1. Apa itu CO2?

Karbon dioksida (rumus kimia: CO2) atau zat asam arang adalah sejenis senyawa

kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom

karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer

bumi. Karbon dioksida dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan

mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada proses fotosintesis.

Oleh karena itu, karbon dioksida merupakan komponen penting dalam siklus karbon. Karbon

dioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil. Karbon dioksida

anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya seperti pada mata air

panas. Karbon dioksida tidak mempunyai bentuk cair pada tekanan di bawah 5,1 atm namun

langsung menjadi padat pada temperatur di bawah -78 °C. Dalam bentuk padat, karbon

dioksida umumnya disebut sebagai es kering. CO2 adalah oksida asam. Larutan CO2

mengubah warna litmus dari biru menjadi merah muda.

2. Kapan CO2 masuk ke tumbuhan?

CO2 masuk ke tumbuhan disaat stomata terbuka dan stomata terbuka maksimal ketika

udara disekitar tidak terlalu terik. Mekanisme membuka dan menutupnya stomata akibat

tekanan Turgor. Tekanan turgor adalah tekanan dinding sel oleh isi sel, banyak sedikitnya isi

selberhubungan dengan besar kecilnya tekanan pada dinding sel. Semakin banyak isi sel,

semakin besar tekanan dinding sel. Tekanan turgor terbesar terjadi pada pukul 04.00-08.00.

CO2 pun pada saat udara terik kadarnya rendah. Biasanya, stomata terbuka di pagi hari,

menutup pada tengah hari, membuka kembali di sore hari, dan ditutup untuk baik di malam

hari.

3. Kemana CO2 tempatnya pada tumbuhan?

CO2 tempatnya pada tumbuhan tepatnya pada jaringan bunga karang dimana pada

jaringan tersebut tempat terjadinya pertukaran gas. jaringan bunga karang karena sel-selnya

tersusun longgar dengan ruang interselular yang banyak, jaringan ini merupakan tempat

pertukaran gas.

4. Mengapa CO2 harus masuk ke tumbuhan?

CO2 harus masuk ke tumbuhan untuk diikat(difiksasi) karbon bebas dari CO2

tersebut untuk bahan pembuatan glukosa (pada produk fotosintesis).

5. Bagaimana gas karbondioksida masuk ke dalam daun?

Daun tumbuhan darat memperoleh karbondioksida dari udara sekitarnya melalui

difusi. Udara di sekitar tumbuhan mengandung karbondioksida lebih banyak dibandingkan di

dalam daun, sehingga gas karbondioksida berdifusi ke dalam daun melalui stoma di

epidermis daun. Selain itu pada bagian batang bisa dijumpai adanya pori-pori untuk

pertukaran gas yang disebut lentisel. Umumnya lentisel terdapat pada batang yang telah

mengeras.

6. Apa itu H2O?

Senyawa kimia yang merupakan hasil ikatan dari unsur hidrogen (H2) yang

bersenyawa dengan unsur oksigen (O) dalam hal ini membentuk senyawa H2O. Air

merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan makhluk hidup di bumi ini.

Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh senyawa lain. Penggunaan air yang

utama dan sangat vital bagi kehidupan adalah sebagai air minum. Hal ini terutama untuk

mencukupi kebutuhan air di dalam tubuh manusia itu sendiri.

7. Kapan H2O masuk ke tumbuhan?

Peristiwa masuknya air dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Pada saat kondisi

lingkungan lembap atau jumlah uap air di lingkungan tinggi, maka air akan masuk ke dalam

tumbuhan. Air yang ada di dalam tanah masuk ke dalam sel tumbuhan karena adanya

perbedaan konsentrasi air. Konsentrasi adalah ukuran yang menunjukkan jumlah suatu zat

dalam volume tertentu. Apabila terjadi perpindahan molekul zat terlarut dari konsentrasi

tinggi ke konsentrasi rendah, maka proses perpindahan ini disebut difusi. Apabila terjadi

perpindahan molekul zat pelarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui

membran semipermeabel, maka proses perpindahan ini disebut osmosis.

Membran semipermeabel adalah membran yang hanya dapat dilalui oleh zat tertentu, tetapi

tidak dapat dilalui oleh zat lainnya. Contoh zat yang dapat melalui membran semipermeabel

adalah air.

