Proses Fotosintesis pada Tumbuhan: Pengertian, Faktor dan Mekanismenya

Ilustrasi proses fotosintesis pada tumbuhan. Foto: Pexels/sohail nachiti

Materi tentang proses fotosintesis pada tumbuhan pada dasarnya sudah dipelajari sejak seseorang memasuki Sekolah Dasar (SD) dan dilanjut ke jenjang berikutnya. Namun, tak ada salahnya jika materi ini ditelaah kembali.

Hal ini karena materi fotosintesis memiliki hubungan erat dengan kehidupan sehari-hari. Proses fotosintesis sendiri merupakan proses terpenting yang terjadi pada tumbuhan.

Hampir semua makhluk hidup bergantung pada energi yang dihasilkan selama fotosintesis. Akibatnya, fotosintesis sangat penting bagi kehidupan di bumi. Lantas bagaimana pengertian, faktor dan mekanisme dari proses fotosintesis pada tumbuhan? Simak penjelasan lengkapnya berikut ini.

Pengertian Proses Fotosintesis pada Tumbuhan

Ilustrasi proses fotosintesis pada tumbuhan. Foto: Pexels/Ilo Frey

Kata fotosintesis berasal dari bahasa Yunani. Foto berarti cahaya dan synthesis yang berarti penggabungan.

Maka pengertian fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan karbohidrat dari bahan anorganik yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun, yaitu klorofil.

Mengutip dari laman kemdikbud.go.id, fotosintesis merupakan proses pengubahan senyawa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dibantu oleh cahaya matahari yang diserap oleh klorofil sehingga menghasilkan senyawa glukosa (C6H12O6).

Glukosa yang dihasilkan tidak hanya digunakan secara langsung oleh tumbuhan, tetapi juga akan disimpan dalam bentuk makanan (buah). Selain glukosa, dalam proses fotosintesis, tumbuhan juga menghasilkan oksigen (O2) yang dibutuhkan manusia dan hewan.

Mengutip dari Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), fotosintesis adalah proses pemanfaatan energi cahaya matahari oleh tumbuhan hijau yang akan mengubah air dan karbon dioksida menjadi karbohidrat.

Proses fotosintesis menopang hampir semua kehidupan di planet Bumi dengan menyediakan oksigen dan makanan.

Dari berbagai definisi di atas, dapat disimpulkan bahwa fotosintesis adalah proses menghasilkan makanan dengan menggunakan karbon dioksida, air, sinar matahari dan klorofil.

Selain organisme yang mengandung zat penghijauan, ada juga organisme lain yang dapat melakukan fotosintesis, yaitu alga dan beberapa jenis bakteri yang menggunakan nutrisi, karbon dioksida, air dan perlu menggunakan energi matahari.

Organisme ini mampu melakukan fotosintesis karena memiliki pigmen warna yang dapat menyerap sinar matahari, mulai dari ungu hingga merah.

Pigmen warna tidak hanya hijau, tetapi juga xantofil (oranye) dan karoten (kuning). Organisme yang mampu melakukan fotosintesis disebut autotrof.

Jenis Reaksi pada Proses Fotosintesis Tumbuhan

Ilustrasi proses fotosintesis pada tumbuhan. Foto: Pexels/Kelly

Mengutip dari buku Modul Pembelajaran SMA Biologi karya Susi Nurul Fitri, M.Pd., proses fotosintesis berlangsung dalam kloroplas, melalui dua tahapan reaksi, yaitu tahap reaksi terang dan tahap reaksi gelap.

Perbedaannya, yakni reaksi terang membutuhkan cahaya, terjadi di grana, mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2).

Sementara reaksi gelap tidak membutuhkan cahaya tetapi membutuhkan karbon dioksida, terjadi di stroma, membentuk gula dari bahan penyusun CO2 dan energi (ATP dan NADPH).

