Fotosintesis Pada Tumbuhan Hijau

Pernahkah kamu memperhatikan tanaman yang tumbuh di tempat yang cukup terkena matahari? Tanaman yang tumbuh di tempat yang mendapat cukup sinar matahari langsung memiliki daun yang segar, subur, dan berwarna hijau cerah. Lalu bagaimana dengan tanaman yang terletak di tempat gelap? Tanaman yang tumbuh di tempat gelap memiliki daun yang layu, tidak subur, dan menguning. Mengapa hal tersebut terjadi?  Daun memiliki pigmen hijau yang disebut klorofil. Ketika terkena cahaya matahari, klorofil banyak mengumpul pada bagian daun yang terkena cahaya matahari sehingga membuat daun berwarna hijau. Sedangkan bagian daun yang tidak terkena cahaya matahari, klorofilnya berkurang dengan cepat sehingga daun kehilangan warna hijaunya. Tanaman membutuhkan energi sinar matahari untuk membuat makanannya. Proses membentuk makanan dengan menggunakan sinar matahari disebut fotosintesis. Bagaimanakah terjadinya fotosintesis itu? Ayo kita pelajari bersama-sama.

A.Pengertian Fotosintesis

Makhluk hidup dibedakan menjadi dua, yaitu heterotrof dan autotrof. Makhluk hidup autotrof adalah makhluk hidup yang dapat membuat makanannya sendiri, sumber energi yang digunakan adalah sinar matahari. Yang disebut makhluk hidup autotrof adalah tumbuhan hijau. Makhluk hidup heterotrof adalah makhluk hidup yang tidak mampu membuat makanannya sendiri sehingga sangat tergantung dari adanya tumbuhan sebagai makhluk hidup autotrof. Tumbuhan hijau dapat membuat makanannya sendiri dengan cara fotosintesis.

Tumbuhan mampu melakukan fotosintesis karena mempunyai organela berupa kloroplas yang mengandung klorofil (zat hijau daun). Dalam fotosintesis, energi cahaya matahari diserap oleh klorofil. Hasil fotosintesis berupa karbohidrat dan oksigen dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk tumbuh dan berkembang. Di dalam tumbuhan karbohidrat diubah menjadi protein, lemak, vitamin, atau senyawa yang lain untuk dimanfaatkan oleh tumbuhan itu sendiri, juga dimanfaatkan oleh manusia dan hewan herbivora sebagai bahan makanan. Sedangkan oksigen dibutuhkan makhluk hidup dalam proses respirasi untuk memperoleh energi, sehingga makhluk hidup dapat beraktivitas dalam kehidupan sehari-hari.

B. Bagian-bagian Daun yang berperan dalam fotosintesis

Daun merupakan organ utama penyusun tubuh tumbuhan selain akar dan batang. Daun merupakan tempat terjadinya proses fotosintesis. Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Peristiwa terjadinya fotosintesis berlangsung pada kloroplas. Kloroplas merupakan suatu organela yang di dalamnya terdapat zat hijau daun (klorofil). Keberadaan klorofil inilah yang menyebabkan tumbuhan  mampu melakukan  proses fotosintesis untuk membentuk zat makanan. Lebih dari 80% kloroplas terkandung di dalam jaringan tiang (palisade), sedangkan sisanya terdapat pada jaringan bunga karang (spons). Jaringan palisade dan jaringan spons berada pada jaringan dasar (parenkim). Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas:

1.  Stroma, yaitu membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan. Membran tersebut membentuk suatu sistem membran tilakoid yang berbentuk bangunan yang disebut kantung tilakoid. Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Peristiwa tersebut berlangsung di dalam tilakoid. Pembentukan karbohidrat sebagai produk akhir fotosintesis berlangsung di stroma.

