ZPT (zat pengatur tumbuh) dibuat agar tanaman memacu pembentukan
fitohormon (hormon tumbuhan) yang sudah ada di dalam tanaman atau
menggantikan fungsi dan peran hormon bila tanaman kurang dapat
memproduksi hormon dengan baik. Hormon yang berasal dari bahasa
Yunani yaitu hormaein ini mempunyai arti : merangsang,
membangkitkan atau mendorong timbulnya suatu aktivitas biokimia
sehingga fito-hormon tanaman dapat didefinisikan sebagai senyawa
organik tanaman yang bekerja aktif dalam jumlah sedikit,
ditransportasikan ke seluruh bagian tanaman sehingga dapat
mempengaruhi pertumbuhan atau proses-proses fisiologi tanamanHormon
tanaman itu sendiri terbagi dalam beberapa kelompok diantaranya :
1. AuksinHormon tanaman seperti indolasetat yang berfungsi untuk
merangsang pembesaran sel, sintesis DNA kromosom, serta pertumbuhan
aksis longitudinal tanaman., gunanya untuk merangsang pertumbuhan
akar pada stekan atau cangkokan. Auksin sering digunakan untuk
merangsang pertumbuhan akar dan sebagai bahan aktif sering yang
digunakan dalam persiapan hortikultura komersial terutama untuk
akar batang. Mereka juga dapat digunakan untuk merangsang
pembungaan secara seragam, untuk mengatur pembuahan, dan untuk
mencegah gugur buah.(yang termasuk Auksin IBA, NAA, 2,4-D). Auksin
Golongan NAA memakai merek dagang antara lain: Rootone-F, Atonik.
Sedang Auksin 2,4 D dijual dengan nama Hidrasil. Auksin alami
banyak terdapat didalam cairan biji jagung muda yang masih berwarna
kuning, air seni sapi, ujung koleoptil tanaman oat, umbi bawang
merah dan air kelapa.Golongan Auksin : Indole Aceti Acid (IAA),
Napthalene Acetic Acid (NAA), 2,4-D, CPA dan Indole Acetic Acid
(IBA). Yang paling penting dari keluarga auksin adalah
indole-3-asam asetat (IAA). Ini menghasilkan efek auksin pada
tanaman secara menyeluruh, dan yang paling ampuh dari auksin alami,
namun molekul kimiawi IAA adalah yang paling labil di larutan air,
sehingga IAA tidak digunakan secara komersial sebagai regulator
pertumbuhan tanaman. Yang termasuk golongan auksin alami :
4-chloro-asam indoleasetis, asam fenilasetis (PAA) dan
indole-3-asam butirik (IBA). Sedang auksin buatan antara lain
1-asam nafthaleneasetis (NAA), 2,4-asam dichlorophenoxyasetis
(2,4-D), dan lain-lain. Auksin dosis tinggi dapat merangsang
produksi Etilen. Kelebihan Etilen malah dapat menghalangi
pertumbuhan, menyebabkan gugur daun (daun amputasi), dan bahkan
membunuh tanaman. Beberapa auksin sintetis seperti 2,4-D dan
2,4,5-asam trichlorophenoxyacetic (2,4,5-T) telah digunakan sebagai
herbisida. tanaman berdaun luas (dicotil) jauh lebih rentan terkena
auksin daripada daun tanaman monokotil seperti tanaman
rumput-rumputan. Auksin sintetis ini adalah agen aktif dalam Agen
Oranye yaitu defolian atau defoliant (peranggas atau zat yang
merangsang pertumbuhan yang cepat dan tidak terkendali dan akhirnya
merontokkan daun-daunnya hingga meranggas) yang digunakan secara
ekstensif oleh pasukan Amerika di perang Vietnam.2. Giberelin Atau
asam giberelat (GA), merupakan hormon perangsang pertumbuhan
tanaman yang diperoleh dari Gibberella fujikuroi atau Fusarium
moniliforme, aplikasi untuk memicu munculnya bunga dan pembungaan
yang serempak (Misalnya GA3 yang termasuk hormon perangsang
pertumbuhan golongan gas) merek dagangantara lain: ProGib.
Giberalin alami banyak terdapat didalam umbi bawang merah.3.
