Fotosintesis adalah sebuah proses yang berhubungan dengan perkembangbiakan tumbuhan, dimana energi dari cahaya matahari diubah menjadi energi kimia, kemudian disimpan di dalam tumbuhan dalam wujud ikatan gula.

Hasil dari proses fotosintesis inilah yang menjadi cadangan makanan bagi tumbuhan, serta menjadi energi untuk melangsungkan kehidupan. Tidak hanya itu, hasil fotosintesis berupa Oksigen (O2) sangat berguna untuk makhluk hidup lain seperti manusia dan binatang.

Fotosintesis melibatkan unsur-unsur yang dijadikan sebagai bahan pembuatan makanan. Pada dasarnya, fotosintesis merupakan proses biokimia sehingga melibatkan perubahan materi dan zat yang terjadi secara alamiah dengan bantuan klorofil atau zat hijau daun.

Meskipun demikian, ada juga beberapa jenis tumbuhan yang bisa berfotosintesis tanpa klorofil. Berikut proses yang terjadi dalam fotosintesis tumbuhan. 

Proses Fotosintesis Yang Terjadi Pada Tumbuhan

Proses fotosintesis mempunyai fungsi dan manfaat bagi tumbuhan itu sendiri dan bagi makhluk hidup lain. Bagi tumbuhan, fotosintesis berguna sebagai produksi zat makanan yang berupa glukosa.

Zat glukosa ini adalah bahan dasar yang berperan dalam pembuatan protein dan lemak bagi tumbuhan. Protein dan lemak ini bisa bermanfaat untuk bahan makanan tidak hanya bagi tumbuhan, tapi juga manusia dan hewan. Berikut proses dan reaksi kimia yang terjadi dalam fotosintesis tumbuhan.

Unsur-Unsur dalam Fotosintesis Tumbuhan

Agar fotosintesis bisa berlangsung, tumbuhan membutuhkan unsur-unsur yang dijadikan bahan utama. Setidaknya ada empat unsur alami yang mempengaruhi proses saat terjadinya fotosintesis. Jika tidak lengkap, maka fotosintesis tidak bisa bekerja secara maksimal yang menyebabkan hasilnya pun tidak akan sempurna. Berikut unsur dan komponen dalam fotosintesis tumbuhan.

Karbondioksida (CO2)

Karbondioksida merupakan salah satu unsur penting yang berperan dalam proses fotosintesis pada tumbuhan. Tumbuhan mendapatkan karbondioksida dari udara yang masuk melalui bagian tubuh bernama stomata, dan ada juga yang terletak pada batang. Karbondioksida ini dihasilkan secara alami oleh manusia dan hewan sebagai sisa hasil respirasi atau pernapasan.

Jika pada manusia dan hewan respirasi untuk menghasilkan energi membutuhkan oksigen dan mengeluarkan karbondioksida, maka yang terjadi pada tumbuhan adalah kebalikannya. Fotosintesis pada tumbuhan membutuhkan karbondioksida dan mengeluarkan oksigen. Selain dihasilkan secara alami oleh makhluk hidup, karbondioksida juga bisa berasal dari sisa hasil pembakaran pada bahan bakar. 

Air (H2O)

Air dibutuhkan oleh semua makhluk hidup untuk melangsungkan kehidupannya, termasuk tumbuhan. Air menjadi salah satu unsur utama agar tumbuhan dapat melakukan proses fotosintesis.

BACA JUGA:  Sel Hewan dan Sel Tumbuhan, Pengertian Serta Perbedaannya

Tidak adanya air menyebabkan proses fotosintesis pada tumbuhan tidak berjalan, sehingga tumbuhan tidak memperoleh energi. Apabila kondisi ini berlangsung secara terus-menerus berakibat pada matinya tumbuhan. 

Air masuk ke dalam tumbuhan melalui stomata yang biasanya terdapat pada daun, serta meresap dari dalam tanah melalui akar. Air yang diserap akar menjadi komponen utama penyokong fotosintesis. Ketika tumbuhan mengalami kondisi kekurangan air, stomata pada daun akan tertutup yang berakibat pada penurunan kapasitas daun menyerap karbondioksida. Akibatnya fotosintesis tidak berjalan. 

Cahaya Matahari

Sinar matahari membantu proses fotosintesis
Sinar matahari membantu proses fotosintesis

Intensitas sinar matahari yang ditangkap oleh tumbuhan mempengaruhi proses fotosintesis. Ketika intensitas sinar matahari semakin tinggi, maka fotosintesis yang berlangsung bisa semakin cepat dan energi yang dihasilkan pun berpotensi semakin besar. Begitu pun sebaliknya, jika intensitas sinar matahari rendah, fotosintesis berlangsung lebih lama dan energi yang dihasilkan bisa sedikit.

