MAKALAH :
FOSINTESIS
DAN RESFIRASI
Oleh :
AKSAN
ARDIYANSAH
M1A1 13
005
JURUSAN
KEHUTANAN
FAKULTAS
KEHUTANAN DAN ILMU LINGKUNGAN
UNIVERSITAS
HALU OLEO
KENDARI
2015
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan
untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya.
Fotosintesis juga dapat di artikan proses penyusunan atau pembentukan dengan
menggunakan energi cahaya atau foton.
Hasil dari Fotosintesis adalah
glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan
menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi
cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang
dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi
kehidupan di bumi.
Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi.
Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut
sebagai fototrof.
Proses fotosintesis berlangsung
dengan adanya spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan
ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.Fotosintesis menghasilkan
karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis,
volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi
fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh
tumbuhan.
Respirasi adalah proses oksidasi
reduksi yang mengoksidasi senyawa-senyawa menjadi karbondioksida, sedangkan
oksigen yang diserap direduksi menjadi air (H2O). Proses utama
respirasi adalah mobilitas senyawa organik dan oksidasi senyawa-senyawa
tersebut secara terkendali untuk menghasilkan energi bagi pemeliharaan dan
perkembangan tumbuhan.
Fisiologi tumbuhan merupakan cabang
biologi yang mempelajari tentang proses metabolisme yang terjadi di dalam tubuh
tumbuhan yang menyebabkan tumbuhan tersebut dapat hidup. Laju proses-proses
metabolisme ini dipengaruhi oleh (dan dapat pula tergantung pada) faktor-faktor
lingkungan mikro di sekitar tumbuhan tersebut. Fotosintesis dan respirasi
merupakan proses metabolisme dasar yang terjadi di dalam sel hidup.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada makalah
ini yaitu:
1. Apa yang
dimaksud dengan fotosintesis?
2. Bagaimana
mekanisme fotosintesis pada tumbuhan?
3. Reaksi-reaksi
apa yang terjadi pada fotosintesis?
4. Apa yang dimaksud
dengan respirasi?
6. Faktor-faktor
apa saja yang mempengaruhi respirasi?
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan
makalah ini yaitu:
1. Untuk
mengetahui pengertian dari fotosintesis
2. Untuk mengetahui mekanisme
fotosintesis pada tumbuhan
3. Untuk
mengetahui reaksi-reaksi yang terjadi pada proses fotosintesis
4. Untuk
mengetahui pengertian dari respirasi
6. Untuk
mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi
II. PEMBAHASAN
A. Pengertian
Fotosintesis
Menurut
ilmu biologi, Fotosintesis adalah proses pengubahan energi cahaya matahari
menjadi energi kimia kemudian menyimpannya dalam bentuk glukosa. Proses ini
terjadi hanya pada tumbuhan dan beberapa ganggang (Kingdom Protista). Tumbuhan
hanya memerlukan cahaya, CO2, dan H2O untuk membentuk glukosa. Proses
fotosintesis terjadi di kloroplas, lebih khususnya yaitu pigmen hijau yang
terlibat dalam fotosintesis.
Fotosintesis
terjadi terutama pada daun. Bagian khas dari daun meliputi epidermis atas dan
bagian bawah daun, mesofil daun, bundel vaskuler dan stomata. Sel-sel epidermis
atas dan bawah tidak memiliki kloroplas sehingga fotosintesis tidak dapat
terjadi. Bagian tersebut hanya berfungsi sebagai pelindung bagi daun.
Pada
stomata terdapat lubang yang berada terutama pada epidermis bawah dan untuk
pertukaran udara, stomata akan membiarkan CO2 masuk dan akan mengeluarkan O2.
Bundel vaskuler atau pembuluh darah yang terdapat di daun merupakan bagian dari
sistem transportasi tumbuhan, dimana air dan nutrisi bergerak disekitar pabrik
yang diperlukan.
B. Mekanisme
terjadinya fotosintesis
Tanaman fotosintetik menangkap
energi surya dalam bentuk ATP dan NADPH yang dipergunakan sebagai sumber energi
untuk membuat karbohidrat dan komponen sel organik lainnya dari karbondioksida
dan air. Bersamaan dengan itu organisme tersebut
membebaskan oksigen ke atmosfer. Sebaliknya heterotrof aerobik
mempergunakan oksigen yang dibentuk untuk menguraikan produk organik berenergi
tinggi dari fotosintesis menjadi CO2 dan H2O untuk membentuk kembali ATP guna
keperluan aktifitas sel itu sendiri. Karbondioksida yang dibentuk oleh
respirasi pada heterotrof kembali ke atmosfer, untuk dipergunakan kembali oleh
organisme fotosintetik. Oleh karena itu, energi surya memberikan tenaga pendorong
bagi daur karbondioksida dan oksigen atmosfer secara berkesinambungan melalui
biosfer kita.
