-fosfogliserat (PGA).

Tahap Reduksi

Pada tahap ini, PGA selanjutnya akan direduksi oleh ATP yang diperoleh dari reaksi terang menjadi 1,3 bisfosfogliserat (PGAL). PGAL kemudian akan direduksi lagi oleh NADPH yang juga diperoleh dari reaksi terang menjadi gliseraldehid-3-fosfat (G3P).

Tahap Regenerasi

Pada tahap regenerasi, selanjutnya G3P yang dihasilkan akan dibawa untuk membentuk glukosa dan sebagian besarnya akan digunakan kembali untuk membentuk RuBP dengan bantuan ATP.

Nah, pembahasan tentang fotosintesis udah selesai, nih! Kalau gitu, sekarang kita bahas kemosintesis, yuk!

Kemosintesis

Kemosintesis berasal dari kata kemo yang artinya kimia, dan sintesis yang artinya pembentukan. Jadi kemosintesis itu adalah reaksi pembentukan senyawa organik kompleks dari senyawa sederhana yang sumber energinya berasal dari energi kimia di alam. Proses ini biasanya dilakukan oleh mikroorganisme seperti archaebacteria dan bakteri yang tinggal di dasar laut, contohnya yaitu bakteri belerang Thiobacillus.

Tapi, gimana sih, caranya bakteri belerang Thiobacillus ini melakukan kemosintesis?

Baca juga: 5 Jenis Jaringan pada Tumbuhan Beserta Fungsinya

Jadi, di kawah dasar laut itu banyak tersedia mineral-mineral hasil muntahan magma, seperti hidrogen sulfida (H2S). Nah, bakteri belerang ini akan bereaksi dengan mengikat oksigen (O2) atau mengoksidasi hidrogen sulfida (H2S) menjadi sulfur (S), lalu sulfur akan dioksidasi lagi menjadi asam sulfat (H2SO4) dengan diikuti pembebasan energi kimia.

Nah. energi kimia inilah yang akan digunakan untuk mereaksikan karbondioksida dan air, serta membentuk molekul karbon kompleks (CH2O)n. Jadi, persamaan reaksinya bisa disederhanakan sebagai berikut:

Jadi, kalau disimpulkan, baik fotosintesis maupun kemosintesis sama-sama tergolong ke dalam reaksi anabolisme, yaitu reaksi penyusunan dari senyawa sederhana menjadi senyawa yang kompleks. Namun, perbedaan utamanya terletak pada sumber energinya. Sumber energi fotosintesis berasal dari cahaya, sedangkan sumber energi kemosintesis berasal dari energi kimia di alam. 

Selesai sudah pembahasan kita tentang perbedaan fotosintesis dan kemosintesis. Gimana? Sudah paham kan? Nah, biar makin paham lagi, tonton video belajarnya di ruangbelajar, yuk! Di sana ada latihan soal lengkap dengan pembahasannya juga, lho! Hayoo, kamu sudah download, belum?

Referensi:

Campbell, N. A., Reece, J. B., Urry, L. A., Chain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Jackson, R. B. (2010). Biology 9th Edition (9th ed.). Benjamin Cummings.

Artikel ini pertama kali dibuat oleh Irene Swastiwi Viandari Kharti dan telah diperbarui oleh Kenya Swawikanti pada 16 September 2021.