Prasarat Reaksi Fotosintesis

         Fotosintesi merupakan proses sintesis karbohidrat menggunakan energi matahari yang ditangkap melalui reaksi kompleks dan melibatkan banyak molekul mikro dan makro. Proses fotosintesis pada tumbuhan tingkat tinggi terbagi dalam 2 reaksi utama, yaitu reaksi gelap dan reaksi terang, adapun yang menjadi prasarat terjadinya proses fotosintesis yaitu:

Pada reaksi terang :

a.         Sinar matahari merupakan bahan utama pada reaksi fotosintesis khususnya pada reaksi terang. Cahaya matahari yang dikonversi pada reaksi terang adalah cahaya putih atau PAR (Photosythetically Active Radiation) yang memiliki panjang gelombang antara 380 – 760 nm).

b.             Pigmen klorofil, fotosintetik tidak dapat berlangsung oleh semua sel, akan tetapi sel yang memiliki pigmen fotosintetik saja yang bisa melakukan proses fotosintetik. Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini berfungsi sebagai pemberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam kloroplas. Klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam proses fotosintesis.

c.         Fotosistem, Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron. Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700. Energi yang diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena. Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680. fotosistem I berfungsi mentransfer elektron ke NADP⁺ untuk membentuk NADPH. P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700. fotosistem II dengan potensial oksidasinya yang tinggi dapat memecah air untuk menggantikan elektron yang ditransfer ke fotosistem I.

d.    Rantai transpor elektron, dalam reaksi terang, terdapat rantai transpor elektron, antara lain plastoquinone, cytochrome b6f, plastocyanin, dan ferredoxin. Rantai transpor elektron ini berfungsi sebagai pembawa elektron baik dari hasil fotosistem II menuju fotosistem I maupun dari fotosistem I ke ATP Sintase.

e.       H₂O dan CO₂ untuk menghasilkan glukosa dan O₂ yang diperlukan sebagai makanan, yaitu sebagai energi untuk menjalankan reaksi fotosintesis. Molekul air akan dipecah oleh ion Mg yang berperan sebagai enzim yang akan mengakibatkan terjadinya pelepasan ion  H⁺ di lumen tilakoid.

f.             ADP, 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.

g.      NADP⁺, atom H dari H₂O digunakan untuk mereduksi NADP⁺ menjadi NADPH dan O₂.

Pada reaksi gelap

a.        ATP dan NADPH digunakan untuk mereduksi CO₂ sehingga dapat membentuk glukosa. ATP dan NADPH pada reaksi ini berasal dari hasil reaksi terang.

b.      CO₂, berfungsi untuk membentuk 3-fosfoglierat yang merupakan hasil fiksasi dari CO₂ oleh reaksi ribulosa difosfat karboksilase.

Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis :

1)             Intensitas cahaya

          Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

2)             Konsentrasi karbon dioksida

        Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat 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