Makalah Fotosintesis

Sebelumnya kunjungi juga blog saya: cara-membuat-buku.blogspot.com

MAKALAH FOTOSINTESIS

                               Bab I
                                       Pendahaluan

A. Latar Belakang

             Semua mahkluk hidup sangat memerlukan makanan agar dapat tumbuh dan hidup. Manusia mengkomsumsi beras, umbi-umbian, kacang-kacangan, sayur-sayuran, dan buah-buahan yang semuanya diperoleh atau berasal dari tumbuhan. Manusia juga mengkomsumsi daging, ikan, susu, dan telur yang semuanya diperoleh atau  berasal dari hewan. Dengan demikian, nutrisi (makanan) manusia di peroleh dari tumbuhan dan hewan. Sedangkan, hewan memperoleh makanan atau nutrisinya dari tumbuhan atau hewan lainnya. Berdasarkan makanan yang dikomsumsinya, hewan dibagi menjadi 3 jenis diantaranya,  hewan karnivora atau biasa disebut dengan pemakan daging contohnya adalah buaya, komodo dan burung elang. Lalu,  jenis hewan lainnya yaitu hewan herbivora atau biasa disebut dengan pemakan tumbuhan contohnya adalah kelinci, gajah dan kuda. Dan jenis hewan yang  lainnya yaitu hewan omnivora yang biasa disebut dengan pemakan daging dan tumbuhan atau hewan pemakan keduanya contohnya adalah ayam, bebek dan panda.
            Manusia dan hewan tidak dapat membuat makanannya sendiri untuk memenuhi segala kebutuhan makanan dan energinya. Untuk membangun tubuhnya dan mendapatkan energi, manusia dan hewan mengambil zat-zat yang berasal dari tumbuhan sebagai sumber makanannya. Hal ini menunjukan bahwa manusia dan hewan sangat bergantung kepada tumbuhan demi kelangsungan hidupnya.
            Seperti halnya manusia dan hewan yang merupakan makhluk hidup yang membutuhkan energi, tumbuhanpun demikian. Tumbuhan juga sangat membutuhkan energi dan makanan untuk kelangsungan hidupnya. Tumbuhan dapat memperoleh energi dan makanan melalui sebuah proses. Fotosintesislah proses yang dapat memberikan energi dan makanan bagi tumbuhan.
                Namun, berbeda dengan manusia dan hewan yang memperoleh makanan dan energinya dari mahkluk hidup lain yakni dari tumbuhan dan hewan, tumbuhan merupakan makhluk hidup yang dapat membuat makanannya sendiri. Akan tetapi, bukan sembarang tumbuhan yang dapat membuat makanannya sendiri. Tumbuhan yang dapat membuat makanan sendiri adalah tumbuhan yang mempunyai klorofil. Dengan fotosintesislah tumbuhan bisa menghasilkan makanan dan memperoleh energinya demi kelangsungan hidupnya.
            Fotosintesis adalah peristiwa sintesis atau penyusunan zat organik yang terdiri dari gula dari zat anorganik yang terdiri dari air dan karbon dioksida dengan bantuan energi cahaya  atau foton matahari. Dalam fotosintesis, dihasilkan glukosa atau karbohidrat dan oksigen. Hampir semua makhluk hidup sangat bergantung pada hasil fotosintesis. Sehingga fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Organisme yang mampu menyusun senyawa organik dari senyawa anorganik  dinamakan organisme autrotof.

                     

B. Perumusan Masalah

          Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis merumuskan masalah sebagai berikut :

        1. Apa yang dimaksud dengan fotosintesis ?
         2. Bagaimana proses fotosintesis ?
         3. Bagian daun manakah yang berperan dalam proses fotosintesis ?
         4. Faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi proses fotosintesis ?
         5. Zat-zat mana sajakah yang diambil oleh tumbuhan dari lingkungan dalam
             proses fotosintesis ?

C. Tujuan Penulisan

          Berdasarkan perumusan masalah diatas maka penulis membuat tujuan sebagai berikut :

        1. Mengetahui pengertian dari fotosintesis.
         2. Mengetahui proses yang terjadi pada fotosintesis.
         3. Mengetahui tentang bagian daun yang berperan dalam proses fotosintesis.
         4. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis.
         5. Mengetahui zat-zat yang diambil oleh tumbuhan dari lingkungan dalam proses
             fotosintesis.

D.  Manfaat

        Manfaat dibuatnya makalah ini adalah :

1. Untuk menambah pengetahuan dan informasi tentang fotosintesis.
2. Sebagai sebuah media pembelajaran tentang fotosintesis.