6CO2
+ 12H2O + Energi cahaya→C6H12O6+6O2+6H2O
C. Reaksi-reaksi
fotosintesis pada tumbuhan
Proses reaksi fotosintesis
dalam tumbuhan tinggi dibagi dalam dua tahap, yaitu tahap reaksi terang yang
terjadi jika tumbuhan diberi cahaya dan tahap reaksi gelap yang terjadi dengan
atau tanpa adanya cahaya matahari. Di dalam sel fotosintetik eukariotik, reaksi
gelap dan reaksi terang terjadi di dalam kloroplas.
Bentuk
kloroplas berbeda pada setiap spesies.organel ini dikelilingi oleh membran luar
yang bersambungan, dan bersifat rapuh.suatu sistem membran membungkus ruangan
bagian dalam organel, di dalamnya ,terdapat banyak kantung pipih yang
dikelilingi membran, yang dinamakan tilakoid, yang biasanya tersusun
berlapis-lapis, dinamakan grana. Membran tilakoid mengandung semua pigmen
fotosintetik pada kloroplas dan semua enzim yang diperlukan bagi reaksi primer
yang bergantung pada cahaya matahar. Cairan di dalam ruang yang melingkupi
kantung tilakoid atau stroma mengandung hampir semua enzim yang diperlukan bagi
reaksi gelap, yang mereduksi CO2 membentuk glukosa. Berikut ini penjelasan
lebih lanjut mengenai tahap reaksi terang dan tahap reaksi gelap.
a. Tahap reaksi
terang
Reaksi terang terjadi jika ada
cahaya, misalnya cahaya matahari. Energi ditangkap oleh klorofil dan
digunakan untuk memecah molekul air, dan pemecahan ini disebut fotolisis. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH.
Reaksi ini diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya panjang
tertentu. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat
reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I.
Reaksi terang cahaya dalam
proses fotosintesis penyerapan energi matahari oleh klorofil dimana
dilepaskan O2, terdiri dari dua bagian. Bagian pertama disebut
fotosistem I yang menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang
gelombang di sekitar 700nm dan tidak melibatkan proses pelepasan O2.
Bagian kedua yang menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang
gelombang di sekitar 680nm, disebut fotosistem II yang melibatkan pembentukan
O2.
Fotosistem I disusun oleh sekitar kurang lebih 200 molekul klorofil dan
karotenoid. Klorofil a terdapat di dalam kloroplas semua sel tumbuhan hijau
tetapi sel fotosintesis yang tidak menghasilkan O2 tidak mengandung
klorofil a tetapi mengandung bakterioklorofil a atau bakterioklorofil b.
Klorofil b adalah klorofil kedua yang terdapat dalam tumbuhan hijau yang
fungsinya menyerap cahaya lalu mentransfernya ke klorofil a. Klorofil a dan b
murni dapat diisolasi dari ekstrak daun, walaupun keduanya berwarna hijau,
spectra penyerapannya sedikit berbeda. Kebanyakan tumbuhan tingkat tinggi
mengandung kurang lebih dua kali lebih banyak klorofil a dibanding klorofil b.
Ditemukan pula klorofil c yang terdapat dalam ganggang coklat, diatom dan
dinoflagelata.Seperti juga klorofil, karotenoid mempunyai kemampuan untuk
menangkap energy matahari. Golongan pigmen ini berperan dalam menyerap energy
matahari pada bagian daerah panjang gelombang sinar tampak yang tidak tercakup
oleh pigmen klorofil, jadi berperan sebagai pelengkap penerima cahaya. Energy
matahari yang ditangkap oleh pigmen pelengkap harus dipindahkan terlebih dahulu
ke molekul klorofil sebelum digunakan selanjutnya untuk poses fotosintesis.
Fotosistem I menyerap energy cahaya terpisah dari FS II, tapi mengandung
kompleks inti terpisah, yang menerima electron yang berasal dari H2O melalui
kompleks ini FS II terlebih dahulu. Fotosistem I terletak hanya di tilakoid
stroma dan di daerah tengah grana yang menghadap ke stroma. Sebagai system yang
bergantung pada cahaya FS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan
memindahkan electron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.