Sitokinin, adalah hormon tumbuhan turunan adenin berfungsi untuk
merangsang pembelahan sel dan diferensiasi mitosis, disintesis pada
ujung akar dan ditranslokasi melalui pembuluh xylem. Aplikasi Untuk
merangsang tumbuhnya tunas pada kultur jaringan atau pada tanaman
induk, namun sering tidak optimal untuk tanaman dewasa. sitokinin
memiliki struktur menyerupai adenin yang mempromosikan pembelahan
sel dan memiliki fungsi yang sama lain untuk kinetin. Kinetin
adalah sitokinin pertama kali ditemukan dan dinamakan demikian
karena kemampuan senyawa untuk mempromosikan sitokinesis
(pembelahan sel). Meskipun itu adalah senyawa alami, Hal ini tidak
dibuat di tanaman, dan karena itu biasanya dianggap sebagai
"sintetik" sitokinin (berarti bahwa hormon disintesis di tempat
lain selain di pabrik). Sitokinin telah ditemukan di hampir semua
tumbuhan yang lebih tinggi serta lumut, jamur, bakteri, dan juga di
banyak tRNA dari prokariota dan eukariota. Saat ini ada lebih dari
200 sitokinin alami dan sintetis serta kombinasinya. Konsentrasi
sitokinin yang tertinggi di daerah meristematik dan daerah potensi
pertumbuhan berkelanjutan seperti akar, daun muda, pengembangan
buah-buahan, dan biji-bijian.Sitokinin pertama kali ditemukan oleh
ilmuwan Amerika bernama Folke Skoog pada tahun 1954. Sitokinin
umumnya ditemukan dalam konsentrasi yang lebih tinggi di daerah
meristematik dan jaringan yang berkembang. Mereka diyakini
disintesis dalam akar dan translokasi melalui xilem ke tunas.
biosintesis sitokinin terjadi melalui modifikasi biokimia
adenin.Proses dimana mereka disintesis adalah sebagai berikut :
Sebuah produk jalur mevalonate disebut pirofosfat isopentil adalah
isomer, isomer ini kemudian dapat bereaksi dengan adenosine
monophosphate dengan bantuan sebuah enzim yang disebut isopentenyl
AMP synthase, hasilnya adalah isopentenyl adenosin-5-fosfat (AMP
isopentenyl).Produk ini kemudian dapat dikonversi menjadi adenosin
oleh isopentenyl pemindahan fosfat oleh fosfatase dan selanjutnya
dikonversikan ke isopentenyl adenin dengan menghilangkan kelompok
ribosa.Isopentenyl adenin dapat dikonversi ke tiga bentuk utama
sitokinin alami.Degradasi sitokinin sebagian besar terjadi karena
enzim oksidase sitokinin. Enzim ini menghapus rantai samping dan
rilis adenin. Derivitives juga dapat dibuat tetapi jalur yang lebih
kompleks dan kurang dipahami.Ada beberapa macam sytokinin yang
telah diketahui, diantaranya kinetin, zeatin (pada jagung),
Benziladenin (BA), Thidiazuron (TDZ), dan Benzyl Adenine atau
Benzil Amino Purin (BAP). Sitokinin ditemukan hampir di semua
jaringan meristem. Peranan sitokinin antara lain:1. Bersama dengan
auksin dan giberelin merangsang pembelahan sel-sel tanaman2.
Merangsang morfogenesis ( inisiasi / pembentukan tunas) pada kultur
jaringan.3. Merangsang pertumbuhan pertumbuhan kuncup lateral.4.
Merangsang perluasan daun yang dihasilkan dari pembesaran sel atau
merangsang pemanjangan titik tumbuh daun dan merangsang pembentukan
akar cabang.5. Meningkatkan membuka stomata pada beberapa
spesies.6. Mendukung konversi etioplasts ke kloroplas melalui
stimulasi sintesis klorofil.7. Menghambat proses penuaan
(senescence) daun.8. Mematahkan dormansi biji Merk dagang antara
lain: Novelgrow. Sitokinin alami terdapat pada air kelapa.4.
