Fotosintesis: Perbedaan antara revisi

[[File:Photosynthesis id.svg|thumb|Skema fotosintesis pada tumbuhan. Karbohidrat yang dihasilkan akan disimpan atau digunakan oleh tanamantumbuhan.]]

Hampir semua makhluk hidup bergantung pada [[energi]] yang dihasilkan dalam proses fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di [[bumi]].<ref name=salis/> Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di [[atmosfer]] bumi.<ref name=salis/> Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (''photos'' berarti cahaya) disebut sebagai [[fototrof]].<ref name=salis/> Fotosintesis merupakan salah satu cara [[Asimilasi (biologi)|asimilasi]] [[karbon]] karena dalam fotosintesis karbon bebas dari [[karbon dioksida|CO₂]] diikat (difiksasi) menjadi [[gula]] sebagai molekul penyimpan energi.<ref name=salis/> Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui [[kemosintesis]], yang dilakukan oleh sejumlah bakteri [[belerang]].<ref name=salis/>

Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an.<ref name=lac>{{en}}Tyler Lacoma, eHow Contributor. 2010. Discovery of Photosynthesis. [terhubung berkala] http://www.ehow.com/about_5410325_discovery-photosynthesis.html {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100115230524/http://www.ehow.com/about_5410325_discovery-photosynthesis.html |date=2010-01-15 }} [14 Mei 2010].</ref> Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, [[Jan van Helmont]], seorang [[Flandria]] (sekarang bagian dari [[Belgia]]), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu.<ref name=lac/> Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air.<ref name=lac/> Namun, pada tahun [[1727]], ahli botani [[Inggris]], [[Stephen Hales]] berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu.<ref name=lac/> Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.<ref name=salis/>

Pada tahun 1771, [[Joseph Priestley]], seorang ahli kimia dansekaligus pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutupi sebuah [[lilin]] menyala dengan sebuah [[toples]] terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar.<ref name=foy>{{en}} Foyer, Christine H. 1989. Photosynthesis. New York:Chapman and Hall. Hal. 4-9.</ref> Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan [[tikus]] dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak" [[udara]] dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus.<ref name=foy/> Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan.<ref name=foy/> Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan.<ref name=foy/>

Dari semua [[radiasi]] Mataharimatahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu [[panjang gelombang]] yang berada pada kisaran cahaya tampak (380 - 700 nm).<ref name=tai/> Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm), dan violet (< 400 nm).<ref name=ipb>Institut Pertanian Bogor. 2008. Laju Fotosintesis Pada Berbagai Panjang Gelombang Cahaya. [terhubung berkala] http://web.ipb.ac.id/~tpb/tpb/files/materi/prak_biologi/LAJU%20FOTOSINTESIS%20PADA%20BERBAGAI%20PANJANG%20GELOMBANG%20CAHAYA.pdf{{Pranala mati|date=Maret 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }} [ 30 Mei 2008].</ref> Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis.<ref name=ipb/> Hal ini terkait pada sifat [[pigmen]] penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.<ref name=ipb/> Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.<ref name=ipb/> Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.<ref name=ipb/> [[Kloroplas]] mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah, sementara klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang.<ref name=ipb/> Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.<ref name=sal/> Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.

Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap [[energi]] cahaya Matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.<ref name=pra/> Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam [[klorofil]] dan [[pigmen]] lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, [[klorofil]] b berwarna hijau tua, dan [[karoten]] yang berwarna kuning sampai jingga.<ref name=pra/> Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis.<ref name=and>{{en}} Andreasson LE, Vanngard T. 1988. Electron transport in photosystems I and II. ''Ann Rev of Plant Physiol and Plant Molecu Biol'' 39:379-411.</ref>

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut [[klorofil]].<ref name=hop/> Pigmen inilah fantek yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas.<ref name=hop/> Klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.<ref name=hop/> Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun.<ref name=hop/> Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya.<ref name=hop/> Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.<ref name=hop/> Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar Matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.<ref name=hop/>

Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun.<ref name=bur/> Namun secara umum, semua sel yang memiliki [[kloroplas]] berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini.<ref> Staf Lab. Ilmu Tanaman. 2007. Hubungan Cahaya dan Tanaman. [terhubung berkala] http://www.faperta.ugm.ac.id/buper/download/kuliah/fistan/6_hubungan_cahaya_tanaman.ppt {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20101011045617/http://www.faperta.ugm.ac.id/buper/download/kuliah/fistan/6_hubungan_cahaya_tanaman.ppt |date=2010-10-11 }} [30 Mei 2008].</ref> Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian [[stroma]].<ref name=bur/> Hasil fotosintesis (disebut ''fotosintat'') biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.<ref name=bur/>

Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO₂ dari udara dan kemudian akan menjadi [[oksaloasetat]].<ref name=lae/> Oksaloasetat akan diubah menjadi malat.<ref name=lae/> Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO₂.<ref name=lae/> Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO₂ akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel ''bundle sheath'' dan melibatkan enzim RuBP.<ref name=lae/> Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel [[mesofil]].<ref name=sla>{{en}} Slack CR, Hatch MD. 1967. Comparative Studies on the Activity of Carboxylases and Other Enzymes in Relation to the New Pathway of Photosynthetic Carbon Dioxide Fixation in Tropical Grasses. ''Biochem. J''. 103:660.</ref> Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.<ref name=sla/>.

* {{en}}[http://www.life.uiuc.edu/govindjee/linksPSed.htm A collection of photosynthesis pages for all levels from a renowned expert (Govindjee)] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080515074949/http://www.life.uiuc.edu/govindjee/linksPSed.htm |date=2008-05-15 }}

* {{en}}[http://www.life.uiuc.edu/govindjee/paper/gov.html In depth, advanced treatment of photosynthesis, also from Govindjee] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080706072702/http://www.life.uiuc.edu/govindjee/paper/gov.html |date=2008-07-06 }}

* {{en}}[http://scienceaid.co.uk/biology/biochemistry/photosynthesis.html Science Aid: Photosynthesis] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090428090455/http://scienceaid.co.uk/biology/biochemistry/photosynthesis.html |date=2009-04-28 }}

* {{en}}[http://www.chemsoc.org/networks/learnnet/cfb/Photosynthesis.htm Overall examination of Photosynthesis at an intermediate level] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060420081033/http://www.chemsoc.org/networks/learnnet/cfb/Photosynthesis.htm |date=2006-04-20 }}

* {{en}}[http://www.life.uiuc.edu/govindjee/photosynBook.html Overall Energetics of Photosynthesis] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20051215102232/http://www.life.uiuc.edu/govindjee/photosynBook.html |date=2005-12-15 }}

* {{en}}[http://www.juliantrubin.com/bigten/photosynthesisexperiments.html Photosynthesis Discovery Milestones] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080612102025/http://www.juliantrubin.com/bigten/photosynthesisexperiments.html |date=2008-06-12 }}