FOTOSINTESIS

Fotosintesis terjadi melalui 2 tahap reaksi, yaitu :

·      Reaksi terang, yaitu proses konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O₂)

·      Reaksi gelap, yaitu terjadinya seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO₂ dan energi (ATP dan NADPH) dengan bantuan enzim Rubisco (pada tanaman C3). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.. Dalam reaksi gelap terjadi Siklus Calvin yang membentuk senyawa antara, yaitu 3PGA.

Terdapat 3 tipe fotosintesis, yaitu:

·      C3: Hasil pertama dari fotosintesis adalah molekul yang mempunyai 3 atom karbon, yaitu 3 PGA (Phospho gliseric acid). Pada tanaman C3 fiksasi CO₂ terjadi melalui siklus calvin. Contoh tanaman C3 adalah gandum, kentang, kedelai, dan lain-lain.

·      C4: Hasil dari fotosintesis adalah molekul dengan 4 atom karbon, yaitu malat. Contoh tanaman C4: jagung, tebu, sorgum.

·      CAM (Crasculacean Acid Metabolism). Seperti halnya tanaman C4, pada tanaman CAM molekul pertama dari fotosintesis adalah malat. Tanaman CAM mempunyai keistimewaan, yaitu dapat dorman pada keadaan ekstrim tanpa merusak sel, dan akan tumbuh kembali pada keadaan normal. Contoh tanaman CAM adalah kaktus, stone crop.

Tanaman C3

Tanaman C3 mempunyai efisiensi fotosintesis yang rendah karena enzim Rubisco mempunyai peran ganda, yaitu (a) untuk pengikatan CO₂, dan (b) pengaktifan oksigenase dalam Fotorespirasi. Pada tanaman C3, pemanfaatan CO₂ hanya sebesar 50% karena adanya  fotorespirasi, sehingga efisiensi fotosintesis rendah.

Tanaman C4

·      Mempunyai 2 tipe sel fotosintesis, yaitu mesofil dan bundle-sheath, sehingga CO₂ yang dihasilkan dari siklus Calvin di Bundel Sheath ditangkap kembali dan dipergunakan di mesofil.

·      Fiksasi CO₂ dilakukan oleh enzim PEPC yang afinitas terhadap CO₂ lebih tinggi dibandingkan pada tanaman C3, yaitu enzim Rubisco. Substrat pada tanaman C4 adalah CA (Carbonic Anhydrose).

·      Ada pemisahan tempat antara: reduksi NO₂ + NO₃ dan reduksi CO₂

·      Tidak ada fotorespirasi yang terukur.

·      Peningkatan efisiensi fotosintesis tanaman C3 menjadi tanaman C4 dapat dilakukan dengan cara mengintroduksi gen-gen yang terlibat dalam fotosintesis pada tanaman C4, yaitu :

1.    PEPC (fiksasi CO₂ + karboksilasi PEP —->  OAA)

2.    PEPCK (dekarboksilasi OAA —->  PEP)

3.    PPDK (fosforilasi piruvat  ——>   PEP)

Peningkatan efisiensi fotosintesis

·      Keseimbangan Source – Sink;.

·      Meningkatkan konduktivitas stomata (dapat membuka dan menutup stomata sesuai kondisi lingkungan);

·      Luas daun hijau lebih lebar, morfologi dan anatomi daun (bentuk kanopi yang lebih tegak,daun lebih hijau dan tebal, ratio klorofil A/klorofil B, serta introduksi gen CAO);

·      Meningkatkan aktivitas enzim Rubisco, introduksi gen C4 pada tanaman C3;

·      Efisiensi penangkapan cahaya;

·      Efisiensi penggunaan cahaya (meningkatkan aktivitas enzim fotosintat dan  menurunkan aktivitas enzim respirasi).

Faktor utama yang menentukan laju fotosintesi

1.    Intensitas cahaya. Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

2.    Konsentrasi karbon dioksida. Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.

3.    Suhu. Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.

4.    Kadar air. Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

5.    Kadar fotosintat (hasil fotosintesis). Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

6.    Tahap pertumbuhan. Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.