Etilen, Hormon yang berupa gas yang dalam kehidupan tanaman aktif
dalam proses pematangan buah Aplikasi mengandung ethephon, maka
kinerja sintetis ethylen berjalan optimal sehingga tujuan agar buah
cepat masak bisa tercapai. (misalnya: Etephon, Protephon) merk
dagang antara lain: Prothephon 480SL.5. Asam absisat (ABA), sebagai
penghambat tumbuh (Inhibitor/retardant) pada saat tanaman mengalami
stress, fitohormon ini digunakan untuk mengompakkan pertumbuhan
batang agar tanaman terlihat sangat baik. Pada komposisi dan
perlakuan tertentu dapat merangsang pertumbuhan tunas anakan dengan
cepat dan serentak. Misalnya : untuk golongan Paclobutrazol merk
dagang antara lain: Cultar, Bonzi) dan Uniconazole (merk dagang
Sumagic). Golongan inhibitor adalah: Paclobutrazol, Ancymidol,
TIBA, dan CCC.6. Brassinolide (kelompok brassinosteroid)
Brassinolide fitohormon yang mirip steroid pada hewan dan memiliki
respon yang mirip dengan giberellin.
Anggrek Muda
Beberapa fungsi brasinolid adalah sebagai berikut : meningkatkan
laju perpanjangan sel tumbuhan, menghambat penuaan daun
(senescence), mengakibatkan lengkuk pada daun rumput-rumputan,
menghambat proses gugurnya daun, menghambat pertumbuhan akar
tumbuhan, meningkatkan resistensi pucuk tumbuhan kepada stress
lingkungan, menstimulasi perpanjangan sel di pucuk tumbuhan,
merangsang pertumbuhan pucuk tumbuhan, merangsang diferensiasi
xylem tumbuhan, menghambat pertumbuhan pucuk pada saat kahat
(defisien) udara dan endogenus karbohidrat. Brassinolide
tersintesis dari asetil CoA melalui jalur asam mevalonik.Posted in:
Bioteknologi,FIsiologi Tumbuhan Email This BlogThis! Share to
Twitter Share to Facebook Newer Post Older Post Home 1
comments:
hormon tumbuhan says: March 5, 2013 at 8:05 PM Reply lengkap dan
detail sekali ulasan nya . sangat bermanfaat
bagi yang membutuhkan hormon tanaman murni silahkan kunjungi
http://hormontumbuhan.blogspot.com/lengkap mulai
auksin,sitokinin,giberelin, dan hormon
mutasihttp://biologisimple.blogspot.com/2013/01/fitohormon-hormon-tumbuhan.html
EVOLUSI TUMBUHAN Walaupun mengenai evolusi tumbuhan tidak
adabukti fosil secara langsung, tetapi diduga dimulaipada periode
Pra Kambrium sebelum era Paleozoic,saat laut bertemu daratan alga
hijau telahmengembangkan ciri-ciri yang memungkinkanbertahan hidup
dalam periode kekeringsn ysngsebentar-sebentarPada akhir Silur
keturunan yang mampu hidupditanah gersang telah muncul dan mulai
menempatilingkungan yang baru, kelompok itu yang disebutsebagai
tumbuhan dengan syarat, yaitu: 2. 1 mengandung klorofil a dan b2.
Kekurangan daya gerak/ daya berpindah tempat dengan cara
pengkerutan serabutnya3. Mempunyai tubuh yang tersusun dari banyak
sel yang berlainan untuk membentuk jaringan dan organ4. mempunyai
organ seks yang tersusun dari banyak sel tambahan5. menghasilkan
keturunan yang disebut embrio yang berkembang sebagian dan
dilindungi serta diberi makan untuk masa tertentu dalam tubuh
induknyaDengan syarat tersebut, Ernest Haeckel menempatkan ALGA
(kecuali Cyanophyta) ke dalam dunia Protista, karena Alga tidak
mempunyai persyaratan 4 dan 5Ahli botani membagi dunia Tumbuhan ke
dalam 2 devisi yaitu Bryophyta dan Tracheophyta. 3. 1. Devisi
Bryophyta Bryophyta merupakan moyang tumbuhan berpembuluh,