1. Reaksi Terang

Reaksi terang atau reaksi hill sangat bergantung pada cahaya. Energi yang ditangkap oleh klorofil, digunakan untuk memecahkan molekul air yang disebut dengan fotolesis.

Jenis pigmen klorofil yang berbeda-beda, hanya dapat menyerap panjang gelombang dengan besar foton (energi cahaya) yang berbeda pula.

Reaksi terang berlangsung di dalam grana yang merupakan tumpukan tilakoid. Energi cahaya dalam grana, akan memacu pelepasan elektron dari fotosistem di dalam membran tilakoid.

Didalam sel-sel daun terdapat tilakoid, dan protein serta molekul lainnya, yang akan membentuk fotosistem.

Fotosistem merupakan wadah dari ratusan molekul pigmen fotosintesis. Terdapat dua jenis fotosistem yang bekerjasama, yaitu fotosisten I dan fotosistem II, yang kemudian menghasilkan ATP dan NADPH2 sebagai produk utama dalam reaksi terang.

Dalam reaksi terang, terdapat dua kemungkinan aliran elektron, yakni jalur non-siklik dan aliran siklik. Aliran non siklik merupakan jalur utama dengan elektron mengalir dari molekul air, kemudian melalui fotosistem II dan fotosistem I.

2. Reaksi Gelap

Reaksi gelap atau reaksi calvin atau disebut dengan istilah siklus Calvin-Benson. Reaksi ini tidak bergantung dengan cahaya matahari.

Reaksi gelap adalah proses ATP dan NADPH yang dibuah CO2 menjadi gula. Reaksi gelap terjadi pada stroma. Di stroma terjadi fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

Fasenya terdiri dari pengikatan (fiksasi) CO2 dan mereduksinya hingga menjadi pembentukan RuBP (Ribulosa Bifosfat). Reaksi gelap terbagi melalui beberapa tahapan, yaitu:

- Karbondioksida diikat oleh RuBp menjadi fosfogliserat (PGA).

- PGA direduksi menjadi PGAL (fosfogliseraldehida)

- PGAL akan diregenerasi menjadi glukosa dan RuBp

Mekanisme Proses Fotosintesis pada Tumbuhan

Ilustrasi proses fotosintesis pada tumbuhan. Foto: Pexels/Pixabay

Tumbuhan termasuk organisme autotrof yang dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik.

Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang mereka butuhkan untuk makanan. Energi untuk melakukan proses ini berasal dari fotosintesis.

Berikut adalah persamaan reaksi fotosintesis yang menghasilkan glukosa:

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Tumbuhan dapat menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen ini memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat pada organel yang disebut kloroplas. Klorofil bertugas untuk menyerap cahaya yang digunakan dalam fotosintesis.

Meskipun semua bagian hijau dari tubuh tumbuhan mengandung kloroplas, sebagian besar energi dihasilkan di daun. Proses fotosintesis pada tumbuhan didasarkan pada dua reaksi yang dilakukan oleh bagian-bagian yang terpisah dari kloroplas.

Mengutip dari buku Dasar Agronomi karya Amarullah, proses fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan dapat diketahui sebagai berikut.

Secara umum, reaksi yang terjadi pada respirasi sel adalah kebalikan dari persamaan reaksi fotosintesis. Selama respirasi, glukosa dan senyawa lain bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

Faktor yang Memengaruhi Proses Fotosintesis pada Tumbuhan

Ilustrasi proses fotosintesis pada tumbuhan. Foto: Pexels/Pixabay

Pada dasarnya, tumbuhan menggunakan glukosa sebagai bahan bakar pertumbuhan, perkembangan, perbaikan dan reproduksi. Terjadinya proses ini dapat disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya:

1. Cahaya Matahari

Cahaya matahari merupakan salah satu sumber energi yang sangat dibutuhkan dalam proses fotosintesis. Energi cahaya yang diserap oleh tumbuhan tergantung pada intensitas sumber cahaya, lama penyinaran, dan panjang gelombang.

