Apa yang Dimaksud dengan Fotosintesis? Pengertian, Proses, Tahapan, dan Hasilnya

AKURAT.CO Pernahkah terpikir dari mana tumbuhan mendapatkan makanan, padahal tanaman tidak makan nasi, buah, atau makanan seperti manusia? Jawabannya berkaitan dengan fotosintesis, proses penting yang memungkinkan tumbuhan membuat senyawa organik dengan memanfaatkan energi dari cahaya matahari.

Apa yang dimaksud dengan fotosintesis? Fotosintesis adalah proses tumbuhan hijau membuat makanan, terutama gula, dengan memanfaatkan energi cahaya untuk mengubah karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) melalui serangkaian reaksi kimia. Proses ini berlangsung terutama di kloroplas dengan bantuan klorofil dan menghasilkan oksigen sebagai salah satu produknya.

Dengan kata lain, fotosintesis merupakan cara tumbuhan mengubah energi cahaya menjadi energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik. Proses inilah yang menjadi salah satu dasar kehidupan di Bumi karena tumbuhan berperan sebagai produsen dalam rantai makanan.

Ringkasan

Secara sederhana, fotosintesis adalah proses pembuatan makanan pada tumbuhan yang memiliki klorofil dengan menggunakan energi cahaya.

Dalam proses tersebut, tumbuhan menggunakan dua bahan utama, yaitu air dan karbon dioksida. Air diperoleh dari tanah dan diserap oleh akar, sedangkan karbon dioksida diperoleh dari udara dan masuk ke daun melalui stomata.

Energi untuk menjalankan proses tersebut berasal dari cahaya matahari. Klorofil yang terdapat di dalam kloroplas berperan penting dalam menangkap energi cahaya tersebut.

Hasil akhirnya adalah senyawa gula yang dapat digunakan tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan energinya dan mendukung pertumbuhan. Fotosintesis juga menghasilkan oksigen yang kemudian dilepaskan ke lingkungan.

Jadi, jika diringkas:

Air + karbon dioksida + energi cahaya → senyawa gula + oksigen

Namun, proses sebenarnya jauh lebih kompleks daripada sekadar mencampurkan air dan karbon dioksida. Di dalam sel tumbuhan terjadi serangkaian reaksi yang melibatkan transfer energi dan elektron.

Apa Saja yang Dibutuhkan dalam Proses Fotosintesis?

Ada empat komponen penting yang mendukung berlangsungnya fotosintesis, yaitu air, karbon dioksida, klorofil, dan cahaya.

1. Air (H2O)

Air diserap oleh akar dari dalam tanah. Setelah itu, air diangkut melalui jaringan pembuluh tumbuhan menuju berbagai bagian, termasuk daun.

Air menjadi salah satu bahan yang digunakan dalam rangkaian reaksi fotosintesis. Pada reaksi terang, molekul air juga mengalami pemecahan atau fotolisis yang berperan dalam menyediakan elektron dan menghasilkan oksigen.

2. Karbon Dioksida (CO2)

Karbon dioksida berasal dari udara. Gas ini masuk ke jaringan daun terutama melalui lubang kecil yang disebut stomata.

CO2 kemudian menjadi sumber karbon yang diproses dalam rangkaian reaksi fotosintesis untuk membentuk senyawa organik.

3. Klorofil

Klorofil merupakan pigmen hijau yang terdapat di dalam kloroplas. Fungsinya sangat penting karena mampu menyerap energi cahaya.

Tanpa pigmen fotosintetik seperti klorofil, tumbuhan tidak dapat menangkap energi cahaya dengan cara yang diperlukan untuk menjalankan fotosintesis.

4. Cahaya

Cahaya, terutama dari matahari, menjadi sumber energi untuk menjalankan reaksi terang.

Semakin mudah tumbuhan memperoleh energi cahaya yang sesuai, semakin memungkinkan proses fotosintesis berlangsung. Namun, bukan berarti semakin banyak cahaya selalu membuat fotosintesis meningkat tanpa batas karena proses tersebut juga dipengaruhi berbagai faktor lain.

Baca Juga: 50 Tahun The Body Shop: Kembalinya Parfum Ikonik Dewberry dan Aksi 50+ Tanaman untuk Dukung Keberlanjutan

Baca Juga: Orang Arab Datang ke Indonesia Mencari Tanaman yang Disebut Al-Qur’an, Apa Itu?

Di Mana Fotosintesis Terjadi pada Tumbuhan?

Fotosintesis terutama berlangsung di kloroplas, yaitu organel yang terdapat pada sel tumbuhan dan mengandung klorofil.

