Fotosintesis
2.1. DEFINISI DAN SEJARAH FOTOSINTESIS
Fotosintesis pada hakikatnya merupakan satu-satunya prosedur masuknya energi ke dalam dunia kehidupan. Satu-satunya kekecualian terjadi pada basil kemosintetik, yang memperoleh energi dengan mengoksidasi subtrat anorganik menyerupai ion besi dan sulfur terlarut dari kerak bumi, atau mengoksidasi H2S yang berasal dari aktivitas gunung berapi. Selain itu arus panas di dasar lautan memaksakan energi ke sistem biologi dalam bentuk bahang.
Sebagaimana reaksi oksidasi penghasil energi, yaitu kawasan bergantungnya semua kehidupan, fotosintesis mencakup reaksi oksidasi dan reduksi. Proses keseluruhan ialah oksidasi air (pemindahan elektron disertai pelepasan oksigen sebagai hasil samping) dan reduksi CO2 untuk membentuk senyawa organic, contohnya karbohidrat. Selama proses pembakaran dan respirasi, elektron dilepaskan dari senyawa karbon dan diluncurkan ke bawah (istilah energi), dan kemudian elektron tersebut dan H+ bergabung dengan peserta elektron kuat, O2, untuk menghasilkan H2O yang mantap. Dengan cara ini, fotosintesis memakai energi cahaya untuk mengangkut elektron “ke atas”, menjauhi H2O, menuju peserta elektron yang lebih lemah, CO2.
Fotosintesis mencakup reaksi reduksi dan oksidasi.Proses keseluruhan ialah oksidasi air ( pemindahan elektron disertai pelepasan O2 sebagai hasil samping ) dan reduksi CO2 untuk membentuk senyawa organik, contohnya karbohidrat. Foto berarti cahaya dan sintesis berarti membuat. Fotosintesis merupakan proses pembentukan materi organik dari materi anorganik ( CO2, H2O, H2S ) dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil.
Energi cahaya
n CO2 + nH2O -------------------------->> ( CH2O ) n + n O2
Klorofil
Pada reaksi ini ( CH2O )n ialah kependekan dari pati atau karbohidrat lain yang memiliki rumus empiris yang sangat dekat.
Fotosintesis merupakan proses penting, lantaran :
1. Sebagai sumber enrgi bagi semua makhluk hidup. Fotosintesis sanggup mengubah tenaga cahaya matahari ( tenaga fisik ) menjadi tenaga kimia (ATP dan NADPH2 ).
2. Menyediakan oksigen ( O2 ) yang penting bagi organisme aerob.
3. Kecepatan fotosintesis memilih pertumbuhan dan hasil tumbuhan.
4. Diperlukan untuk sintesis banyak sekali senyawa organik yang dibutuhkan oleh binatang dan manusia. Fotosintesis merubah CO2 hasil respirasi menjadi karbohidrat, menghasilkan rangka karbon yang menjadi materi dasar pembentukan senyawa-senyawa organik lain.
Sebelum awal kala ke-18, para ilmuwan percaya bahwa flora memperoleh semua materi penyusunnya dari tanah. Pada tahun 1727, Stephen Hales mengemukakan bahwa sebagian masakan flora berasal dari atmosfer, dan cahaya terlibat dalam proses ini. Pada ketika itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.
Pada tahun 1771, Joseph Priestley, seorang pastor dan hebat kimia berkebangsaan Inggris, menyinggung O2 (walaupun zat yang disebutnya sebagai ‘udara yang tidak gampang terbakar’ ini belum dikenal sebagai molekul) ketika ia menemukan bahwa flora hijau sanggup memperbarui udara yang kotor akhir pernapasan hewan. Kemudian seorang dokter berkebangsaan Belanda, Jan Ingenhousz, menunjukkan bahwa cahaya dibutuhkan untuk memurnikan udara tersebut. Ia menemukan bahwa flora juga ‘mengotori udara’ pada keadaan gelap. Sungguh mengherankan, kemudian ia menyarankan biar flora dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya. Hal ini dan percobaan perintis sebelumnya pada awal tahun 1700an oleh Stephen Hales, ditelaah oleh Gest (1988).
Pada tahun 1782, Jean Senibier menunjukkan bahwa adanya gas beracun yang dihasilkan oleh binatang dan flora pada keadaan gelap (CO2) memacu produksi ‘udara murni’ (O2) ketika ada cahaya. Kaprikornus pada ketika itu, keikutsertaan dua macam gas dalam fotosintesis telah ditunjukkan. Penelitian Lavoisier dan peneliti lainnya menunjukkan bahwa kedua gas tersebut ialah CO2 dan O2. Air disinggung oleh NT de Saussure ketika pada tahun 1804 ia pertama kali mengukur fotosintesis secara kuantitatif. Ia mendapatkan bahwa flora bertambah bobot keringnya selama fotosintesis dan penambahan bobot ini lebih besar daripada selisih bobot CO2 yang diserap dan bobot O2 yang dilepaskan. Ia secara benar menyatakan bahwa selisih tersebut disebabkan oleh H2O. dinyatakan juga bahwa CO2 dan O2 dipertukarkan dalam volume yang kira-kira sama selama proses fotosintesis.
Sifat produk kimia lain dari fotosintesis, yaitu materi organic, diperlihatkan oleh Julius Sachs pada tahun 1864 ketika ia mengamati pertumbuhan butir pati dalam kloroplas yang disinari. Pati tampak terbentuk hanya pada penggalan daun yang terpajang pada cahaya. Kaprikornus reaksi keseluruhan fotosintesis ialah sebagai berikut:
nCO2 + nH2O + cahaya à (CH2O)n + nO2
Pada reaksi ini (CH2O)n adalah kependekan dari pati atau karbohidrat lain yang memiliki rumus empiris menyerupai dengan itu. Pati merupakan produk fotosintesis yang paling banyak di dunia yang dibentuk oleh kloroplas.
