Fotosintesis & Respirasi

Makhluk hidup di bumi dapat dibedakan menjadi 2 golongan yaitu, heterotrof, tidak mampu membuat makanan sendiri, dan bergantung dari adanya tumbuhan hijau, biasa terjadi pada manusia dan hewan. Bagaimana dengan tumbuhan? Tumbuhan memiliki peranan penting dalam kehidupan makhluk hidup di muka bumi ini, karena tumbuhan mampu menjalankan fungsi yang tidak dimiliki oleh makhluk hidup lainnya, yaitu tumbuhan bersifat autotrof, dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik dengan melakukan fotosintesis. Selain itu, tumbuhan juga menjalankan berbagai fungsi lain agar dapat menopang kehidupannya sebagai makhluk hidup.



A. FOTOSINTESIS
1. Bagian Tumbuhan yang Terlibat dalam Fotosintesis
a. Pigmen

Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya memengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan menyerap energi matahari.

b. Kloroplas
Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang. Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli. Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid. Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid.

2. Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dan oksigen dari karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dengan bantuan sinar matahari. Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma. Di dalam tumbuhan karbohidrat diubah menjadi protein, lemak, vitamin, dan senyawa lain. Senyawa organik ini selain dimanfaatkan oleh tumbuhan itu sendiri, juga dimanfaatkan oleh manusia dan hewan herbivora sebagai bahan makanan. Fotosintesis melibatkan banyak reaksi kimia yang kompleks.
Secara sederhana, reaksi kimia yang terjadi pada proses fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut.

Air + Karbon dioksida menghasilkan Glukosa + Oksigen
(6 H2O) (6 CO2) (C6H12O6) (6O2)

Dari reaksi di atas, dapat diketahui syarat-syarat agar berlangsung proses fotosintesis, yaitu sebagai berikut.
a. Karbon dioksida (CO2), diambil oleh tumbuhan dari udara bebas melalui stomata (mulut daun).
b. Air (H2O), diambil dari dalam tanah oleh akar dan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xilem).
c. Cahaya matahari.
d. Klorofil (zat hijau daun), sebagai penerima energi dari cahaya matahari untuk melangsungkan proses fotosintesis.

3. Proses Terjadinya Reaksi Fotosintesis
a. Reaksi Terang
Reaksi terang yaitu reaksi fotosintesis yang memerlukan cahaya. Dalam reaksi terang, berlangsung pengubahan energi cahaya matahari menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADP. ATP dan NADP dibentuk melalui serangkaian reaksi kimia di dalam sel dan hanya dapat berlangsung apabila tersedia energi cahaya yang cukup. ATP yang terbentuk merupakan sumber energi untuk siklus Calvin (reaksi gelap). NADP merupakan molekul organik yang sering dikenal sebagai koenzim yang berfungsi sebagai pembawa suatu senyawa dalam proses Biologi. Oksigen yang dihasilkan dalam proses fotosintesis langsung disebarkan ke udara dan menjadi sumber utama ketersediaan O2 di bumi. Pada reaksi ini terjadi penyerapan energi sehingga menghasilkan amilum (zat tepung) karena tidak melibatkan CO2.
b. Reaksi Gelap
Reaksi gelap/ Siklus Calvin yaitu reaksi fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya. Dalam reaksi gelap berlangsung reaksi pembentukan gula dengan menggunakan CO2 dan hidrogen dari air. Sumber energi yang digunakan dari ATP yang dibentuk reaksi terang. Reaksi gelap berlangsung di stroma dengan bantuan enzim. Karbondioksida (CO2) masuk kedalam daun dan batang melalui pori-pori kecil yang disebut stomata. Reaksi ini berlangsung secara terus-menerus selama CO2 dan H2 dari air masih cukup.
Selama reaksi ini tumbuhan menghasilkan molekul karbohidrat yaitu glukosa, amilum, dan selulosa yang dimanfaatkan tumbuhan dan organisme pemakan tumbuhan sebagai sumber energi yang dapat dimanfaatkan untuk kelangsungan hidupnya.

4. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
Proses fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat mempengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan (faktor internal) dan faktor yang tidak mempengaruhi secara langsung (faktor eksternal) seperti terganggunya beberapa fungsi organ yang penting bagi proses fotosintesis yang disebabkan oleh translokasi karbohidrat, umur daun, dan ketersediaan nutrisi. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis adalah sebagai berikut.
a. Karbondioksida (CO2), karbon dioksida (CO2) berguna dalam reaksi gelap. Semakin tinggi konsentrasi CO2 di udara, maka laju fotosintesis semakin meningkat. Akan tetapi pada saat tertentu CO2 ditingkatkan tetapi intensitas cahaya dan suhu terbatas maka laju fotosintesis konstan.
b. Klorofil, semakin banyak jumlah klorofil dalam daun maka proses fotosintesis berlangsung semakin cepat. Pembentukan klorofil memerlukan cahaya matahari. Kecambah yang ditumbuhkan di tempat gelap tidak dapat membuat klorofil dengan sempurna. Kecambah ini dikatakan mengalami etiolasi, yaitu tumbuh sangat cepat (lebih tinggi/panjang dari seharusnya) dan batang dan daunnya tampak bewarna pucat karena tidak mengandung klorofil. Umur daun juga mempengaruhi laju fotosintesis. Semakin tua daun, kemampuan berfotosintesis semakin berkurang karena adanya perombakan klorofil dan berkurangnya fungsi kloroplas.
c. Cahaya, fungsi cahaya pada fotosintesis adalah sebagai sumber energi foton yang diubah menjadi energi kimia oleh klorofil. Keberhasilan cahaya dapat diabsorpsi oleh tanaman bergantung pada intensitas cahaya, lama penyinaran, dan fotooksidasi.
d. Air, ketersediaan air mempengaruhi laju fotosintesis karena air merupakan bahan baku dalam proses ini. Air diperlukan sebagai sumber electron pada reaksi terang melalui proses fotolisis (pemecahan air oleh cahaya).
e. Suhu, umumnya semakin tinggi suhunya, laju fotosintesis akan meningkat, demikian juga sebaliknya. Namun bila suhu terlalu tinggi, fotosintesis akan berhenti karena enzim-enzim yang berperan dalam fotosintesis rusak. Oleh karena itu tumbuhan menghendaki suhu optimum (tidak terlalu rendah atau terlalu tinggi) agar fotosintesis berjalan secara efisien.
B. RESPIRASI
Respirasi adalah proses pemecahan makanan oleh organisme untuk memperoleh tenaga atau energi. Respirasi terjadi pada tiap sel makhluk hidup, khususnya berlangsung pada mitokondria. Respirasi yang menggunakan oksigen bebas untuk memecah makanan menjadi zat-zat kimia yang lebih sederhana disebut respirasi aerob.
Respirasi aerob terjadi dalam mitokondria semua sel eukariotik, termasuk sel-sel penyusun tubuh tumbuhan. Respirasi yang tidak memerlukan oksigen bebas disebut sebagai respirasi anaerob. Sebagai contoh respirasi anaerob terjadi pada sel-sel ragi.
Secara sederhana, reaksi kimia yang terjadi pada proses respirasi dapat dituliskan sebagai berikut.

Glukosa + Oksigen menghasilkan Air + Karbon dioksida + energi
(C6H12O6) (6O2) (6H2O) (6CO2)