                                                                                                                                                                               

                                                                                        

Bab II 

Pembahasan

A. Sejarah Penemuan Fotosintesis

          Pada awalnya, orang menganggap bahwa akar “ memakan “ tanah, seperti yang dikemukakan oleh Aristoteles. Tumbuhan hijau memperoleh zat-zat makanan dari dalam tanah, yaitu yang berasal dari perombakan atau penguraian  organisme yang telah mati. Penguraian organisme mati menjadi bahan yang dapat diserap oleh akar tumbuhan hijau dilakukan oleh mikroorganisme.
            Konsep fotosintesis dimulai pada abad ke-17 ketika Jan Van Helmont menyatakan bahwa pertumbuhan dari tumbuhan disebabkan karena adanya air dan bukan disebabkan oleh tanah.
            Pada tahun 1772, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, melakukan penelitian dan menemukan bahwa ketika ia menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak" udara di  dalam toples itu dan telah  menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan. Selanjutnya, kita mengetahui bahwa tumbuhan menggunakan karbon dioksida yang dikeluarkan oleh hewan dan manusia, sedangkan hewan dan manusia menyerap oksigen  yang dihasilkan oleh tumbuhan.
              Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari juga berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan dapat meracuni penghuninya. Ingenhousz membuktikan bahwa pada proses fotosintesis dilepaskan gas oksigen. Hal ini dibuktikan dengan percobaan menggunakan tanaman air yaitu Hydrilla verticillata di bawah corong terbalik. Jika tanaman tersebut kena cahaya, timbulah gelembung-gelembung udara yang akhirnya mengumpul di dasar tabung reaksi.
            Pada tahun 1782, Jean Senebier menyebutkan bahwa gas yang dibutuhkan oleh tumbuhan untuk fotosintesis adalah karbon dioksida yang merupakan sumber karbon bagi tumbuhan hijau. Pada tahun 1842, Julius Robert Mayer menyatakan bahwa energi cahaya matahari yang diserap oleh tumbuhan hijau selanjutnya diubah menjadi energi kimia.
            Pada tahun 1860, Julius Von Sachs membuktikan bahwa pada fotosintesis akan terbentuk karbohidrat atau amillum. Pada tahun 1905, Frederick Blackman menunjukan bahwa pada proses fotosintesis terjadi reaksi gelap yang tidak membutuhkan cahaya. Pada tahun 1937, Robert Hill berhasil mengikuti kegiatan kloroplas yang telah dipisahkan dari sel hidup. Kloroplas itu jika disinari mampu menghasilan oksigen.

B. Proses Fotosintesis

          Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Fotosintesis berasal dari dua kata yaitu Photo yang berarti Cahaya dan Synthesis yang berarti proses  pembuatan atau pengolahan. Proses fotosintesis merupakan proses mengolah bahan yang sederhana menjadi bahan yang kompleks dengan menggunakan bantuan dari cahaya.
            Bahan sederhana yang digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis adalah karbon dioksida dan air. Tumbuhan umumnya mendapat karbon dioksida dari udara dan mendapatkan air dari tanah.  Karbon dioksida diubah menjadi gula. Hasil sampingan proses ini adalah gas oksigen. Proses atau reaksi ini sangat memerlukan energi yang secara alami didapat dari cahaya matahari. Energi dari cahaya matahari itu diserap dari klorofil yang terdapat pada tumbuhan.
            Sebenarnya, proses fotosintesis bukanlah reaksi tunggal, melainkan terdiri dari beberapa tahap reaksi yang kompleks. Reaksi tersebut dapat menghasilkan oksigen dan glukosa. Glukosa tersebut dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada proses respirasi, gula atau glukosa dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

            Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. Klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar Matahari ataupun penguapan air yang berlebihan. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan secara sederhana sebagai berikut.

