Halaman
FOTOSINTESIS
BAB
8
Mengapa
warna daun-
daun ini hijau,
ya? Bukan
warna lain?
Karena di dalamnya
terdapat zat hijau daun
yang berguna untuk
proses fotosintesis.
Berarti fotosintesis
terjadi di daun,
ya?
Setelah mempelajari bab
ini kita akan memahami
fotosintesis pada tanaman.
Betul, fotosintesis
berlangsung pada daun.
Untuk lebih memahami
peristiwa fotosistesis, yuk
kita pelajari bab 8 ini. Bab
ini mengupas mengenai
peristiwa fotosintesis pada
tanaman.
84
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
P
ernahkah kamu memerhatikan tanaman yang tumbuh di tempat yang cukup terkena sinar matahari?
Bagaimana halnya dengan tanaman yang terletak di tempat yang gelap? Tanaman yang tumbuh di
tempat yang mendapat cukup sinar matahari langsung biasanya tumbuh lebih bagus. Daunnya lebih
segar dan subur.
Tumbuhan membutuhkan energi sinar matahari untuk membuat makanannya. Proses membentuk
makanan menggunakan sinar matahari ini disebut fotosintesis. Bagaimanakah terjadinya fotosintesis
itu? Mari kita pelajari bersama.
Kata kunci:
fotosintesis – klorofil – reaksi gelap – reaksi terang
Gambar 8.1
Sinar matahari menjadi sumber energi bagi tumbuhan
Gerbang
A.
Apakah Fotosintesis Itu?
Fotosintesis
merupakan proses pemanfaatan energi matahari yang dilakukan
oleh tumbuhan hijau untuk mengubah bahan kimia anorganik menjadi bahan
makanan. Cahaya matahari yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah
spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah.
Selama proses fotosintesis dihasilkan karbohidrat dan oksigen. Volume
oksigen sebagai hasil proses fotosintesis dapat diukur. Oleh sebab itu, untuk
mengetahui tingkat produksi fotosintesis dapat dilakukan dengan mengukur
volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.
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 atau
klorofil
. Klorofil
mampu menyerap spektrum warna yang dipancarkan oleh sinar matahari.
Kloroplas terdapat pada jaringan pagar dan jaringan bunga karang.
Dok. CAP
Fotosintesis
Rep. www.balances.com
85
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas:
1. Stroma
Stroma
merupakan membran ganda yang melingkupi
ruangan yang berisi cairan
.
Membran tersebut membentuk suatu
sistem membran tilakoid yang berbentuk bangunan yang disebut
kantung tilakoid.
2. Grana
Grana
merupakan lapisan-lapisan yang terdiri atas kantung-
kantung tilakoid.
Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan mengubah energi
cahaya menjadi energi kimia. Peristiwa tersebut berlangsung di dalam
tilakoid. Pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di
stroma.
B.
Tahapan Fotosintesis
Proses fotosintesis berlangsung dalam dua tahap, yaitu reaksi terang dan
reaksi gelap.
1. Reaksi Terang
Reaksi terang
terjadi pada grana. Di
dalam reaksi terang, tumbuhan menang-
kap air dan CO
2
kemudian mengolahnya
menggunakan sumber energi cahaya
matahari yang ditangkap oleh klorofil.
Selanjutnya, gula dan air tersebut dengan
bantuan sinar matahari diubah menjadi
gula (glukosa), O
2
, dan uap air. O
2
dan
uap air dikeluarkan dari dalam tubuh tum-
buhan, 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 O
2
dan H
2
O
(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 di
antara sel-sel daun.
d. Akar menyerap air yang dibutuhkan tanaman untuk proses fotosintesis.
Air tersebut mengalir dari akar menuju batang kemudian ke daun.
Gambar 8.3
Udara di bawah pohon terasa lebih
sejuk
Dok. Penerbut
Gambar 8.2
Penampang daun
Rep. umber ensiklopedia sains tumbuhan
Reaksi Terang
86
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
2. Reaksi Gelap (siklus Calvin)
Reaksi gelap
(siklus Calvin) terjadi di dalam stroma (rongga daun). Pada
siklus Calvin, H
2
yang terlepas dari molekul air (H
2
O) akan diikat oleh NADP
dan terbentuklah NADPH
2
, sedang O
2
tetap dalam keadaan bebas. Pada
reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik (berulang) yang membentuk gula dari
CO
2
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 CO
2
, 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.
Reaksi Gelap
e. Molekul air dipecah oleh energi cahaya menjadi oksigen dan hidrogen.
Molekul hidrogen bergabung dengan molekul CO
2
membentuk glukosa.
f.
Hasil fotosintesis berupa glukosa dan oksigen.
Skema berlangsungnya fotosintesis dapat kamu lihat pada gambar
berikut.