Fotosistem II mengandung sebuah kompleks inti yang terdiri dari 6
polipeptida integral yang saling berhubungan secara nonkovalen, dan berisi
pusat reaksi P680. P680 dalam kompleks inti FS II menerima energy cahaya dengan
cara resonansi induktif dari sekitas 250 molekul klorofil a dan b (terdapat
dalam jumlah yang hamper sama) dan sejumlah xantofil. Sebagian besar FS II
hanya terdapat pada kawasan pinggir tilakoid grana. Daerah tengah grana dan
tilakoid stroma mempunyai jauh lebih sedikit FS II. Karena adanya kerja sama
antara FS II dan FS I, maka terjadi fotofosforilasi. Dalam fotofosforilasi ini
terdapat dua macam aliran transfer elektron, yaitu :
b. Tahap reaksi
gelap
Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu
reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson. Reaksi gelap merupakan reaksi
lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis yang merupakan reaksi
pembentukan gula dari bahan dasar CO2 dan energi. Salah satu
substansi penting dalam proses ini adalah senyawa gula beratom karbon lima yang
terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. CO2 yang digunakan berasal
dari udara bebas, sedangkan energi yang berupa ATP dan NADPH merupakan hasil
dari reaksi terang. Reaksi ini tidak tergantung secara langsung pada cahaya
matahari sehingga reaksi ini dapat berlangsung saat malam hari. Namun demikian,
reaksi ini tidak mutlak terjadi hanya pada kondisi gelap. Reaksi gelap
berlangsung pada bagian kloroplas yang disebut dengan stroma.
1. Fase
Fiksasi Karbon
Pada fase ini molekul CO2 dari udara difiksasi atau ditautkan
pada Ribulosa 1,5-Bifosfat (RuBP) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase
(Rubisco) dan menggunakan energi dari ATP serta NADH yang dihasilkan dari
reaksi terang.Reaksi ini menghasilkan senyawa intermediet berkarbon enam yang
tidak stabil, sehingga dengan tepat terurai menjadi dua molekul 3-fosfogliserat
(untuk setiap CO2).
2. Fase
Reduksi
Pada reaksi ini suatu enzim mentransfer gugus fosfat dari ATP ke setiap
molekul 3-fosfogliserat sehingga membentuk 1,3-bifosfogliserat. Selanjutnya
sepasang elektron sumbangan dari NADPH mereduksi 1,3-bifosfogliserat menjadi
G3P (gliseraldehid-3-fosfat). Khususnya, electron dari NADPH mereduksi gugus
karboksil 3-fosfogliserat menjadi gugus karbonil yang berupa G3P, yang
menyimpan banyak energi potensial.
Dalam fase ini untuk setiap tiga molekul CO2, terdapat enam
molekul G3P.Tetapi hanya satu molekul dari gula berkarbon tiga ini dapat
dihitung dari selisih perolehan karbohidrat. Siklus ini dimulai dengan nilai 15
karbon dari karbohidrat dalam bentuk tiga molekul berkarbon lima dalam RiBPO.
Untuk selanjutnya terdapat nilai 18 karbon karbohidrat dalam bentuk enam
molekul G3P. Satu molekul keluar siklus untuk digunakan tetapi lima molekul
lainnya harus didaur ulang untuk meregenerasi tiga molekul RuBP.
3. Fase
regenerasi akseptor CO2 (Ribulosa bifosfat RuBp)
Rangka karbon yang terdiri dari lima molekul G3P disusun kembali oleh
langkah terakhir siklus calvin menjadi RuBP. Siklus ini memerlukan tiga molekul
ATP. Akhirnya RuBP terbentuk dan siap menerima CO2 kembali, dan
siklus berlanjut. Untuk selisih molekul G3P, siklus calvin secara keseluruhan
menggunakan 9 molekul ATP dan 6 molekul NADPH. G3P yang tersingkir akan menjadi
materi awal untuk jalur metabolime yang mensintesis senyawa organic lainnya,
termasuk glukosa dan karbohidrat lainnya.