1.     Tahap – tahap Fotosintesis

            Proses fotosintesis yang terjadi di kloroplas melalui dua tahap reaksi. Kedua reaksi tersebut diantaranya adalah reaksi terang dan reaksi gelap.  Kedua reaksi tersebut akan dijelaskan sebagai berikut :
           
 A. Reaksi terang

            Reaksi terang berlangsung di dalam membran tilakoid di grana. Grana adalah struktur bentukan membran tilakoid yang terbentuk dalam stroma, yaitu salah satu ruangan dalam kloroplas. Di dalam grana terdapat klorofil, yaitu pigmen yang berperan dalam proses fotosintesis. Dalam reaksi terang ini, klorofil menyerap cahaya nila. Energi yang ditangkap oleh klorofil digunakan untuk memecah molekul air. Reaksi tersebut disebut reaksi fotolisis karena proses penyerapan energi cahaya dan penguraian atau pemecahan molekul air menjadi oksigen dan hidrogen. Reaksi fotolisis dapat ditulis sebagai berikut :

B. Reaksi gelap

            Reaksi gelap berlangsung di dalam stroma. Reaksi yang membentuk gula dari bahan dasar CO₂ yang diperoleh dari udara dan energi yang diperoleh dari reaksi terang. Reaksi gelap tidak membutuhkan cahaya matahari, tetapi tidak dapat berlangsung jika belum terjadi siklus terang karena energi yang dipakai berasal dari reaksi terang. Ada dua macam siklus, yaitu siklus Calin-Benson dan siklus hatch-Slack. Pada siklus Calin-Benson, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon tiga, yaitu senyawa 3-fosfogliserat. Siklus ini dibantu oleh enzim rubisco. Pada siklus hatch-Slack, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon empat. Enzim yang berperan adalah pada siklus hatch-Slack adalah enzim phosphoenolpyruvate carboxylase. Produk akhir siklus gelap diperoleh glukosa yang dipakai tumbuhan untuk aktivitasnya atau disimpan sebagai cadangan energi.

2.     Hasil akhir fotosintesis

                Secara umum karbohidrat dianggap sebagai hasil akhir fotosintesis. Namun patut diperhatikan istilah karbohidrat tersebut dapat berupa monosakarida, disakarida, dan polisakaria. Sebenarnya hasil akhir fotosintesis adalah gula sederhana beratom C-3. Senyawa ini sangat mudah bereaksi, sehingga sebelum diangkut perlu diubah terlebih dahulu menjadi gula lain, misalnya glukosa.
            Glukosa diangkut melalui floem ke sel-sel daun yang lain yang tidak berfotosintesis, yakni sel-sel batang dan sel-sel akar untuk keperluan tumbuhan itu sendiri. Sisanya diubah ke dalam bentuk lain yaitu menjadi amilum, protein dan lipid yang disimpan untuk cadangan makanan. Cadangan makanan terutama di simpan didalam akar dan batang, tapi ada juga yang di simpan dalam daun.
            Hasil lain dari proses fotosintesis yaitu berupa oksigen. Oksigen dilepas ke lingkungan melaui stomata. Oksigen yang dilepas dimanfaatkan oleh organisme lain untuk proses pernapasan.


C. Bagian Daun Yang Berperan Dalam Fotosintesis

            Pada sebagian tumbuhan tinggi, daun merupakan organ utama untuk melakukan proses fotosintesis. Fotosintesis tidak hanya terjadi pada daun, tetapi terjadi pada semua tumbuhan yang berwarna hijau.
            Pada struktur daun, permukaan luar epidermis bawah dan atas biasanya dilindungi oleh lapisan kultikula dan kadang-kadang sebelah luarnya lagi terdapat lapisan lilin. Lapisan kultikula dan lilin ini berguna untuk mencegah penguapan air (transpirasi) berlebihan dan menambah kekuatan.
            Diantara sel-sel epidermis daun, terdapat mulut daun (stomata). Fungsi stomata sebagai pengatur penguapan, pengatur masuknya gas CO2 dari udara dan keluarnya gas O2 ke udara selama fotosintesis berlangsung dan arah sebaliknya pada waktu respirasi berlangsung.
            Mesofil merupakan jaringan dasar yang terletak antara epidermis atas dan epidermis bawah. Pada tumbuhan monokotil, mesofilnya tersusun atas parenkima yang seragam. Pada daun dikotil, parenkima umumnya berkembang menjadi palisade (jaringan tiang, jaringan pagar) dan spons (jaringan bunga karang)
            Sesuai dengan fungsinya, mesofil merupakan daerah fotosintesis utama karena mengandung kloroplas. Kandungan kloroplas palisade lebih banyak di bandingkan dengan yang berada di spons.
            Organel yang berperan dalam fotosintesis adalah kloroplas. Organel tersebut berisi pigmen klorofil yang menyebabkan warna hijau pada tumbuhan. Di setiap sel terdapat 40-50 kloroplas. Di dalam kloroplas inilah penyerapan sinar oleh klorofil dimulai pada proses fotosintesis.