Daun menjadi salah satu organ utama tempat fotosintesis karena memiliki banyak sel yang mengandung kloroplas. Daun juga memiliki stomata yang memungkinkan pertukaran gas dengan lingkungan.

Di dalam kloroplas terdapat struktur yang memiliki fungsi berbeda. Reaksi terang berlangsung pada membran tilakoid yang tersusun membentuk grana, sedangkan reaksi gelap atau siklus Calvin berlangsung di stroma.

Pembagian lokasi ini penting untuk memahami mengapa fotosintesis bukan satu reaksi tunggal. Ada beberapa tahapan yang saling terhubung untuk mengubah energi cahaya dan karbon dioksida menjadi senyawa organik.

Bagaimana Proses Fotosintesis Terjadi?

Proses fotosintesis dapat dipahami melalui alur sederhana.

Pertama, akar menyerap air dari tanah. Air tersebut kemudian diangkut menuju daun melalui jaringan pembuluh tumbuhan.

Pada saat yang sama, karbon dioksida dari udara masuk ke daun melalui stomata. Di dalam sel daun, klorofil menangkap energi cahaya.

Energi tersebut kemudian digunakan untuk menjalankan reaksi terang. Pada tahap ini, air mengalami fotolisis dan sistem fotosintesis menghasilkan energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH.

Selanjutnya, ATP dan NADPH digunakan dalam siklus Calvin untuk membantu mengolah karbon dioksida menjadi senyawa organik yang nantinya dapat digunakan untuk membentuk gula.

Sebagian gula digunakan sebagai sumber energi dan bahan untuk pertumbuhan. Gula juga dapat diubah menjadi bentuk penyimpanan seperti pati.

Sementara itu, oksigen yang terbentuk dari pemecahan air pada reaksi terang dapat dilepaskan ke atmosfer melalui stomata.

Alurnya dapat digambarkan seperti ini:

Tanah → akar → air → daun

Udara → stomata → CO2 → daun

Cahaya → klorofil → reaksi terang → ATP dan NADPH

CO2 + ATP + NADPH → siklus Calvin → senyawa organik/gula

Apa Itu Reaksi Terang dalam Fotosintesis?

Reaksi terang adalah tahap fotosintesis yang menggunakan energi cahaya secara langsung. Tahap ini berlangsung pada membran tilakoid di dalam kloroplas.

Ketika cahaya mengenai pigmen fotosintetik, energi tersebut digunakan untuk menggerakkan rangkaian transfer elektron. Salah satu bagian pentingnya adalah pemecahan molekul air atau fotolisis.

Dalam proses tersebut, air berkontribusi menyediakan elektron dan proton, sementara oksigen terbentuk sebagai hasil yang kemudian dapat dilepaskan ke lingkungan.

Reaksi terang juga menghasilkan ATP dan NADPH. Keduanya bukan hasil akhir fotosintesis berupa makanan, tetapi merupakan pembawa energi dan elektron yang dibutuhkan untuk tahap berikutnya.

Pada reaksi terang terdapat fotosistem yang bekerja dalam sistem transfer elektron. Secara umum, Fotosistem II dan Fotosistem I berperan dalam rangkaian reaksi tersebut.

Untuk memahami konsep dasarnya, pembaca tidak perlu menghafalkan seluruh jalur elektron terlebih dahulu. Hal yang paling penting adalah memahami bahwa cahaya ditangkap dan diubah menjadi bentuk energi kimia yang dapat digunakan pada tahap berikutnya.

Apa Itu Reaksi Gelap dalam Fotosintesis?

Reaksi gelap, yang juga dikenal sebagai siklus Calvin-Benson, merupakan tahap fotosintesis yang berlangsung di stroma kloroplas.

Istilah “reaksi gelap” sering menimbulkan kesalahpahaman. Reaksi ini bukan berarti hanya berlangsung pada malam hari. Disebut demikian karena tahap ini tidak menggunakan cahaya secara langsung seperti reaksi terang.

Pada tahap ini, ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam reaksi terang digunakan untuk membantu mengolah CO2 menjadi senyawa organik.

Secara sederhana, siklus Calvin melibatkan tiga tahap utama, yaitu:

• Fiksasi karbon, ketika CO2 diikat dan masuk ke rangkaian reaksi.

• Reduksi, ketika senyawa hasil fiksasi diproses menggunakan energi dan elektron dari ATP serta NADPH.

• Regenerasi, ketika sebagian senyawa digunakan untuk membentuk kembali RuBP agar siklus dapat berlanjut.