2. Air

Sama halnya dengan cahaya matahari, air juga faktor penunjang berlangsungnya fotosintesis. Jika tumbuhan kekurangan air, maka stomata cenderung menutup. Hal ini dapat mengakibatkan terhambatnya udara dan difusi karbondioksida.

3. Suhu

Suhu dapat memengaruhi kinerja enzim untuk melakukan proses fotosintesis. Jika suhu mengalami kenaikan 10 derajat celsius, kinerja enzim akan meningkat dua kali lipat. Perlu diketahui, suhu yang terlalu tinggi dapat merusak enzim, sehingga fotosintesis terhambat.

4. Kadar Oksigen

Kadar oksigen yang meningkat juga dapat menghambat proses fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dikarenakan oksigen menjadi komponen untuk respirasi. Proses tersebut menyebabkan oksigen bersaing dengan karbondioksida untuk mendapatkan hidrogen.

5. Konsentrasi Karbondioksida

Jika konsentrasi karbondioksida tidak mencukupi, maka proses fotosintesis pada tumbuhan juga akan terhambat, bahkan lajunya akan menurun.

6. Kandungan Klorofil

Selain itu, di dalam tumbuhan memiliki kandungan klorofil yang jumlahnya sedikit, maka tumbuhan tersebut akan mengalami penurunan laju fotosintesis.

Manfaat Proses Fotosintesis

Ilustrasi proses fotosintesis pada tumbuhan. Foto: Pexels/Pixabay

Manfaat fotosintensis sangat banyak bagi makhluk hidup, baik manusia maupun hewan. Karena di dalam proses fotosintesis akan menghasilkan oksigen yang dibutuhkan makhluk hidup. Berikut ini manfaat-manfaat dari fotosintesis.

1. Menghasilkan Oksigen bagi Makhluk Hidup

Selama proses fotosintesis, tumbuhan akan melepaskan oksigen. Oksigen ini sangatlah diperlukan makhluk hidup untuk bernafas.

Selain itu, selama proses fotosintesis berlangsung, tumbuhan akan menyerap karbon dioksida dari polusi, sehingga udara di sekitar tumbuhan menjadi lebih bersih dan lebih sejuk.

2. Membentuk Buah dan Umbi pada Tumbuhan

Buah dan umbi merupakan cadangan makanan yang dihasilkan oleh proses fotosintesis.

Buah-buahan dan umbi-umbian juga dapat dimanfaatkan oleh manusia dan hewan sebagai sumber makanan yang mengandung banyak vitamin dan senyawa yang bermanfaat bagi tubuh.

3. Menghasilkan Glukosa

Buah yang dihasilkan dari proses fotosintesis juga mengandung glukosa. Glukosa ini dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk membuat zat makanan lain, seperti lemak atau protein.

Kedua zat tersebut sama-sama penting bagi hewan dan manusia. Protein sangat baik untuk tubuh karena dapat memperbaiki sel dan meningkatkan kekebalan tubuh manusia.

4. Melembabkan Udara di Lingkungan Sekitar

Kelembaban alami di lingkungan sekitar, banyak disebabkan oleh tumbuhan. Sehingga jika kelembaban udara yang meningkat, maka berdampak baik pada manusia, seperti membantu sedasi, mengatasi kelelahan dan membantu orang tidur lebih nyenyak.

5. Menghasilkan Bahan Makanan

Fungsi utama fotosintesis adalah menghasilkan makanan, seperti buah-buahan, umbi-umbian dan glukosa. Komposisi nutrisi tumbuhan sangat bermanfaat bagi manusia dan hewan.

Demikian, itulah penjelasan mengenai proses fotosintesis pada tumbuhan, mulai dari pengertian, jenis reaksi, mekanisme, faktor yang memengaruhi, dan manfaat dari proses fotosintesis. (SCI)

Baca Juga: Fungsi Kloroplas pada Sel Tumbuhan dan Strukturnya