D. RESPIRASI TUMBUHAN
Respirasi
pada tumbuhan menyangkut proses pembebasan energi kimiawi menjadi energi yang
diperlukan untuk aktivitas hidup tumbuhan. Energi ini diproleh dengan cara
menyadap energi kimia yang terbentuk dalam moleul organik yang disintesis oleh
proses fotosintesis. Proses pelepasan energi yang menyediakan energi bagi
keperluan sel itu dikenal dengan istilah proses respirasi. Biasanya
respirasi sel-sel tumbuhan berupa oksidasi molekul organik oleh oksigen dari
udara membentuk karbon dioksida dan air.
Jenis-jenis
respirasi
a.
Reaksi aerob
Reaksi aerob
adalah proses biologi dimana senyawa organik tereduksi dimobilisasi dan kemudian
dioksidasi secara terkontrol. Dalam proses ini energi bebas dilepaskan dan
kemudian digabungkan dalam bentuk ATP, yang dapat segera digunakan dalam
perkembangan tanaman.
Respiarsi aerobik secara umum
disebut oksidasi senyawa gula berkarbon 6 (glukosa ). Dengan reaksi dasar:
C6H12O6 + O2
+ H2O
6 CO2 + 12 H2O
Glukosa di
oksidasi secara sempurna menjadi CO2, dan oksigen (akseptor hidrogen
terakhir) direduksi menjadi air. Oksidasi glukosa dilakukan secara bertahap
dalam beberapa rangkaian reaksi guna menghindari kerusakan struktur seluler (
kebakaran) akibat pelepasan energi yang sangat besar.
b.
Reaksi
anaerob
Respirasi
anaerob merupakan respirasi tanpa menggunakan oksigen. Dalam kondisi
tidak ada oksigen, tanaman melakukan metabolisme fermentatif. Fermentasi dapat
terjadi melalui fermentasi alkohol atau fermentasi asam laktat.
Laktat dianggap merupakan produk
akhir fermentasi yang relatif lebih berbahaya dibanding alkohol karena
akumulasi laktat berdampak pada penurunan pH sitosol. Mekanisme
respirasi
Respirasi terjadi pada seluruh sel yang hidup, khususnya di Mitokondria.
Proses bertujuan untuk membangkitkan energi kimia (ATP). ATP dibentuk dari
penggabungan ADP + Pi (fosfat anorganik) dengan bantuan pompa H+-ATP-ase, dalam
rantai transfer elektron yang terdapat pada membran mitokondria. Peristiwa
aliran elektron dan atau proton (H+) dalam rantai tranfer elektron pada
dasarnya adalah peristiwa Reduksi – Oksidasi (Redoks).
Respirasi pada tumbuhan pada dasarnya sama dengan hewan, namun juga ada
kekhasannya. Proses respirasi pada dasarnya adalah proses pembongkaran zat
makanan sumber energi (umumnya glukosa) untuk memperoleh energi kimia berupa
ATP. Namun demikian, zat sumber energi tidak selalu siap dalam bentuk glukosa,
melainkan masih dalam bentuk cadangan makanan, yaitu berupa sukrosaatau amilum.
Karena itu zat tersebut harus terlebih dahulu di bongkar secara hidrolitik.
Demikian pula bila zat cangan makanan yang hendak dibongkar adalah lipida
(lemak) atau protein.
E. Faktor-faktor yang mempengaruhi
respirasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi dapat dibedakan menjadi dua
faktor, yaitu:
1. Faktor internal, merupakan faktor yang berasal dari dalam tubuh tumbuhan
itu sendiri, yaitu :
·
Jumlah plasma dalam sel. Jaringan-jaringan
meristematis muda memiliki sel-sel yang masih penuh dengan plasma dengan
viabilitas tinggi biasanya mempunyai kecepatan respirasi yang lebih besar
daripada jaringan-jaringan yang lebih tua di mana jumlah plasmanya sudah lebih
sedikit.
·
Jumlah substrat respirasi dalam sel. Tersedianya
substrat respirasi pada tumbuhan merupakan hal yang penting dalam melakukan
respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang sedikit akan melakukan
respirasi dengan laju yang rendah pula. Sebaliknya, tumbuhan dengan kandungan
substrat yang banyak akan melakukan respirasi dengan laju yang tinggi. Substrat
utama respirasi adalah karbohidrat.
·
Umur dan tipe tumbuhan. Respirasi pada tumbuhan
muda lebih tinggi dari tumbuhan yang sudah dewasa atau lebih tua. Hal ini
dikarenakan pada tumbuhan muda jaringannya juga masih muda dan sedang
berkembang dengan baik. Umur tumbuhan juga akan memepengaruhi laju respirasi.