Cahaya matahari mempunyai unsur alami yang dapat diserap oleh tumbuhan untuk melakukan fotosintesis. Cahaya matahari sangat dibutuhkan dalam fotosintesis, meskipun ada kondisi di mana tumbuhan bisa melakukan fotosintesis tanpa keberadaan sinar matahari yang disebut reaksi gelap. Namun idealnya, tumbuhan yang berfotosintesis di siang hari memerlukan cahaya matahari dalam kadar cukup.

Klorofil

Klorofil yang berwarna hijau bekerja dengan cara menjebak cahaya merah dan biru, kemudian menggunakannya dalam proses reaksi fotosintesis. Klorofil sebenarnya adalah pigmen, sehingga tidak selalu bisa dilihat dengan mata telanjang seperti bagian tubuh tumbuhan yang lain. Namun keberadaannya sangat penting, terutama bagi tumbuhan hijau agar bisa mengolah komponen fotosintesis dan menghasilkan energi.

Klorofil merupakan zat penghijau yang dimiliki oleh tumbuhan, khususnya terletak pada daun sehingga sering disebut juga dengan istilah zat hijau daun. Tumbuhan yang mempunyai klorofil dapat melakukan fotosintesis sendiri sehingga mampu menghasilkan makanan dan sumber energi sendiri. Tumbuhan jenis ini dinamakan organisme autotrof atau dapat memproduksi makanan secara mandiri.

Reaksi dalam Fotosintesis

Fotosintesis sejatinya adalah proses kimiawi yang terjadi secara alami, sehingga bekerja dengan melalui tahapan reaksi. Adapun reaksi fotosintesis berkaitan dengan kinerja unsur dan komponen fotosintesis (karbondioksida, air, cahaya matahari, serta klorofil) yang dirumuskan dalam bentuk senyawa kimia.

Selain itu, ada juga reaksi yang terjadi akibat ada dan ketiadaan cahaya yang dikenal dengan istilah reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi Kimia

Secara mudahnya reaksi kimia fotosintesis tumbuhan melibatkan unsur pembangun berupa karbondioksida (CO2) dan air (H2O) yang dibantu oleh sinar matahari dan klorofil. Setelah mengalami reaksi, hasil dari fotosintesis tersebut berupa oksigen (O2) serta karbohidrat (C6H12O6). 

Jika dirumuskan dalam persamaan kimia maka hanya perlu menambahkan koefisien 6 di bagian depan senyawa air, karbondioksida, dan oksigen sehingga hasilnya setara. Sinar matahari dan klorofil berperan sebagai penunjang yang menguraikan senyawa unsur pembangun menjadi hasil reaksi yaitu karbohidrat (glukosa) dan oksigen.

BACA JUGA:  Rantai Makanan di Sawah

Reaksi Terang

Proses terjadinya fotosintesis yang berlangsung dengan bantuan sinar matahari disebut sebagai reaksi terang. Proses reaksi terang ini berlangsung di dalam bagian tubuh tumbuhan yang dinamakan membran tilakoid. Membran ini letaknya di grama, yaitu struktur membran yang terbentuk di dalam stroma (lapisan serupa ruangan yang berada di dalam kloroplas). 

Proses reaksi terang ini terjadi dengan cahaya matahari yang diproses bersamaan klorofil. Pada bagian grama, selain terdapat membran tilakoid yang menjadi tempat berlangsungnya reaksi, ada juga pigmen pengurai warna bernama klorofil.

Reaksi terang disebut juga dengan fotolisis, karena pada dasarnya proses ini terjadi berupa penyerapan energi cahaya dan menguraikan molekul air menjadi senyawa lain.

Reaksi Gelap

Meskipun cahaya matahari menjadi komponen penting dalam fotosintesis tumbuhan, ada kalanya proses ini juga terjadi dalam kondisi tidak ada cahaya. Reaksi semacam ini dinamakan reaksi gelap.

Jika reaksi terang berlangsung pada bagian membran tilakoid, maka berbeda dengan reaksi gelap yang terjadi pada bagian stroma. Reaksi gelap dapat terjadi jika telah terjadi reaksi terang sebelumnya. 

Ada dua siklus yang dialami tumbuhan ketika berlangsung reaksi gelap, yaitu siklus Hatch-Slack dan siklus Calin-Benson. Pada siklus Hatch-Slack, tumbuhan menghasilkan senyawa dalam wujud atom berjumlah karbon empat. Adapun siklus ini dibantu enzim bernama phosphoenolpyruvate carboxylase. 

Sementara itu pada siklus Calin-Benson hasilnya berupa senyawa atom karbon tiga. Siklus ini dibantu enzim bernama rubisco. Produk akhir yang dihasilkan oleh reaksi fotosintesis gelap adalah glukosa atau karbohidrat, yang kemudian disimpan oleh tumbuhan sebagai energi bebas serta cadangan makanan.