8. Dimana tempat H2O pada tumbuhan?

Ada pada parenkim air, dan xylem

9. Mengapa H2O harus masuk ke tumbuhan?

Karena H2O merupakan salah satu syarat untuk terjadinya fotosintesis pada

tumbuhan, dan H2O pun sangat berperan penting bagi pertumbuhan dan

perkembangan tumbuhan.

10. Bagaimana cara H2O masuk ke tumbuhan?

Pengangkutan ini dilakukan diluar berkas pembuluh, sehingga disebut sebagai

mekanisme pengangkutan ekstravaskuler. kedua , air dan mineral diserap oleh akar.

selanjutnya diangkut dalam berkas pembuluh yaitu pada pembuluh kayu (xilem), sehingga

proses pengangkutan disebut pengangkutan vaskuler. 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.

a. Pengangkutan Ekstravaskuler

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

Pengangkutan sepanjang jalur ekstraseluler yang terdiri atas bagian tak hidup dari akar

tumbuhan, yaitu dinding sel dan ruang antar sel. air masuk dengan cara difusi, aliran air

secara apoplas tidak tidak dapat terus mencapai xilem karena terhalang oleh lapisan

endodermis yang memiliki penebalan dinding sel dari suberin dan lignin yang dikenal sebagai

pita kaspari. Dengan demikian, pengangkutan air secara apoplas pada bagian korteks dan

stele menjadi terpisah.

2. Pengangkutan Simplas

Padap engangkutan 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 melaluivplasmodesmata. 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 keatas menuju batang dan daun.

b. Pengangkutan melalui berkas pengangkutan (pengangkutan intravaskuler)

Setelah melewati sel - sel akar, air dan mineral yang terlarut akan masuk ke pembuluh kayu

(xilem) dan selanjutnya terjadi pengangkutan secara vertikal dari akar menuju batang sampai

kedaun. Pembuluh 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.

11. Apa itu cahaya matahari?

Cahaya matahari adalah sumber energi utama bagi kehidupan seluruh makhluk hidup didunia.

Bagi tumbuhan khususnya yang berklorofil, cahaya matahari sangat menentukan proses

fotosintesis. Matahari adalah suatu bola gas yang pijar dan ternyata tidak berbentuk bulat

betul. Matahari mempunyai katulistiwa dan kutub karena gerak rotasinya. Garis tengah

ekuatorialnya 864.000 mil, sedangkan garis tengah antar kutubnya 43 mil lebih pendek.

Matahari merupakan anggota Tata Surya yang paling besar, karena 98% massa Tata Surya

terkumpul pada matahari.

12. Kapan sinar matahari masuk ke tumbuhan?

13. Apa itu klorofil?

Pigmen pemberi warna hijau pada tumbuhan, alga dan bakteri fotosintetik. Senyawa

ini yang berperan dalam proses fotosintesis tumbuhan dengan menyerap dan mengubah

tenaga cahaya matahari menjadi tenaga kimia.

14. Sejak kapan klorofil sudah terdapat pada tumbuhan?

Klorofil berada pada suatu tumbuhan sejak awal peryumbuhan dan perkembangan

suatu tumbuhan.

15. Dimana letak klorofil pada tumbuhan?

Letak klorofil adalah di dalam kantung kloroplas. Kloroplas dikelilingi system daun

atau selimut membran ganda yang mengatur lalu lintas molekul keluar masuk dalam

kloroplas. Didalam kloroplas dijumpai bahan tanaman berbentuk amof, sel dan kaya enzim

yang disebut stroma. Stroma ini mengandung berbagai enzim yang merubah CO2 menjadi

karbohidrat khususnya pati. Didalam stroma ada tilakoid yang mengandung pigmen ,disinilah

energi dari cahaya matahari digunakan untuk mengoksidasi H2O dan menbentuk ATP dan

NADPH yang kaya energi yang diperlukan oleh stroma untuk mengubah CO2 menjadi

karbohidrat.

16. Mengapa harus ada klorofil pada tumbuhan?

Klorofil menyerap energi dari matahari untuk memfasilitasi berlangsungnya proses

fotosintesis pada tumbuhan. Klorofil ini dalam tanaman sama seperti darah pada manusia. Zat

ini sangat berperan dalam fungsi metabolism seperti pertumbuhan dan respirasi (pernapasan)

tumbuhan.