D.  Faktor-faktor  yang mempengaruhi proses fotosintesis

            Beberapa faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis dibagi menjadi 9 bagian diantaranya :

            1. Cahaya

                Cahaya merupakan sumber energi untuk proses fotosintesis. Energi cahaya yang diserap oleh tumbuhan tergantung pada intensitas sumber cahaya, panjang gelombang cahaya, dan lamanya penyinaran yang terjadi. Pada batas-batas tertentu, semakin tinggi intensitas cahaya matahari maka semakin banyak energi cahaya yang diserap oleh klorofil, sehingga laju fotosintesis semakin meningkat. Cahaya matahari dengan intensitas terlalu tinggi akan menimbulkan kerusakan pada klorofil.

            2. Kadar air

                 Kekurangan air atau kekeringan dapat menyebabkan stomata atau mulut daun menjadi tertutup, dan dapat menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju proses fotosintesis.

            3. Konsentrasi Karbon Dioksida

                Laju fotosintesis akan dapat ditingkatkan dengan meningkatkan CO₂ atau karbon dioksida udara. Semakin banyak CO₂, maka semakin baiklah proses fotosintesis. Namun, kadar karbon dioksida yang terlalu tinggi dapat meracuni atau menyebabkan stomata tertutup, sehingga laju fotosintesis menjadi terhambat. Untuk itu, kenaikkan karbondioksida atau CO₂ harus disesuaikan dengan intensitas cahaya. Jika konsentrasi karbondioksida tidak mencukupi laju fotosintesis akan turun. Apabila konsentrasi karbondioksida ditingkatkan pelan-pelan maka laju fotosintesis akan meningkat hingga pada tingkat tertentu.

            4. Suhu

                Suhu, mempengaruhi kerja enzim untuk fotosintesis. Bila suhu naik 10⁰ , kerja enzim meningkat dua kali lipat. Hal ini terjadi pada suhu tertentu, bila suhu terlalu tinggi, justru merusak enzim. Kebanyakan tumbuhan mengadakan fotosintesis dengan baik pada kisaran suhu 10-35 ⁰ .

           
            5. Oksigen

                kenaikan kadar oksigen dapat menghambat fotosintesis karena oksigen merupakan komponen untuk respirasi. Oksigen akan bersaing dengan karbondioksida untuk mendapat hidrogen.

          6. Kandungan Klorofil

                Kandungan klorofil dari setiap tumbuhan berbeda-beda. Untuk membedakannya dapat dilihat pada warna daun. Daun yang menguning atau berwarna kekuningan berarti kadar klorofilnya relatif masih sangat  kurang. Sebaliknya, jika daun berwarna hijau, maka daun tersebut memiliki kadar klorofil yang relatif tinggi. Jika kekurangan klorofil, maka akan menurunkan laju fotosintesis. Dalam memenuhi kekurangan klorofil, tumbuhan sangat memerlukan sejumlah ion anorganik tertentu untuk membuat pigmen klorofil. Ion itu adalah Mg (Magnesium) dan N (Nitrogen).

            7. Air

                Tumbuhan sangat membutuhkan air. Jika tumbuhan kekurangan air, maka tumbuhan tersebut akan layu. Jika daun layu, maka stomata cenderung menutup. Akibatnya difusi karbondioksida dari udara terhambat.

            8. Kadar Fotosintat (hasil fotosintesis)

                Jika kadar fotosintat seperti gula berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

            9. Tahap Pertumbuhan

                Pada saat masih kecambah, tumbuhan lebih rajin fotosintesis daripada yang sudah besar karena yang sedang tumbuh butuh banyak energi untuk tumbuh membesar. Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa.

E. Pengambilan Zat-zat oleh tumbuhan dari lingkungan

      Tumbuhan memerlukan beberapa zat dari lingkungannya, terutama air, mineral, oksigen, dan karbon dioksida. Oksigen dan karbon dioksida dari udara diambil oleh tumbuhan tingkat tinggi melalui daun. Air dan garam mineral yang terkandung di dalam air diserap tumbuhan dari dalam tanah melalui rambut akar.
            Bagian akar yang aktif terlibat dalam penyerapan garam mineral adalah pada daerah
perpanjangan tepat dibelakang ujung akar. Pada waktu penyerapan air, unsur-unsur mineral yang larut dalam air juga terbawa masuk kedalam akar.
            Proses pengambilan karbondioksida dan oksigen dari udara serta air, dan unsur -unsur dari dalam  tanah oleh tumbuhan, berlangsung dengan cara difusi, osmosis dan transpor aktif.