Laju respirasi tinggi pada saat perkecambahan dan tetap tinggi pada fase
pertumbuhan vegetatif awal (di mana laju pertumbuhan juga tinggi) dan kemudian
akan menurun dengan bertambahnya umur tumbuhan.
2.
Faktor eksternal, adalah faktor yang berasal
dari luar sel atau lingkungan, terdiri atas:
·
Suhu. Pada umumnya dalam batas-batas tertentu
kenaikan suhu menyebabkan pula kenaikan laju respirasi. Kecepatan reaksi
respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC,
namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies tumbuhan. Perlu diingat,
kenaikan suhu yang melebihi batas minimum kerja wnzim, akan menurunkan laju
respirasi karena enzim respirasi tidak dapat bekerja dengan baik pada suhu
tertalu tinggi.
·
Kadar O2 udara. Pengaruh kadar
oksigen dalam atmosfer terhadap kecepatan respirasi akan berbeda-beda
tergantung pada jaringan dan jenis tumbuhan, tetapi meskipun demikian makin
tinggi kadar oksigen di atmosfer maka makin tinggi kecepatan respirasi
tumbuhan.
·
Kadar CO2 udara. Semakin tinggi
konsentrasi karbondioksida diperkirakan dapat menghambat proses respirasi.
Konsentrasi karbondioksida yang tinggi menyebabkan stomata menutup sehingga
tidak terjadi pertukaran gas atau oksigen tidak dapat diserap oleh tumbuhan.
Pengaruh hambatan yang telah diamati pada respirasi daun mungkin disebabkan
oleh hal ini.
·
Kadar air dalam jaringan. Pada umumnya dengan
naiknya kadar air dalam jaringan kecepatan respirasi juga akan meningkat. Ini
nampak jelas pada biji yang sedang berkecambah.
·
Cahaya. Cahaya dapat meningkatkan laju respirasi
pada jaringan tumbuhan yang berklorofil karena cahaya berpengaruh pada
tersedianya substrat respirasi yang dihasilkan dari proses fotosintesis. Luka dan stimulus mekanik. Luka atau
(1) oksidasi senyawa fenol terjadi dengan cepat karena pemisahan antara
substrat dan oksidasenya dirusak;
(2) proses glikolisis yang normal dan katabolisme oksidatif meningkat
karena hancurnya sel atau sel-sel sehingga menambah mudahnya substrat dicapai
enzim respirasi;
(3) akibat luka biasanya sel-sel tertentu kembali ke keadaan meristematis
diikuti pembentukan kalus dan penyembuhan atau perbaikan luka. Garam-garam mineral. Jika akar menyerap garam-garam mineral dari dalam
tanah, laju respirasi meningkat. Hal ini dikaitkan dengan energi yang
diperlukan pada saat garam/ion diserap dan diangkut. Keperluan energi itu
dipenuhi dengan menaikkan laju respirasi. Fenomena ini dikenal dengan respirasi
garam.
III. PENUTUP
A.
Kesimpulan
Adapun
kesimpulan pada makalah ini yaitu:
1.
Fotosintesis adalah proses
pengubahan energi cahaya matahari menjadi energi kimia kemudian menyimpannya
dalam bentuk glukosa. Proses ini terjadi hanya pada tumbuhan dan beberapa
ganggang (Kingdom Protista).
2.
Reaksi-reaksi pada fotosintesis
terdiri atas dua yaitu reaksi gelap dan reaksi terang.
3.
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi terbagi
menjadi 2 yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal terdiri
dari jumlah plasma dalam sel, jumlah substrat respirasi dalam sel, serta umur
dan tipe tumbuhan. Sedangkan faktor eksternal meliputi suhu, kadar O2
di udara, kadar CO2 di udara, kadar air di dalam jaringan, cahaya,
luka dan stimulus mekanik, serta garam-garam mineral.
B. Saran
Berdasarkan kesimpulan di atas penulis
menyarankan:
1. Makalah ini
dapat dijadikan proses pembelajaran yang khususnya menambah pengetahuan
mengenai fotosintesis dan respirasi tumbuhan.
2. Diperlukan
pengkajian yang khusus tentang proses-proses fotosintesis dan respirasi pada tumbuhan
serta perlu dilakukan percobaan yang sederhana untuk membuktikan bahwa tumbuhan
melakukan proses fotsintesis dan respirasi.
EmoticonEmoticon