merupakan bentuk peralihan dari Algae dan tumbuhan berpembuluh
dengan alasan: Strukturnya sederhana Tidak mempunyai jaringan
pembuluh Hidup di tempat basah Tetapi berdasar catatan fosil, hal
tersebut tidak benar, karena tidak ada fosil Bryophyta ditemukan
dalam batuan yang terbentuk sebelum periode Devon, padahal tumbuhan
berpembuluh sudah ada sejak Silur 4. 2. Devisi Tracheophyta
Meskipun anatomi tumbuhan yang pertama tidak diketahui benar,
fosil-fosil yang terawal menunjukkan bahwa organisme Tracheophyta
telah mengembangkan sistem pembuluh untuk pengengkutan air dan
makanan ke seluruh tumbuhan Menjelang akhir periode Devon muncul 4
kelompok yang berbeda, masing-masing telah meninggalkan beberapa
keturunan sampai sekarang, yaitu kelompok subdevisi Psilophyta,
Lycophyta, Spenophyta dan Pterophyta. Keturunannya yang hidup
berjumlah 260.000 spesies 5. a. Sub Devisi Psilopsida Psilopsida
tidak memepunyai akar dan daun (batang di bawah tanah berupa
rhizoma dan rimpang) dan batang tegak di atas tanah, masing-masing
mempunyai xilem dan floem Empat species yang hidup di masa kini
mirip Psilopsida fosil Contoh: Psilopsida purba, hanya mempunyai 1
macam spora Psilotum nodum, merupakan Psilopsida sejati 6. Gambar
Psilotum nodum 7. b. Subdevisi Lycopsida Lycopsida merupakan lumut
gada 1000 spesies Lycopsida sekarang masih ada Genus Selaginella
dan Lycopodium umum terdapat di Amerika utara Lycopodium biasa
disebut pinus tanah Fosil species bisa mencapai tinggi 3 meter,
yang hidup selama periode Missisipi dan Pensylvania dan
sisa-sisanya membantu pembentukan endapan batubara Sebagian besar
batubara yang ada di dunia terbentuk pada periode tersebut, maka
periode Missisipi dan Pensylvania disebut sebagai periode Karbon 8.
Gambar Lycopodium dan Selaginella 9. c. Subdevisi Sphenopsida
Tumbuhan anggota subdevisi ini disebut ekor kuda scuring rushes
(bahan penggosok) Hanya ada 1 genus Sphenopsida yaitu Equisetum
yang terdiri atas 25 species yang bertahan hidup sampai sekarang
Sphenopsida turut andil dalam pembentukan batubarad. Subdevisi
Pteropsida Pteropsida merupakan paku yang hidup pertama pada
periode Devon Terdiri dari kelas Filicinae (paku-pakuan) 10. Gambar
Equisetum debile 11. Gambar Neprolepis dan Adiantum 12.
GYMNOSPERMAE Gymnospermae awal hidup selama periode Mississipi dan
Pensylvania, bersama dengan tumbuhan paku Lycopsida dan
sphenopsida, turut berperan dalam pembentukan batubara Akhir
periode Misissipi muncul Konifer Konifer merupakan Gymnospermae
tertua dan terbesar ANGIOSPERMAE Angiospermae muncul pada endapan
Jura, akhir era Mesozoic menjadi Tumbuhan dominan, 250.000 spesies
ditemukan hidup dan sekarang 34.000 species dijumpai masih hidup
EVOLUSI TUMBUHAN Walaupun mengenai evolusi tumbuhan tidak adabukti
fosil secara langsung, tetapi diduga dimulaipada periode Pra
Kambrium sebelum era Paleozoic,saat laut bertemu daratan alga hijau
telahmengembangkan ciri-ciri yang memungkinkanbertahan hidup dalam
periode kekeringsn ysngsebentar-sebentarPada akhir Silur keturunan
yang mampu hidupditanah gersang telah muncul dan mulai
menempatilingkungan yang baru, kelompok itu yang disebutsebagai
tumbuhan dengan syarat, yaitu: 2. 1 mengandung klorofil a dan b2.