A. Difusi

            Difusi berasal dari kata diphus yang artinya menyebar. Difusi merupakan transport menurun yang artinya materi yang berasal dari daerah berkosentrasi tinggi ke daerah yang berkosentrasi rendah. Cairan sel biasanya bersifat hipertonis dan cairan di luar sel bersifat hipotonis, sehingga air akan mengalir dari luar ke dalam sampai keduanya bersifat isotonis.

            Difusi adalah peristiwa mengalir/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara. Difusi dipermudah dengan saluran protein substansi seperti asam amino, gula, dan substansi bermuatan tidak dapat berdifusi melalui membran plasma. Substansi-substansi tersebut melewati membran plasma melalui saluran yang dibentuk oleh protein dimana protein yang membentuk saluran ini merupakan protein integral.

            Difusi dipermudah dengan protein pembawa proses difusi ini melibatkan protein yang membentuk suatu saluran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein  ini disebut protein pembawa. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar misalnya asam amino dan glukosa.

            - )      Mekanisme difusi

                      Difusi sederhana melalui membran berlangsung karena molekul-molekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, membran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O,CO₂, HO, dan H₂O. Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran atau chanel. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul-molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa, dan beberapa garam-garam mineral, tidak dapat menembus membrane secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membran.

B. Osmosis

            Osmosis berasal dari kata os artinya lubang dan move artinya pindah, maka osmosis adalah proses perpindahan air dari zat yang berkonsentrasi rendah (hipotonis) ke larutan yang berkonsentrasi tinggi (hipertonis), proses ini biasa melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut,
dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.
            Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel.
            Osmosis terbalik adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul “solvent” (biasanya air) akan mengalir dari daerah “solute” rendah ke daerah “solute” tinggi melalui sebuah membran “semipermeable”. Membran “semipermeable” ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari “solvent” berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran.
            Reverse osmosis adalah sebuah proses pemaksaan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi “solute” tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah “solute” rendah dengan menggunakan sebuah tekanan melebihi tekanan osmotik. Dalam istilah lebih mudah, reverse osmosis adalah mendorong sebuah solusi melalui filter yang menangkap “solute” dari satu sisi dan membiarkan pendapatan “solvent” murni dari sisi satunya.

            -)      Mekanisme osmosis

                     Jika di dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel, ditempatkan dua Iarutan glukosa yang terdiri atas air sebagai pelarut dan glukosa sebagai zat terlarut dengan konsentrasi yang berbeda dan dipisahkan oleh selaput selektif permeabel, maka air dari larutan yang berkonsentrasi rendah akan bergerak atau berpindah menuju larutan glukosa yang konsentrainya tinggi melalui selaput permeabel. Jadi, pergerakan air berlangsung dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi menuju kelarutan yang konsentrasi airnya rendah melalui selaput selektif permiabel. Larutan vang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi dibandingkan dengan larutan di dalam sel dikatakan .sebagai larutan hipertonis. Sedangkan larutan yang konsentrasinya sama dengan larutan di dalam sel disebut larutan isotonis. Jika larutan yang terdapat di luar sel, konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah daripada di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipotonis.

C. Transport Aktif

            Transpor aktif adalah transpor yang menggunakan energi untuk mengeluarkan dan memasukkan ion-ion dan molekul melalui membran sel yang bersifat selektif permeabel. Transpor aktif dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam sel dan di luar sel. Muatan listrik ini ditentukan oleh ion natrium (Na), ion kalium (K), dan ion klor (CI). Keluar masuknya ion Na dan K diatur oleh pompanatrium-kalium.
            Pada bagian besar jaringan, pompa natrium-kalium bertanggung jawab terhadap transpor aktif ganda Na dan K dari dalam ke luar sel. ATP menyediakan energi untuk transpor. Pompa mengeluarkan tiga ion Na dari dalam sel untuk setiap dua ion K yang dimasukkan ke dalam sel.
Transpor aktif memerlukan molekul pengangkut berupa protein integral pada membran (molekul carrier). Pada protein pengangkut, terhadap tempat untuk Na dan K yang dinamakan binding sites.

            a. Tiga ion natrium (Na) diambil dari dalam sel dan menempati binding sites (tempat
                 terjadinya ikatan ion atau molekul pada membran).

            b. Energi diperlukan untuk mengubah bentuk protein integral pada membran agar
                  membuka ke bagian luar sel.

            c.  Protein integral pada membran membuka ke arah luar sel, kemudian melepaskan ion
                  natrium keluar dari sel. 

            d.   Dua ion kalium (K) dari luar sel menempati binding sites pada protein integral.

            e.   Protein integral pada membran kembali pada bentuk semula, yakni membuka ke arah
                  dalam sel.

            f.    Ion kalium dilepaskan ke dalam sel.