2.  Grana, yaitu lapisan-lapisan yang terdiri atas kantung-kantung tilakoid.

Terdapat pula bagian daun yang berperan penting dalam fotosintesis yaitu stomata. Stomata merupakan pori-pori kecil terdapat di epidermis atas dan bawah daun yang berperan penting dalam pertukaran gas (CO₂ dan O₂) yang terdapat di dalam daun dengan lingkungan luar, dimana celah stomata akan terbentuk apabila sepasang sel penjaga stoma mengerut dan mengubah ukuran stomata. Selain itu, stomata juga berperan dalam pengaturan hilangnya air dari tumbuhan.

Bagian daun yang berperan dalam penyaluran hasil fotosintesis dari daun ke bagian tumbuhan lainnya adalah berkas pembuluh daun yang berkumpul di tulang daun dan tersebar di seluruh mesofil. Satu berkas pembuluh terdiri atas floem dan xilem yang dikelilingi oleh sel-sel parenkim berdinding tebal.  Berkas pembuluh yang terdapat pada daun tersambung secara kontinu dengan berkas pembuluh yang terdapat pada batang, sehingga memungkinkan tersalurkannya air dan mineral terlarut dari tanah ke daun dan juga memungkinkan tersalurkannya hasil fotosintesis dari daun ke bagian tumbuhan lainnya.

C. Proses terjadinya Fotosinesis

Proses fotosintesis berlangsung dalam dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

1.       Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi pada grana. Didalam reaksi terang, tumbuhan menangkap air dan CO₂ kemudian mengolahnya menggunakan sumber energi cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil. Selanjutnya, gula dan air tersebut dengan bantuan sinar matahari diubah menjadi gula (glukosa), O₂, dan uap air. O₂ dan uap air dikeluarkan dari dalam tubuh tumbuhan, sedangkan gula dijadikan bahan makanan tumbuhan tersebut.

Tahukah kamu mengapa kita merasa segar jika berada di bawah pohon pada waktu siang hari? Hal itu disebabkan karena proses fotosintesis pada pohon tersebut menghasilkan O₂ dan H₂O (uap air) yang menjadikan udara lebih segar. Secara garis besar, proses berlangsungnya fotosintesis dapat diuraikan sebagai berikut.

a.        Cahaya mencapai sel-sel daun yang mengandung klorofil.

b.       Klorofil menyerap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.

c.        Udara yang mengandung karbon dioksida masuk ke dalam daun daun melalui  stomata. Selanjutnya, karbon dioksida tersebut menyebar diantara sel-sel daun.

d.       Akar menyerap air yang dibutuhkan tanaman untuk proses fotosintesis. Air tersebut mengalir dari akar menuju batang kemudian ke daun.

e.        Molekul air dipecah oleh energi cahaya menjadi oksigen dan hidrogen. Molekul hidrogen bergabung dengan molekul CO₂ membentuk glukosa.

f.         Hasil fotosintesis berupa glukosa dan oksigen.

2.  Reaksi Gelap (siklus Calvin)

Reaksi gelap (siklus Calvin) terjadi di dalam stroma (rongga daun). Pada siklus Calvin, H₂ yang terlepas dari molekul air (H₂O) akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH₂, sedang O₂ tetap dalam keadaan bebas. Pada reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik (berulang) yang membentuk gula dari CO₂ dan energi (ATP dan NADPH). Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Energi yang digunakan dalam siklus Calvin diperoleh dari reaksi terang. Ketika berlangsung reaksi gelap terjadi proses respirasi seluler. Glukosa yang diperoleh pada reaksi terang digunakan oleh tanaman untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa yang merupakan komponen utama tubuh tumbuhan dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Respirasi pada tumbuhan berlangsung pada malam hari. Tumbuhan berespirasi dan mengeluarkan CO₂, uap air, dan energi. Oleh karena itu, pada malam hari udara di bawah tumbuhan terutama yang berdaun banyak akan terasa pengap, sedikit lembab dan gerah. Karbon dioksida bersifat menyerap kalor dari sekeliling sehingga menyebabkan udara menjadi gerah. Udara lembab yang dirasa adalah karena uap air yang dikeluarkan.