Penemuan penting berikutnya diperoleh CB van Niel, yang pada awal tahun 1930an menawarkan kemiripan antara keseluruhan proses fotosintesis pada flora hijau dan pada basil tertentu. Berbagai basil dikenal mereduksi CO2 dengan memakai energi cahaya dan sumber elektron bukan air. Beberapa basil tersebut memakai asam organic menyerupai asam asetat atau asam suksinat sebagai sumber elektron, sedangkan basil lainnya yang diamati van Neil memakai H2S, dengan hasil samping endapan belerang. Persamaan fotosintesis pada basil tersebut diyakini sebagai berikut:
nCO2 + 2nH2S + cahaya à (CH2O)n + nH2O + 2nS
Jika reaksi ini dibandingkan dengan reaksi di atasnya, terdapat analogi antara peranan H2S dan H2O, serta antara O2 dan belerang. Kaprikornus van Neil menyimpulkan bahwa O2 yang dilepaskan oleh flora berasal dari air, bukan dari CO2. Gagasan kesimpulan ini didukung oleh penelitian Robin Hill dan R Scarisbrick di Inggris pada selesai tahun 1930an. Mereka menunjukkan bahwa kloroplas dan penggalan kloroplas yang disolasi sanggup melepaskan O2 pada keadaan terperinci jikalau mereka diberi peserta yang sempurna bagi elektron yang diambil dari air. Garam Feri (Fe3+) tertentu merupakanpenerima elektron paling awal yang tersedia di kloroplas, dan garam tersebut direduksi menjadi bentuk fero (Fe2+). Pemisahan air yang dikendalikan cahaya (fotolisis) tanpa adanya penambatan CO2 ini kemudian dikenal sebagai reaksi Hill. Penelitian Hill dan Scarisbrick menunjukkan bahwa keseluruhan sel tidak dibutuhkan bagi sekurangnya beberapa reaksi fotosintesis, dan bahwa pelepasan O2 pada keadaan terperinci mutlak bekerjasama dengan reduksi CO2.
Bukti yang lebih berpengaruh bahwa pelepasan O2 berasal dari H2O diperoleh pada tahun 1941 dari hasil penelitian Samuel Ruben dan Martin Kamen. Mereka memasok ganggang hijau Chlorella dengan H2O yang mengandung 18O, isotop oksigen yang berat dan tak-radioaktif yang sanggup dilacak dengan spectrometer massa. O2 yang dilepaskan dalam fotosintesis menjadi bertanda 18O, jadi mendukung hipotesis van Neil. Karena bantalan an teknis, penelitian Ruben tidak sanggup pertanda bahwa O2 semuanya berasal dari H2O, tetapi penelitian berikutnya oleh Alan Stemler dan Richard Radmer (1975) Nampak bisa membuktikannya. Karena itu persamaan fotosintesis sebelumnya diubah dengan memasukkan dua molekul H2O sebagai pereaksi.
nCO2 + 2nH2O + cahaya --kloroplas--> (CH2O)n + nO2 + nH2O.
Pada tahun 1951 ditemukan bahwa salah satu kandungan alami flora – koenzim yang mengandung vitamin B (niasin atau nikotinamida) dan disebut nikotinamida adenine dinukleotida fosfat (disingkat NADP+) - sanggup juga bertindak sebagai pereaksi Hill, dengan mendapatkan elektron dari air pada reaksi yang berlangsung di membran tilakoid yang diisolasi atau di kloroplas yang rusak. Penemuan ini memacu lagi penelitian fotosintesis, alasannya ialah telah dikenal bahwa bentuk tereduksi dari NADP+ yaitu NADPH, sanggup mengangkut elektron ke beberapa senyawa tumbuhan, dan diperkirakan bahwa kiprahnya yang lazim di kloroplas ialah mereduksi CO2. Kaprikornus salah satu fungsi penting cahaya dalam fotosintesis ialah mengangkut elektron dari H2O untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH. Fungsi lainnya ialah menyediakan energi untuk membentuk ATP dan Pi.
Perubahan ADP dan Pi menjadi ATP di kloroplas ditemukan di Laboratorium Daniel Aron di University of California, Berkeley, pada tahun 1954 (ditelaah oleh Aron, 1984). Sebelum itu prosedur penting yang dikenal untuk membentuk ATP hanya respirasi, khususnya reaksi di mitokondria yang disebut fosforilasi oksidatif. Aron menemukan bahwa ATP disintesis dalam kloroplas yang diisolasi hanya pada waktu ada cahaya, dan proses tersebut dinamakan fosforilasi fotosintetik atau fotofosforilasi.
Fotofosforilasi di kloroplas menghasilkan ATP lebih banyak dalam daun selama ada cahaya daripada fosforilasi oksidasi di mitokondria daun tersebut, dan perbedaan ini sangat nyata. Tapi pada persamaan reaksi ketiga tidak menyebut ihwal ATP, NADPH, atau NADP+. Alasannya ialah lantaran sesudah ATP dan NADPH terbentuk, energinya dipakai dalam proses reduksi CO2 dan sintesis karbohidrat; dan kemudian ADP, Pi, serta NADP+ dilepaskan lagi. Kaprikornus ADP dan Pi segera diubah menjadi ATP oleh energi cahaya, dan secepat itu pula ATP dirombak ketika fotosintesis terjadi, pada laju yang tetap.
d0wnl0ad makalah lengkap disini
Sumber http://taufik-ardiyanto.blogspot.com
0 Response to "Fotosintesis"
Posting Komentar