D. Persamaan antara Osmosis dan Difusi

            Osmosis dan difusi merupakan mekanisme nutrien. Pada waktu transport nutrien melewati membran yang bersifat pasif. Transport pasif memiliki arti bahwa mekanisme transport tersebut tidak melawan gradien konsentrasi sehingga tidak membutuhkan energi untuk melakukan mekanisme ini.

E. Perbedaan antara Osmosis dan Difusi

            Untuk memahami perbedaan tentang difusi dan osmosis harus dipahami konsepnya dahulu dengan baik. Perlu diperhatikan pada definisi masing-masing. Dari definisi tersebut konsep yang perlu ditanamkan dengan baik bahwa:

·         Osmosis harus melewati membran. Jadi jika terjadi perpindahan pelarut tanpa melalui membran selektif semipermeabel bukanlah osmosis tetapi peristiwa tersebut adalah difusi.

                                               

            Contoh Osmosis adalah 2 sel yang masing-masing memiliki membran plasma dan  terjadi perbedaan konsentrasi. Konsentrasi garam sebelah kanan lebih tinggi akibatnya volume pelarutnya lebih kecil dibandingkan dengan sel yang sebelah  kiri. Karena definisi osmosis adalah perpindahan pelarut bukan perpindahan zat terlarut, maka akan terjadi perpindahan pelarut dari sel sebelah kiri ke sebelah kanan.                                           
            Pada proses difusi,  tidak nampak adanya membran semipermeabel. Peristiwa tersebut merupakan proses difusi bukan osmosis sehingga terjadi perpindahan partikel dan bukan pelarut (jika sebuah larutan), perpindahannya juga dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.

Jadi, dengan kata lain untuk membedakan osmosis dan difusi dapat dilihat dari 2 aspek , yaitu:

1.      Ada tidaknya membrane:
- Jika tidak ada berarti difusi.
- JIka ada berarti osmosis.

2.      Objek apakah yang pindah:
- Jika partikel yang berpindah merupakan difusi.
- Jika pelarut yang berpidah merupakan osmosis.

Dalam pengambilan Zat oleh tumbuhan dari lingkungan, adapun proses-proses pengangkutan yang akan dibahas, diantaranya :

            1. Proses Pengangkutan Air dan Garam Mineral

            Pengangkutan air dan garam-garam mineral pada tumbuhan tingkat tinggi, seperti pada tumbuhan biji dilakukan melalui dua mekanisme.

            a. Pengangkutan Ekstravasikuler

            Pengangkutan ini dilakukan di luar berkas pengangkut, maka disebut pengangkutan ekstravasikuler. Zat yang diangkut adalah air dan garam-garam mineral. Dalam perjalanan menuju silinder pusat, air akan bergerak secara bebas di antara ruang antar sel. Pengangkutan air dan mineral dari dalam tanah di luar berkas pembuluh ini dilakukan melalui 2 mekanisme, yaitu apoplas dan simplas:

1). Pengangkutan Apoplas

            Transportasi apoplas ini adalah menyusupnya air tanah secara difusi bebas atau transport pasif melalui semua bagian tak hidup dari tumbuhan, misalnya dinding sel dan ruang-ruang antara sel. Air masuk dengan cara difusi, aliran air secara apoplas tidak dapat terus mencapai xilem karena terhalang oleh lapisan endodermis yang memiliki penebalan dinding sel yang dikenal sebagai pita kaspari. Apoplas dapat terjadi pada setiap dinding sel kecuali endodermis. Khusus endodermis dilakukan secara osmosis.

2). Pengangkutan Simplas

            Pengangkutan Simplas merupakan proses bergeraknya air tanah dan zat terlarut melalui bagian hidup dari sel tumbuhan, misalnya sitoplasma atau vakuola dari sel ke sel. Pada pengangkutan ini, setelah masuk kedalam sel epidermis bulu akar, air dan mineral yang terlarut bergerak dalam sitoplasma dan vakuola, kemudian bergerak dari satu sel ke sel yang lain melalui plasmodesmata. Sistem pengangkutan ini menyebabkan air dapat mencapai bagian silinder pusat. Adapun lintasan aliran air pada pengangkutan simplas adalah sel-sel bulu akar menuju sel-sel korteks,  endodermis, perisikel, dan xilem. Dari sini, air dan garam mineral siap diangkut ke atas menuju batang dan daun.