17. Bagaimana struktur klorofil?

Struktur klorofil berbeda-beda dari struktur karotenoid, masing-masing terdapat

penataan selang-seling ikatan kovalen tunggal dan ganda. Pada klorofil, sistem ikatan yang

berseling mengitari cincin porfirin, sedangkan pada karotoid terdapat sepasang rantai

hidrokarbon yang menghubungkan struktur cincin terminal. Sifat inilah yang memungkinkan

molekul-molekul menyerap cahaya tampak demikian kuatnya, yakni bertindak sebagai

pigmen. Sifat ini pulalah yang memungkinkan molekul-molekul menyerap energi cahaya

yang dapat digunakan untuk melakukan fotosintesis.

18. Apa itu reaksi terang?

Reaksi terang merupakan tahap-tahap fotosintesis yang mengubah energi surya

menjadi energi kimia.

19. Kapan reaksi terang terjadi? Reaksi terang terjadi pada saat adanya sinar/cahaya.

Reaksi ini memerlukan bahan utama molekul air (H2O) Reaksi sangat bergantung

kepada ketersediaan energi dari foton / sinar matahari.

20. Dimana tempat terjadinya reakdi terang?

Reaksi terang terjadi di dalam grana. Salah satu pigmen yang berperan secara

langsung dalam reaksi terang adalah klorofil a. Di dalam membran tilakoid, klorofil bersama-

sama dengan protein dan molekul organik berukuran kecil lainnya membentuk susunan yang

disebut fotosistem. Beberapa ratus klorofil a, klorofil b, dan karotenoid membentuk suatu

kumpulan sebagai “pengumpul cahaya” yang disebut kompleks antena. Sebelum sampai ke

pusat reaksi, energi dari partikel-partikel cahaya (foton) akan dipindahkan dari satu molekul

pigmen ke molekul pigmen yang lain. Pusat reaksi merupakan molekul klorofil pada

fotosistem, yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimiawi (reaksi cahaya)

fotosintesis pertama kalinya.

21. Mengapa harus terjadi reaksi terang?

Karena pada reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga

menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa

ATP dan NADPH. Hasil dari reaksi terang akan digunakan untuk proses reaksi gelap.

Apabila reaksi terang tidak terjadi maka untuk ke reaksi gelap pun tidak akan terjadi

prosesnya.

22. Bagaimana proses reaksi terang?

Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya

Matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan

menjadi tidak stabil. Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron

dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion

mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim. Hal ini akan mengakibatkan pelepasan

H+ di lumen tilakoid.

Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi

plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang

terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan

elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks. Reaksi

keseluruhan yang terjadi di PS II adalah:

23. 2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2

Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan

mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan

mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC). Kejadian ini juga

menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid. Reaksi yang

terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah:

2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)

Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I. Fotosistem ini

menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti

terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS

II lebih dahulu. Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi

mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut

yang disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada PS I adalah:

Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)

Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan

elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis

dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase. Reaksinya adalah:

4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH

Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP

sintase. ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan

elektron dan H+ melintasi membran tilakoid. Masuknya H+ pada ATP sintase akan

membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi

ATP. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut:

Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2

ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagai energi dalam reaksi.

Reaksi terang di bagi lagi menjadi dua yaitu reaksi Fotofosforilasi Siklik dan

Fotofosforilasi nonsiklik:

Fotofosforilasi Siklik Fotofosforilasi Nonsiklik

Hanya melibatkan fotosistem I Melibatkan fotosistem I dan II

Menghasilkan ATP Menghasilkan ATP dan NADPH

Tidak terjadi fotolisis air Terjadi fotolisis air untuk menutupi

kekurangan elektron pada fotosistem II

24. Apa itu reaksi gelap? Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam

fotosintesis. Reaksi gelap adalah reaksi yang tidak membutuhkan sinar. Reaksi gelap

tidak harus berlangsung pada malam hari. Kata "gelap" disini hanya menggambarkan

bahwa reaksi gelap ini tidak memerlukan cahaya matahari dalam prosesnya.

25. Kapan reaksi gelap terjadi? Reaksi gelap hanya berlangsung jika tersedia energi kimia

(ATP dan NADPH) serta proton (H+) yang dihasilkan oleh reaksi terang. Tanpa

didahului reaksi terang, reaksi gelap tidak akan berlangsung.