Matahari
Energi cahaya
Klorofil
+
CO
2
+ Air
Glukosa + Oksigen
Gambar 8.4
Skema fotosintesis
Air berasal dari tanah
yang diserap oleh akar
O
2
dilepas di udara
CO
2
di udara
87
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
Spektrum Cahaya Fotosintesis
Proses fotosintesis terjadi dengan bantuan sinar matahari. Dari semua radiasi
matahari yang dipancarkan, hanya panjang panjang gelombang yang berada pada
kisaran cahaya tampak dengan panjang gelombang 380–700 nm yang dapat
digunakan untuk proses fotosintesis.
Cahaya tampak terbagi atas beberapa spektrum, antara lain sebagai berikut.
a. Cahaya merah
Spektrum cahaya merah mempunyai panjang gelombang antara
610–700 nm.
b. Cahaya hijau–kuning
Spektrum cahaya hijau–kuning mempunyai panjang gelombang 510–600
nm.
c. Cahaya biru
Spektrum cahaya biru memiliki panjang gelombang antara 410–500 nm.
d. Cahaya violet
Spektrum cahaya violet mempunyai panjang gelombang <400 nm.
Tiap-tiap spektrum cahaya mempunyai pengaruh yang berbeda terhadap
proses fotosintesis. Hal ini terkait pada jenis dan sifat pigmen di dalam kloroplas
pada saat menangkap cahaya dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada
membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.
Pigmen yang berbeda menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang
berbeda pula.
Kerja Mandiri 1
Kerjakan dengan baik di buku tugasmu!
1. Sebutkan bagian daun yang berperan dalam fotosintesis!
2. Mengapa jika kita berada di bawah pohon pada siang hari yang panas terasa lebih
sejuk? Jelaskan!
3. Kumpulkan jawabanmu kepada guru untuk dinilai!
C.
Faktor yang Memengaruhi Fotosintesis
Laju fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa faktor. Beberapa faktor utama
yang menentukan laju fotosintesis adalah sebagai berikut.
1. Intensitas cahaya
Laju fotosintesis mencapai puncaknya pada saat terdapat banyak cahaya.
2. Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, jumlah bahan yang dapat
digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis juga semakin banyak.
88
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
3. Suhu
Suhu sangat berperan di dalam segala jenis
reaksi biokimia di dalam tubuh tumbuhan terutama
yang melibatkan kerja enzim. Enzim-enzim yang
bekerja di dalam proses fotosintesis hanya akan
dapat bekerja pada suhu yang optimal. Pada
umumnya laju fotosintensis akan meningkat
beriringan dengan meningkatnya suhu sampai
pada batas toleransi enzim.
Gambar 8.5
Kekurangan air me-
nyebabkan tanaman layu
Rep. www.akeseharian.com
Kerja Mandiri 2
Ayo, lakukan dengan baik di luar jam sekolah!
1. Buatlah skema peristiwa respirasi pada tumbuhan!
2. Apa yang kira-kira terjadi apabila salah satu permukaan daun ditutup dengan kertas
hitam yang tidak tembus cahaya? Jelaskan jawabanmu!
Kerja Kelompok
Ayo, kerjakan bersama kelompokmu!
1. Buatlah bagan terjadinya proses fotosintesis di selembar kertas HVS!
2. Tuliskan proses terjadinya fotosintesis tersebut menggunakan kalimatmu sendiri!
3. Diskusikan hasil kerja kelompokmu dengan kelompok lain!
4. Kumpulkan hasil tugas kelompokmu untuk tambahan referensi di perpustakaan!
4. Kadar air
Air mempunyai peran vital pada proses fotosintesis. Kekurangan air atau
kekeringan dapat menyebabkan stomata atau mulut daun menutup sekaligus
menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga akan mengurangi laju
fotosintesis.
5. Kadar hasil fotosintesis (fotosintat)
Apabila kadar
fotosintat
, misalnya karbohidrat berkurang maka laju
fotosintesis akan meningkat. Namun, apabila kadar fotosintat bertambah maka
laju fotosintesis akan berkurang.
89
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
Praktikum
Percobaan Sachs
A. Tujuan
Membuktikan bahwa proses fotosintesis menghasilkan amilum.
B. Alat dan Bahan
1. Gelas ukur besar
1 buah
2. Gelas ukur kecil
1 buah
3. Daun yang ditutup
2 helai
4. Daun yang tidak ditutup
1 helai
5. Yodium
secukupnya
6. Kasa
1 buah
7. Tripot
1 buah
8. Alkohol
secuk
upnya
9. Air
secukupnya
10. Pembakar spirtus
1 buah
C. Langkah Kerja
1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan!
2. Rebus dua sampel daun yang ditutup dan tidak ditutup!
3. Angkat daun ketika mendidih (untuk membunuh kuman-kuman yang ada di daun
tersebut)!
4. Tiriskan dan masukkan daun tersebut ke dalam gelas ukur kecil yang sudah diberi
alkohol. Pencelupan ke dalam alkohol bertujuan untuk melarutkan klorofil sehingga
daun berwarna pucat.