Proses Alami Fotosintesis Tumbuhan Hijau

Fotosintesis merupakan sebuah proses alami. Tumbuhan normal pada umumnya bisa melakukan proses ini selama komponen dan unsur pembentuknya terpenuhi. Pada tumbuhan hijau, proses yang terjadi selama fotosintesis dibantu oleh klorofil. Di awal mulanya, jaringan stomata yang terdapat pada bagian daun menyerap karbondioksida dari udara sekitar.

Di lain tempat, akar tumbuhan bekerja menyerap air dari dalam tanah. Jika sudah terserap, akar akan meneruskannya kepada bagian daun dengan perantara batang. Batang akan mentransfer air dari akar menuju daun tempat terjadinya fotosintesis.

Ketika siang hari tiba, di mana intensitas cahaya sudah cukup ideal, klorofil tumbuhan akan menangkap cahaya kemudian berlangsunglah proses fotosintesis pada tumbuhan.

Cahaya yang didapat dari matahari melewati bagian lapisan epidermis yang transparan dan tak berwarna. Cahaya ini kemudian diteruskan menuju lapisan mesofil, yang menjadi tempat terjadinya fotosintesis. Energi yang didapat dari cahaya matahari hasil tangkapan klorofil akan menguraikan senyawa air menjadi hidrogen dan oksigen. 

BACA JUGA:  Mengenal Mikroskop, Fungsi serta Jenisnya

Hidrogen ini selanjutnya digabungkan dengan unsur karbondioksida. Hasil reaksi kimia antara hidrogen dengan karbondioksida inilah yang menghasilkan zat makanan bagi kebutuhan tumbuhan, yakni dalam wujud karbohidrat atau glukosa. Sementara itu sisa oksigen hasil penguraian senyawa air akan dilepaskan ke udara, sehingga menjadi oksigen bebas yang dapat dimanfaatkan makhluk hidup lain untuk respirasi.

Proses Alami Fotosintesis Alga

Proses fotosintesis pada alga
Proses fotosintesis pada alga

Proses terjadinya fotosintesis pada alga sedikit berbeda dengan tumbuhan hijau biasa. Alga merupakan organisme tumbuhan yang strukturnya tidak sekompleks tumbuhan hijau di darat pada umumnya. Alga terdiri atas beberapa jenis alga multiseluler (banyak sel) dan alga mikroskopik uniseluler (satu sel). 

Alga mempunyai pigmen yang beragam di dalam bagian kloroplas. Hal ini berakibat pada bervariasinya gelombang cahaya yang diserap. Alga pun ada yang mampu menghasilkan makanan sendiri (autotrof) dan ada juga yang makanannya bergantung pada organisme lain (heterotrof). Jenis autotrof maupun heterotrof ini dipengaruhi oleh bentuk dan struktur tubuh masing-masing alga.

Hampir sama dengan proses pada tumbuhan hijau lain, fotosintesis alga dimulai dengan masuknya karbondioksida melalui mulut daun atau stomata. Selain itu, air bisa masuk melalui akar bisa juga melalui bagian tubuh lain yang dapat menyerap air. Kemudian air ini disalurkan menuju daun selaku tempat berlangsungnya proses fotosintesis.

Cahaya matahari yang diserap oleh klorofil akan menguraikan senyawa pembentuk sehingga dapat dihasilkan glukosa dan oksigen. Pada beberapa jenis alga, klorofil tidak selalu berwarna hijau melainkan ada juga yang berwarna biru atau merah. Meskipun warnanya tidak seragam, klorofil ini tetap dapat menjalankan peran dan fungsinya dengan baik. 

Variasi Proses dalam Fotosintesis Tumbuhan

Ada dua jenis proses fotosintesis tumbuhan. Pertama, fotosintesis oksigenik yaitu fotosintesis yang menggunakan cahaya sebagai transfer energi elektron air untuk menguraikan COmenjadi C6H12O6. Akibatnya CO2 berkurang serta H2O mengalami oksidasi, sehingga terbentuknya O2 dan C6H12O6. Proses ini terjadi paling umum pada tumbuhan hijau dan alga. 

Kedua, fotosintesis anoksigenik yaitu fotosintesis yang berlangsung dengan menggunakan elektron selain dari air. Umumnya terjadi pada tumbuhan sejenis bakteri ungu atau bakteri belerang hijau. Hasil dari fotosintesis anoksigenik tidak akan menghasilkan oksigen, melainkan produk sampingan serupa hidrogen sulfida dan lain-lain. 

Itulah serangkaian proses terjadinya fotosintesis pada tumbuhan. Dalam siklus ekosistem, tumbuhan berperan sebagai produsen yang menghasilkan makanan untuk dirinya sendiri dan makhluk hidup lain.

Tumbuhan juga menghasilkan oksigen yang dibutuhkan manusia dan hewan untuk proses respirasi. Makanan dan oksigen itulah yang dihasilkan dari fotosintesis. Oleh karena itu, keberadaan tumbuhan terutama tumbuhan hijau sangat penting bagi keterjagaan siklus rantai makanan alami.