Kekurangan daya gerak/ daya berpindah tempat dengan cara
pengkerutan serabutnya3. Mempunyai tubuh yang tersusun dari banyak
sel yang berlainan untuk membentuk jaringan dan organ4. mempunyai
organ seks yang tersusun dari banyak sel tambahan5. menghasilkan
keturunan yang disebut embrio yang berkembang sebagian dan
dilindungi serta diberi makan untuk masa tertentu dalam tubuh
induknyaDengan syarat tersebut, Ernest Haeckel menempatkan ALGA
(kecuali Cyanophyta) ke dalam dunia Protista, karena Alga tidak
mempunyai persyaratan 4 dan 5Ahli botani membagi dunia Tumbuhan ke
dalam 2 devisi yaitu Bryophyta dan Tracheophyta. 3. 1. Devisi
Bryophyta Bryophyta merupakan moyang tumbuhan berpembuluh,
merupakan bentuk peralihan dari Algae dan tumbuhan berpembuluh
dengan alasan: Strukturnya sederhana Tidak mempunyai jaringan
pembuluh Hidup di tempat basah Tetapi berdasar catatan fosil, hal
tersebut tidak benar, karena tidak ada fosil Bryophyta ditemukan
dalam batuan yang terbentuk sebelum periode Devon, padahal tumbuhan
berpembuluh sudah ada sejak Silur 4. 2. Devisi Tracheophyta
Meskipun anatomi tumbuhan yang pertama tidak diketahui benar,
fosil-fosil yang terawal menunjukkan bahwa organisme Tracheophyta
telah mengembangkan sistem pembuluh untuk pengengkutan air dan
makanan ke seluruh tumbuhan Menjelang akhir periode Devon muncul 4
kelompok yang berbeda, masing-masing telah meninggalkan beberapa
keturunan sampai sekarang, yaitu kelompok subdevisi Psilophyta,
Lycophyta, Spenophyta dan Pterophyta. Keturunannya yang hidup
berjumlah 260.000 spesies 5. a. Sub Devisi Psilopsida Psilopsida
tidak memepunyai akar dan daun (batang di bawah tanah berupa
rhizoma dan rimpang) dan batang tegak di atas tanah, masing-masing
mempunyai xilem dan floem Empat species yang hidup di masa kini
mirip Psilopsida fosil Contoh: Psilopsida purba, hanya mempunyai 1
macam spora Psilotum nodum, merupakan Psilopsida sejati 6. Gambar
Psilotum nodum 7. b. Subdevisi Lycopsida Lycopsida merupakan lumut
gada 1000 spesies Lycopsida sekarang masih ada Genus Selaginella
dan Lycopodium umum terdapat di Amerika utara Lycopodium biasa
disebut pinus tanah Fosil species bisa mencapai tinggi 3 meter,
yang hidup selama periode Missisipi dan Pensylvania dan
sisa-sisanya membantu pembentukan endapan batubara Sebagian besar
batubara yang ada di dunia terbentuk pada periode tersebut, maka
periode Missisipi dan Pensylvania disebut sebagai periode Karbon 8.
Gambar Lycopodium dan Selaginella 9. c. Subdevisi Sphenopsida
Tumbuhan anggota subdevisi ini disebut ekor kuda scuring rushes
(bahan penggosok) Hanya ada 1 genus Sphenopsida yaitu Equisetum
yang terdiri atas 25 species yang bertahan hidup sampai sekarang
Sphenopsida turut andil dalam pembentukan batubarad. Subdevisi
Pteropsida Pteropsida merupakan paku yang hidup pertama pada
periode Devon Terdiri dari kelas Filicinae (paku-pakuan) 10. Gambar
Equisetum debile 11. Gambar Neprolepis dan Adiantum 12.
GYMNOSPERMAE Gymnospermae awal hidup selama periode Mississipi dan
Pensylvania, bersama dengan tumbuhan paku Lycopsida dan
sphenopsida, turut berperan dalam pembentukan batubara Akhir
periode Misissipi muncul Konifer Konifer merupakan Gymnospermae
tertua dan terbesar ANGIOSPERMAE Angiospermae muncul pada endapan
Jura, akhir era Mesozoic menjadi Tumbuhan dominan, 250.000 spesies
ditemukan hidup dan sekarang 34.000 species dijumpai masih
hiduphttp://www.slideshare.net/NSPmunawi/evolusi-tumbuhan
ologi > Klasifikasi Tumbuhan Biji ( Spermatophyta ) Makalah
Pengertian Klasifikasi Tumbuhan Biji ( Spermatophyta ) Makalah
Pengertian
Tumbuhan Biji BAB IPENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam pembelajaran biologi berkaitan dengan cara mencari tahu
dan memahami tentang alam sekitar secara sistematis, sehingga ilmu
biologi bukan hanya penguasaan kumpulan pengetahuan yang berupa
fakta-fakta konsep, penemuan pendidikan biologi diharapkan dapat
menjadi wahana bagi siswa untuk mempelajari dirinya sendiri dan
alam sekitar beserta isinya yang terdiri dari dua macam yaitu
makhluk hidup (biotik) dan makhluk tidak hidup (abiotik) (Bambang,
1998)
Tumbuhan Biji Tinggi merupakan salah satu cabang biologi yang
mempelajari tentang tumbuhan dan proses metabolisme yang terjadi di
dalam tubuh-tumbuhan yang menyebabkan tumbuhan tersebut dapat hidup
atau mati serta berkembang. Taksonomi tersebut membedakan antara
tingkat tumbuhan dari tingkat rendah dan tinggkat tinggi.