                                                    

            b. Pengangkutan Intravasikuler

            Pengangkutan air dan mineral diserap oleh akar menuju batang ini berlangsung melalui berkas pengangkut, yaitu Xilem, sehingga proses pengangkutan disebut pengangkutan vaskuler.
            Setelah melewati sel-sel akar, air dan garam mineral dari dalam tanah memasuki tumbuhan melalui epidermis akar, menembus korteks akar, masuk ke stele dan kemudian mengalir naik ke pembuluh xilem sampai pucuk tumbuhan (batang sampai ke mesofil daun).
            Pembuluh Xilem (kayu)  disusun oleh beberapa jenis sel, namun bagian yang berperan penting dalam proses pengangkutan air dan mineral ini adalah sel-sel trakea. Bagian ujung sel trakea terbuka membentuk pipa kapiler. Struktur  jaringan xilem seperti pipa kapiler ini terjadi karena sel-sel penyusun jaringan tersebut tersebut mengalami fusi (penggabungan). Air bergerak dari sel trakea satu ke sel trakea yang di atasnya mengikuti prinsip kapilaritas dan kohesi air dalam sel trakea xilem.

            2. Pengangkutan Hasil Fotosintesis

            Tumbuhan melakukan fotosinstesa untuk memperoleh cadangan makanan dan unsur-unsur nutrisi yang penting bagi kehidupan. Hasil dari fotosintesis tersebut harus didistribusikan atau disalurkan. Proses distribusi bahan makanan dalam tumbuhan dikenal dengan translokasi. Translokasi merupakan pemindahan hasil fotosintesis dari daun atau organ tempat penyimpanannya ke bagian lain tumbuhan yang memerlukannya. Jaringan pembuluh yang bertugas mengedarkan hasil fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan adalah floem (pembuluh tapis).
            Zat terlarut yang paling banyak dalam getah floem adalah gula, terutama sukrosa. Selain itu, di dalam getah floem juga mengandung mineral, asam amino dan hormon, berbeda dengan pengangkutan pada pembuluh xilem yang berjalan satu arah dari akar ke daun, pengangkutan pada pembuluh floem dapat berlangsung ke segala arah, yaitu dari sumber gula (tempat penyimpanan hasil fotosintesis) ke organ lain tumbuhan yang memerlukannya.
            Bukti bahwa hasil fotosintesis diangkut melalui pembuluh floem dapat jelas dilihat pada tumbuhan dikotil. Jika kulit kayu secara melingkar dikupas seperti pada kegiatan mencangkok, tampak di bagian atas keratin tetap segar yang menadakan bahwa terjadi pengangkutan air dan mineral dari tanah melalui berkas pembuluh kayu (xilem).
            Sebaliknya, berkas-berkas pembuluh tapis terputus karena terletak di bagian kulit kayu. Dengan demikian zat organik hasil proses fotosintesis tidak dapat diangkut ke batang bagian bawah, sementara itu di atas keratin akan terbentuk jaringan baru yang berfungsi menutup luka, disebut sebagai kalus. Tampak pula bahwa pada tepi keratan yang terputus tadi akan menggembung karena terdapat penumpukan zat organik yang seharusnya disalurkan ke jaringan yang membutuhkan.

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengangkutan, diantaranya :

            a. Daya Hisap Daun (tarikan transpirasi)

                Pada organ daun terdapat proses penguapan air melalui mulut daun (stomata ) yang dikenal sebagai proses transpirasi. Proses ini menyebabkan sel daun kehilangan air dan timbul tarikan terhadap air yang ada pada sel-sel di bawahnya dan tarikan ini akan diteruskan molekul demi molekul, menuju ke bawah sampai ke seluruh kolom air pada xilem sehingga menyebabkan air tertarik ke atas dari akar menuju ke daun. Dengan adanya transpirasi membantu tumbuhan dalam proses penyerapan dan transportasi air di dalam tumbuhan. Adapun transpirasi itu sendiri merupakan mekanisme pengaturan fisiologis yang berhubungan dengan proses adaptasi tumbuhan terhadap lingkungan.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses kecepatan transparasi uap air dari daun, yaitu:

            1) Temperatur udara, makin tinggi temperatur kecepatan transpirasi akan semakin tinggi.   2) Intensitas cahaya matahari, semakin tinggi intesitas cahaya matahari yang diterima
                 daun, maka kecepatan transpirasi juga akan semakin tinggi.
            3) Kelembapan udara, jika kelembapan udara disekitar tanaman tinggi justru terjadi
                 perlambatan dalam transpirasi. Jika kelembaban rendah (kering) transpirasi akan
                 berlangsung cepat.
            4) Kandungan air tanah, jika kandungan air tanah banyak maka potensial air tanah akan
                 lebih tinggi daripada di dalam sel-sel xilem sehingga laju transpirasi akan meningkat
                 (tinggi). Jika air tanah sedikit maka penyerapan akar juga akan lambat dan tidak
                 seimbang dengan kecepatan transpirasi.
            5). Di samping itu, transpirasi juga dipengaruhi oleh faktor dalam tumbuhan di antaranya
                  adalah banyaknya pembuluh, ukuran sel jaringan pengangkut, jumlah, dan ukuran
                  stomata.

            b. Kapilaritas Batang

                 Pengangkutan air melalui pembuluh kayu (xilem), terjadi karena pembuluh kayu (xilem) tersusun seperti rangkaian pipa-pipa kapiler.
                 Dengan kata lain, pengangkutan air melalui xilem mengikuti prinsip kapilaritas. Daya kapilaritas disebabkan karena adanya kohesi antara molekul air dengan air dan adhesi antara molekul air dengan dinding pembuluh xilem. Baik kohesi maupun adhesi ini menimbulkan tarikan terhadap molekul air dari akar sampai ke daun secara bersambungan.

            c. Tekanan Akar

            Akar tumbuhan menyerap air dan garam mineral baik siang maupun malam. Pada malam hari, ketika transpirasi sangat rendah atau bahkan nol, sel-sel akar masih tetap menggunakan energi untuk memompa ion-ion mineral ke dalam xilem.
            Air akan mengalir masuk dari korteks akar, menghasilkan suatu tekanan positif yang memaksa cairan naik ke xilem. Dorongan getah xilem ke arah atas ini disebut gaya tekanan akar (roof pressure). Tekanan akar juga menyebabkan tumbuhan mengalami gutasi, yaitu keluarnya air yang berlebih pada malam hari melalui katup pelepasan (hidatoda) pada daun. Biasanya air yang keluar dapat kita lihat pada pagi hari berupa tetesan atau butiran air pada ujung-ujung helai daun rumput atau pinggir daun kecil herbal (tumbuhan tak berkayu) dikotil.

Bab III

Penutup

A. Kesimpulan

            Berdasarkan makalah tentang proses fotosintesis yang dijelaskan melalui beberapa materi singkat diatas maka penulis menyimpulkan beberapa hal sebagai berikut.

            1. Proses fotosintesis melibatkan sinar matahari untuk memperoleh hasil yang sempurna.
            2. Fotosintesis melalui dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang
                menggunakan sinar matahari sedangkan reaksi gelap hanya melibatkan proses kimiawi.
            3. Pada reaksi terang, jumlah gelembung yang dihasilkan lebih banyak daripada reaksi
                gelap. Hal ini dikarenakan reaksi yang terang berhubungan langsung dengan sinar
                matahari sehingga jumlah gelembung (O2) lebih banyak dihasilkan.
            4. Dalam Fotosintesis bahan yang diperlukan adalah CO₂ dan H₂O.
            5. Dalam Fotosintesis bahan yang dihasilkan berupa glukosa dan O₂.
            6. Fotosintesis sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor penting diantaranya cahaya,
                enzim, substrat dan suhu.

B. Saran

            Berdasarkan  makalah tentang proses fotosintesis yang dijelaskan melalui beberapa materi singkat diatas maka penulis menyarankan :

            1. Untuk memperoleh hasil belajar siswa yang lebih baik, sebaiknya sistem pembelajaran
                dikelas harus diselingi dengan kegiatan praktek diluar ruang kelas.
            2. Untuk memperoleh hasil belajar siswa yang lebih baik, sebaiknya sistem pembelajaran
                dikelas harus dilengkapi dengan fasilitas-fasilitas yang lebih memadai.
            3. Untuk memperoleh hasil belajar siswa yang lebih baik, sebaiknya sistem pembelajaran
                di kelas, siswa diberi tugas untuk mengerjakan soal-soal ataupun tugas lainnya
                yang bertujuan untuk menambah pengetahuan siswa tentang bab yang dipelajari.