5. Masukan gelas ukur kecil tersebut ke dalam gelas ukur besar yang sudah dipanaskan!
6. Tunggu sampai warna alkohol menjadi hijau tua dan warna daun menjadi hijau muda!
7. Setelah itu letakkan di wadah dan teteskan yodium di daun tersebut!
8. Amatilah perbedaan yang tampak pada kedua daun tersebut!
9. Lakukan setiap langkah kerja dengan cermat dan hati-hati!
D. Pertanyaan
1. Bagaimanakah warna daun yang ditutup (tidak mengalami fotosintesis) setelah ditetesi
yodium? Bandingkan dengan warna daun yang tidak ditutup!
2. Daun yang ditetesi yodium menjadi berwarna hitam menunjukkan adanya amilum.
Daun manakah yang mengandung amilum?
3. Tulislah laporan hasil percobaanmu pada kertas folio lalu kumpulkan kepada guru
untuk dinilai!
90
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
Rangkuman
1. Tumbuhan memproduksi makanan untuk energinya melalui serangkaian proses fotosintesis.
2. Pada fotosintesis terjadi reaksi gelap dan reaksi terang.
3. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH
2
. Reaksi ini
memerlukan molekul air dan cahaya.
4. Reaksi gelap adalah reaksi yang tidak tergantung terhadap ada tidaknya cahaya. ATP dan
NADPH hasil fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Proses biokimia itu dipicu
oleh siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa dan kemudian
menjadi gula seperti glukosa.
5. Pada malam hari tumbuhan melakukan respirasi dengan mengambil O
2
dan mengeluarkan
CO
2
.
91
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
Soal-soal Uji Kompetensi
A.
Ayo, berilah tanda silang pada jawaban
yang paling tepat!
1. Tumbuhan menghasilkan energi melalui
proses . . . .
a. fotosintesis
b. respirasi
c. modifikasi
d. radiasi
2. Gelombang cahaya tampak yang paling
optimal untuk proses fotosintesis adalah
dalam kisaran . . . .
a. 380–700 nm
b. <100 nm
c. >800 nm
d. 0–200 nm
3. Tumbuhan membutuhkan energi mata-
hari untuk fotosintesis. Fotosintesis
menghasilkan . . . .
a. air dan oksigen
b. oksigen dan karbon dioksida
c. gula dan karbon dioksida
d. air, oksigen, dan gula
4. Pada reaksi gelap terbentuk . . . .
a. garam dapur
b. vitamin
c. protein
d. gula
5. Jika kamu berada di bawah pohon pada
malam hari, kamu akan lebih banyak
menghirup udara yang mengandung . . . .
a. CO
2
b. O
2
c. gula
d. N
2
6. Apakah yang terjadi apabila tumbuhan
diletakkan di tempat yang sama sekali
tidak pernah terkena cahaya?
a. Tetap melakukan fotosintesis.
b. Daun yang tumbuh lebat.
c. Tidak menghasilkan makanan dengan
baik.
d. b dan c benar.
7. Di bawah ini yang tidak termasuk faktor
yang memengaruhi laju fotosintesis
adalah . . . .
a. intensitas cahaya
b. konsentrasi karbon dioksida
c. suhu
d. kadar oksigen
8. Pernyataan-pernyataan di bawah ini
adalah benar,
kecuali
. . .
a. Apabila kadar fotosintat seperti
karbohidrat berkurang maka laju
fotosintesis akan meningkat.
b. Apabila kadar fotosintat bertambah
atau bahkan sampai jenuh maka laju
fotosintesis akan berkurang.
c. Laju fotosintesis akan jauh lebih
tinggi pada tumbuhan yang sedang
tumbuh atau berkecambah apabila
dibandingkan dengan tumbuhan
dewasa.
d. Jika kadar air rendah maka foto-
sintesis akan optimal.
9. Siklus Calvin terjadi pada . . . .
a. reaksi terang
b. reaksi gelap
c. fotosintesis 1
d. respirasi
10. Kapankah saat paling baik untuk mela-
kukan olah napas di bawah pohon?
a. Malam hari.
b. Pagi menjelang siang.
c. Saat matahari terbenam.
d. Saat sebelum pagi, matahari belum
bersinar.
92
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Fotosintesis
B.
Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan
benar!
1. Tulis dan jelaskan mengenai rangkaian
fotosistem I dan II!
2. Jelaskan mengapa daun apabila ditutupi
dengan kertas karbon kemudian
diletakkan di bawah sinar matahari akan
berwarna hitam?
3. Tuliskan reaksi yang terjadi pada foto-
sistem II!
4. Mengapa reaksi gelap sangat berperan
penting pada proses fotosintesis?
5. Sebut dan jelaskan hal-hal yang meng-
hambat laju fotosintesis!