26. Dimana tempat terjadinya reaksi gelap? Reaksi gelap terjadinya di bagian kloroplas

yang disebut stroma.

27. Mengapa harus terjadi reaksi gelap? Karena pada reaksi gelap akan menghasilkan

glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme.

28. Bagaimana proses terjadinya reaksi gelap?

Pada reaksi gelap ini, bahan untuk fotosintesis (CO2) nantinya akan dibentuk menjadi molekul gula setelah melalui 3 tahapan, antara lain:

1) Fiksasi Karbon

Pada tahap ini, gula berkarbon 5 yang disebut ribulosa 1,5 bisfosfat (RuBP) mengikat CO2 membentuk senyawa interme diate yang tidak stabil, sehingga terbentuk 3-fosfogliserat. Pembentukan tersebut dikatalisis oleh enzim RuBP karboksilase atau rubisko. Sebagian besar tumbuhan dapat melakukan fi ksasi karbon dan menghasilkan senyawa (produk) pertama berkarbon 3, yaitu 3-fos fo gliserat. Oleh karena itu, tumbuhan yang dapat memfi ksasi CO2 ini disebut tumbuhan C3. Contohnya adalah tanaman padi, gandum, dan kedelai. Pada beberapa tumbuhan, fiksasi karbon mendahului siklus Calvin dengan cara membentuk senyawa berkarbon 4 se ba gai produk pertamanya. Tumbuhan seperti ini disebut tumbuhan C4. Contohnya adalah tebu, jagung, dan anggota rumput-rumputan.

Tidak seperti pada tumbuhan C3 dan C4, tumbuhan kaktus dan nanas membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari. Pada saat stomata terbuka, tumbuhan mengikatkan CO2 pada berbagai asam organik. Cara fiksasi karbon ini pertama kali dtiemukan pada tumbuhan famili Crassulaceae (tumbuhan penyimpan air) dan disebut metabolisme asam krasulase (Crassulacean Acid Metabolism) sehingga tumbuh annya disebut tumbuhan CAM. Asam organik (senyawa intermediate) yang dibuat pada malam hari disimpan dalam vakuola sel mesofi l sampai pagi hari. Pada siang hari (stomata

tertutup), reaksi terang dapat memasok ATP dan NADPH untuk siklus Calvin. Pada saat itu, asam organik melepaskan CO2 dan memasuki molekul gula (RuBP) dalam kloroplas. Dengan demikian, baik tumbuhan C3, C4, maupun CAM akan menggunakan siklus Calvin setelah fiksasi CO2, untuk membentuk molekul gula dari karbondioksida.2) Reduksi

Setiap molekul 3-PGA menerima gugus fosfat dari ATP sehingga terbentuk 1,3 bisfosfogliserat. Elektron dari NADPH mereduksi 1,3 bisfosfogliserat dan terbentuk 6 molekul gliseraldehid 3-fosfat (G3P), yang dikatalisis oleh G3P dehidrogenase. Satu molekul G3P akan keluar sebagai molekul gula atau glukosa dan senyawa organik lain yang diperlukan tumbuhan, sedangkan 5 molekul G3P yang lain akan masuk ke tahapan regenerasi.

3) Pembentukan kembali (regenerasi) RuBP

Pada tahapan terakhir siklus Calvin ini, RuBP sebagai pengikat CO2 dibentuk kembali oleh 5 molekul G3P. RuBP siap untuk mengikat CO2 kembali dan siklus Calvin dapat berlanjut kembali. Dengan demikian, molekul gula tidak akan terbentuk hanya dengan reaksi terang atau siklus Calvin saja. Oleh karena itu, keduaproses tersebut merupakan gabungan proses untuk terjadinya fotosintesis. Pada materi sebelumnya, kalian telah mempelajari bahwa fotosintesis menghasilkan molekul gula. Gula yang dibuat dalam kloroplas tersebut akan digunakan untuk proses respirasi tumbuhan atau menyusun senyawa organik lainnya dalam sel tumbuhan. Gula tersebut akan diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan, dalam bentuk gula sederhana seperti glukosa. Molekul-molekul gula berlebih yang terbentuk selama fotosintesis dan tidak diedarkan, akan menumpuk atau disimpan di dalam plastida sebagai sumber cadangan energi dalam bentuk amilum atau pati (polisakarida).