Dari rangkaian tersebut kemudian terbentuk senyawa yang dapat digunakan tumbuhan untuk menghasilkan gula dan berbagai senyawa organik lainnya.

Apa Hasil dari Fotosintesis?

Hasil fotosintesis yang paling sering dibahas adalah gula dan oksigen.

Gula yang dihasilkan dapat dimanfaatkan tumbuhan sebagai sumber energi maupun bahan untuk membentuk berbagai senyawa yang diperlukan dalam pertumbuhan. Sebagian karbohidrat juga dapat disimpan dalam bentuk pati.

Sementara itu, oksigen merupakan hasil yang dilepaskan ke lingkungan. Oksigen tersebut kemudian menjadi bagian dari udara yang digunakan oleh manusia dan hewan untuk bernapas.

Hal yang perlu dipahami, oksigen bukanlah “tujuan utama” tumbuhan melakukan fotosintesis. Tumbuhan menjalankan fotosintesis terutama untuk memperoleh energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik. Oksigen muncul sebagai salah satu hasil penting dari rangkaian tersebut.

Apa Persamaan Kimia Fotosintesis?

Secara sederhana, keseluruhan proses fotosintesis dapat dituliskan dalam persamaan:

6CO2 + 6H2O + energi cahaya → C6H12O6 + 6O2

Keterangan:

• CO2 = karbon dioksida

• H2O = air

• energi cahaya = energi yang berasal dari cahaya

• C6H12O6 = glukosa

• O2 = oksigen

Persamaan tersebut merupakan gambaran ringkas dari proses fotosintesis yang sebenarnya terdiri atas banyak tahapan reaksi biokimia.

Karena itu, tidak tepat jika fotosintesis dipahami hanya sebagai proses sederhana ketika air dan CO2 “berubah” menjadi gula. Di tingkat sel, terjadi proses kompleks yang melibatkan pigmen, fotosistem, elektron, pembawa energi, dan sejumlah molekul lainnya.

Mengapa Fotosintesis Lebih dari Sekadar Proses Membuat Makanan?

Salah satu cara terbaik memahami fotosintesis adalah melihatnya sebagai mekanisme pengubah energi.

Tumbuhan menerima energi dari cahaya matahari. Energi tersebut kemudian diubah menjadi energi kimia yang tersimpan dalam molekul organik.

Rangkaian sederhananya adalah:

Cahaya matahari → energi kimia → gula → pertumbuhan tumbuhan → sumber makanan bagi organisme lain

Artinya, fotosintesis tidak hanya berkaitan dengan daun. Proses ini menjadi titik awal aliran energi dalam banyak ekosistem.

Karbon dari atmosfer juga masuk ke dalam senyawa organik melalui proses fotosintesis. Senyawa tersebut kemudian menjadi bagian dari tubuh tumbuhan dan dapat berpindah melalui rantai makanan ketika tumbuhan dimakan oleh organisme lain.

Inilah alasan mengapa fotosintesis memiliki peran jauh lebih besar daripada sekadar membuat tumbuhan “mempunyai makanan”.

Apa yang Terjadi Jika Tanaman Kekurangan Cahaya?

Bayangkan dua tanaman sejenis yang mendapatkan air dalam jumlah cukup. Tanaman pertama diletakkan di tempat yang memperoleh cahaya, sedangkan tanaman kedua berada di lokasi yang sangat minim cahaya.

Keduanya memang sama-sama memiliki air dan karbon dioksida dari lingkungan. Namun, ketersediaan energi cahaya menjadi salah satu faktor yang membedakan kemampuan keduanya menjalankan reaksi terang.

Jika kondisi kekurangan cahaya berlangsung, kemampuan tanaman melakukan fotosintesis dapat terganggu. Dampaknya dapat terlihat pada pertumbuhan tanaman karena proses pembentukan dan pemanfaatan senyawa organik berkaitan erat dengan ketersediaan energi.

Ilustrasi ini menunjukkan satu hal penting: fotosintesis membutuhkan kerja sama beberapa komponen. Air saja tidak cukup. CO2 saja juga tidak cukup. Tanpa energi cahaya dan sistem pigmen fotosintetik yang bekerja dengan baik, rangkaian prosesnya tidak berjalan sebagaimana mestinya.

Apa Kesalahan yang Sering Terjadi Saat Memahami Fotosintesis?

Ada beberapa anggapan yang perlu diluruskan.

Pertama, fotosintesis bukan berarti tumbuhan mengambil makanan dari tanah. Akar memang menyerap air dan mineral, tetapi makanan berupa senyawa organik dibentuk melalui proses fotosintesis.

