FOTOSINTESIS

Suatu sifat fisiologi yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan adalah kemampuannya untuk menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasikan di dalam tanaman. Peristiwa ini hanya berlangsung jika ada cukup cahaya dan oleh karena itu maka asimilasi karbon disebut juga fotosintesis. Lengkapnya kita katakana bahwa fotosintesis atau asimilasi zat karbon itu suatu proses dimana zat-zat anorganik H₂O dan CO₂ oleh klorofil diubah menjadi zat organik karbohidrat dengan pertolongan sinar. (Dwijoseputro,1989:6)

            Planck dan Einstein menganggap cahaya terdiri atas partikel-partikel  kecil yang disebut foton. (Dwijoseputro, 1989:12). Fotosintesis digerakkan oleh energi matahari (photon). Dari keseluruhan cahaya yang terpancar, hanya 0,5 - 3,5 % saja yang diserap daun untuk fotosintesis. Daun mampu menangkap energi surya karena memiliki sistem penangkap energi surya (light Harvesting System) atau sistem aseptor proton dan sistem transfer elektron dalam kloroplast. Dalam kloroplast terdapat fotosistem I dan II yang merupakan kumpulan pigmen dan aseptor elektron yang lain seperti klorofil a, klorofil b, karotenoida, sitokrom, plastosianin, guinon, plastoquinon, feredoksin, pigmen 680, pigmen 700 dan sebagainya. Berbagai pigmen tersebut memiliki kemampuan menyerap panjang gelombang tertentu dari cahaya matahari.

            Cahaya matahari merupakan polikromatis, yaitu tersusun atas beberapa warna cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Energi photon sangat terganntung pada panjang gelombang (λ). Sinar biru dan merah paling dominan diserap, namun jenis sinar yang lain juga terlibat dalam fotosintesis. Energi photon sinar matahari memenuhi rumus:

Keterangan:

E          = energi Photon

h          = konstanta Planck [6,62 x 10^-27 Erg.sec^-1]

c          = kecepatan cahaya [3 x 10¹⁰ cm sec^-1]

λ          = panjang gelombang

v          = frekuensi sec^-1

                Kondisi lingkungan eksternal berpengaruh langsung terhadap produktivitas fotosintesis tumbuhan. Selain faktor cahaya, keadaan lingkungan yang lain seperti kadar gas O₂ , CO₂ gas-gas lain terutama yang toksik seperti H₂S,SO₂ dan kondisi klimatiknya seperti suhu dan kelembaban sangat berpengaruh terhadap proses tersebut. Secara sistemik proses fotosintesis pada jaringan daun melibatkan perangkat (klorofil, aseptor elektron, kloroplast, sistem sel), dan substrat serta sistem enzim fotosintetik. Zat sebagai bahan dasar adalah berupa H₂O dan CO₂.

            Puncak kegiatan fotosintesis  sesuai dengan banyaknya sinar dan tingginya temperatur. Pada umumnya tumbuhan di daerah tropik tidak dapat melakukan fotosintesis pada temperatur lebih rendah dari 5^oC. Maka meskipun sinar dan CO₂ cukup , fotosintesis akan terhambat jika temperatur tetap rendah. Dalam hal ini dikatakan bahwa temperatur merupakan faktor penghambat atau limiting factor. Sebaliknya kalau tersedia cukup CO₂ sedang temperatur cukup tinggi(optimal ialah antara 10^oC – 35^oC) tetapi sinar kurang mencukupi, maka penambahan CO₂ ataupun peningkatan temperatur tidak mengakibatkan berlangsungnya fotosintesis. Berdsarkan hal tersebut, maka dapat dijelaskan bahwa sinar merupakan factor penghambat.

            Lazimnya peristiwa fotosintesis dinyatakan dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut:

            6CO₂ + 6H₂O =========è C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Peristiwa ini hanya berlangsung jika hanya ada klorofil dan cukup cahaya. (Dwidjoseputro,1989:7). Persamaan di atas menunjukkan hubungan antara zat-zat yang dipakai selama dan dihasilkan oleh proses fotosintesis. Langkah-langkah intermediet yang dihasilkan persamaan itu bahwasanya fotosintesis itu melibatkan setidak-tidanya dua proses yang amat berbeda menjadi jelas dari percobaan-percobaan F.F Blackman, seorang ahli fisiologi tumbuhan dari Inggris. Tumbuhan air yang hijau Elodea, merupakan organism uji. Bila sepotong tumbuhan itu ditempatkan terbalik dalam larutan encer NaHCO₃ (yang merupakan sumber CO₂) diterangi dengan lampu senter maka gelembung oksigen segera dikeluarkan dari bagian potong tangkainya. Kemudian dihitunglah jumlah gelembung yang dikeluarkan dalam interval waktu tertentu pada setiap intensitas cahaya. (Kimball,1983:180). Pada percobaan lain disebutkan bahwa peningkatan CO₂ diikuti peningkatan fotosintesis. (Curtis dan Clark,1950)

Karena laju fotosintesis tidak meningkat terus secara tak terbatas dengan meningkatnya penyinaran, maka Blackman mengambil kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat: 1. Suatu reaksi yang memerlukan cahaya. 2. Reaksi yang tidak memerlukan cahaya. Yang kedua dinamai reaksi gelap walau dapat berlangsung terus dalam terang. Blackman berteori bahwa pada intensitas cahaya sedang, reaksi terang membatasi atau melajukan seluruh proses. Dengan perkataan lain pada intensitas ini reaksi gelap mampu mnenangani semua substansi intermediet yang dihasilkan reaksi cahaya. Akan tetapi dengan meningkatnya intensitas cahaya pada akhirnya akan tercapai suatu titik yang pada saat itu reaksi gelap berlangsung pada kapasitas maksimum. (Kimball,1989:180)

Salah satu ilmuwan bernama Ingenhousz melakukan percobaan tentang fotosintesis. Percobaan ini juga disebut dengan percobaan ingenhousz. Dia membuktikan bahwa pada fotosintesis dilepaskan O₂. Hal ini dibuktikan dengan percobaannya yang menggunakan tanaman Hydrilla verticillata di bawah corong terbalik. Jika tanaman tersebut terkena sinar, maka timbullah gelembung-gelembung gas yang akhirnya mengumpul di dasar tabung reaksi. Gas ini ternyata O_2.Pada percobaan lain yang dilakukan oleh Engelmann, membuktikan bahwa klorofil merupakan suatu faktor keharusan dalam proses fotosintesis. Untuk ini ia menyinari ganggang hijau spirogyra yang kloroplasnya berbentuk pita melingkar seperti spiral. Hanya kloroplas yang terkena sinar melepaskan oksigen. Ini terbukti dari banyaknya bakteri oksigen yang berkerumun sekitar tempat kloroplas yang terkena sinar. (Dwidjoseputro,1989 :7)

Daftar Pustaka:

Clark,D.G. and Curtis,O.F. and. 1950. An Introduction Plant Physiology. London: McGrow-Hill Book Company, Inc

Dwijoseputro,D. 1989. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : PT. Gramedia

Kimball, John W. 1983. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Suyitno. 2007. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan Dasar. Yogyakarta: FMIPA UNY