Kedua, reaksi gelap bukan berarti hanya terjadi pada malam hari. Istilah tersebut mengacu pada tahap yang tidak membutuhkan cahaya secara langsung.

Ketiga, fotosintesis tidak hanya membutuhkan cahaya. Air, karbon dioksida, dan sistem pigmen fotosintetik juga memiliki peran penting.

Keempat, oksigen bukan satu-satunya hasil fotosintesis. Proses tersebut menghasilkan senyawa organik yang menjadi dasar bagi penyimpanan dan pemanfaatan energi oleh tumbuhan.

Pemahaman ini penting agar konsep fotosintesis tidak berhenti pada hafalan rumus.

Mengapa Fotosintesis Penting bagi Manusia dan Lingkungan?

Fotosintesis memiliki peran besar dalam kehidupan karena tumbuhan merupakan produsen yang menyediakan bahan organik bagi ekosistem.

Tanaman pangan seperti padi, jagung, sayuran, dan berbagai tanaman buah bergantung pada kemampuan tumbuhan menjalankan proses fotosintesis untuk membentuk senyawa organik yang mendukung pertumbuhan dan produksi.

Bagi manusia, keberadaan tumbuhan juga berkaitan dengan ketersediaan pangan dan oksigen. Dalam skala lingkungan yang lebih luas, fotosintesis turut berperan dalam siklus karbon karena karbon dioksida dari atmosfer digunakan dalam pembentukan senyawa organik.

Dengan demikian, ketika memahami fotosintesis, sebenarnya kita sedang memahami salah satu proses dasar yang menghubungkan matahari, tumbuhan, makanan, oksigen, dan kehidupan.

Baca Juga: TBC pada Ibu Hamil Bisa Ganggu Pertumbuhan Janin, Kenali Risikonya

Baca Juga: Apa Itu Pupuk NPK dan Cara Menggunakannya Secara Tepat untuk Tanaman?

FAQ

Apa yang dimaksud dengan fotosintesis?

Fotosintesis adalah proses tumbuhan hijau membuat senyawa organik, terutama gula, dengan memanfaatkan energi cahaya untuk memproses air dan karbon dioksida. Proses ini berlangsung terutama di kloroplas dengan bantuan klorofil dan menghasilkan oksigen sebagai salah satu produknya.

Apa saja bahan yang dibutuhkan untuk fotosintesis?

Fotosintesis membutuhkan air, karbon dioksida, dan energi cahaya, sementara klorofil berperan menangkap energi cahaya. Air diperoleh terutama dari tanah melalui akar, sedangkan karbon dioksida masuk dari udara melalui stomata pada daun.

Di mana proses fotosintesis terjadi?

Fotosintesis terutama terjadi di kloroplas sel tumbuhan. Reaksi terang berlangsung pada membran tilakoid yang tersusun membentuk grana, sedangkan siklus Calvin atau reaksi gelap berlangsung di bagian stroma kloroplas.

Apa hasil dari fotosintesis?

Fotosintesis menghasilkan senyawa organik berupa gula serta oksigen. Gula dapat digunakan tumbuhan sebagai sumber energi dan bahan pertumbuhan atau diubah menjadi bentuk penyimpanan seperti pati, sedangkan oksigen dapat dilepaskan ke lingkungan.

Apa perbedaan reaksi terang dan reaksi gelap?

Reaksi terang membutuhkan cahaya secara langsung dan berlangsung pada membran tilakoid untuk menghasilkan ATP serta NADPH dan melibatkan pemecahan air. Reaksi gelap atau siklus Calvin berlangsung di stroma dan menggunakan ATP serta NADPH untuk membantu mengolah karbon dioksida menjadi senyawa organik.

Apakah fotosintesis hanya terjadi pada siang hari?

Reaksi terang memang membutuhkan energi cahaya, tetapi istilah reaksi gelap tidak berarti proses tersebut hanya terjadi pada malam hari. Reaksi gelap merupakan tahap yang tidak menggunakan cahaya secara langsung dan bergantung pada produk energi serta elektron dari reaksi terang.

Mengapa fotosintesis penting bagi manusia?

Fotosintesis penting karena menghasilkan senyawa organik yang menjadi dasar makanan bagi tumbuhan dan organisme lain dalam rantai makanan. Proses ini juga menghasilkan oksigen serta berperan dalam siklus karbon di lingkungan.

Sumber: Dikutip dari buku Ilmu Pengetahuan Alam (IPA SMP/MTs Kelas VIII) karya Ir. Danang Setiyono dan Modul Pembelajaran SMA Biologi karya Susi Nurul Fitri, M.Pd.