Dengan mempelajari taksonomi tumbuhan, kita dapat membedakan
berbebagai jenis tumbuhan yang termasuk tumbuhan tingkat rendah dan
tumbuhan tinggkat tinggi. Pada dasarnya gejala di tampakkan oleh
tumbuhan dapat di terang berdasarkan prinsip-prinsip kimia dan
fisika, beberapa proses metabolisme tubuh dapat dijelaskan secara
rinci tentang prinsip-prinsip kimia dan fisika yang terlibat di
mana penjelasan ini telah dapat diterima oleh para ahli fisiologi
tumbuan dengan tampa keraguaan.
A. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas maka penulis dapat
merumuskan suatu permasalahan dalam makalah ini antara lain sebagai
berikut :
1. Apa pengertian dari Spermatophyta ?2. Apa saja ciri-ciri
tumbuhan Spermatophyta ?3. Apa saja yang termasuk ke dalam kelompok
Gymnospermae?
B. Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah di atas maka penulis dapat memahami
tujuan dari penyusunan makalah ini adalah :
1. Untuk mengetahui pengertian dari Spermatophyta 2. Untuk
mengetahui ciri-ciri tumbuhan Spermatophyta 3. Untuk mengetahui
kelompok Gymnospermae
BAB IIPEMBAHASAN
A. Pengertian SpermatophytaSpermatophyta berasal dari bahasa
Inggris yang berarti tumbuhan berbiji. Sedangkan di Indonesia
banyak sekali ditemukan berbagai jenis tumbuhan berbiji yang sampai
saat ini tetap dipelihara dan dikembangkan.
Dalam sistem taksonomi modern, kelompok tumbuhan ditempatkan
pada berbagai takson. Selain Angiospermae, kelompok ini disebut
juga dengan Anthophyta ("tumbuhan bunga"). Sistem Wettsteindan
Sistem Engler menempatkan Angiospermae pada tingkat subdivisio.
Sistem Reveal memasukkan semua tumbuhan berbunga dalam subdivisio
Magnoliophytina, namun pada edisi lanjut memisahkannya menjadi
Magnoliopsida, Liliopsida, dan Rosopsida. Sistem Takhtajan dan
sistem Cronquist memasukkan kelompok ini ke dalam tingkat divisio
dengan nama Magnoliophyta.
Sistem Dahlgren dan sistem Thorne (1992) menggunakan nama
Magnoliopsida dan meletakkannya pada tingkat kelas. Saat ini,
sistem klasifikasi yang paling akhir, seperti sistem APG (1998) dan
sistem APG II (2003), tidak lagi menjadikannya sebagai satu
kelompok takson tersendiri melainkan sebagai suatu klade tanpa nama
botani resmi dengan nama angiosperms (sistem ini menggunakan
nama-nama bahasa Inggris atau diinggriskan untuk nama-nama tidak
resmi).
Klasifikasi internal kelompok ini mengalami banyak perubahan.
Sistem klasifikasi Cronquist (1981) masih banyak dipakai tetapi
mulai dipertanyakan keakuratannya dari sisi filogeni terutama
karena bertentangan dengan hasil-hasil penyelidikan molekular.
Kesepakatan umum tentang bagaimana tumbuhan berbunga dikelompokkan
mulai tercapai sejak hasil "Angiosperm Phylogeny Group" (APG)
dikeluarkan pada tahun 1998 dan diperbaharui pada tahun 2003
sebagai Sistem klasifikasi APG II.
Sistem APG, yang menggunakan konsep kladistika dan banyak
memakai metode pengelompokan statistika (clustering) serta
memasukkan data-data molekular, mendapati bahwa monokotil merupakan
kelompok monofiletik atau holofiletik, dan menamakannya monocots
(bentuk jamak dari monocot), tetapi dikotil ternyata tidak demikian
(disebut sebagai kelompok bersifat parafiletik). Meskipun demikian
terdapat kelompok besar dikotil yang monofiletik yang dinamai
eudicots atau tricolpates. Nama eudicot berarti "dikotil sejati"
karena menunjukkan ciri-ciri yang biasa dinyatakan sebagai ciri
khas dikotil, seperti bunga dengan empat atau lima mahkota bunga
dan empat atau lima kelopak bunga. Sisa dari pemisahan ini, yang
tetap parafiletik, biasa dinamakan sebagai paleodicots (paleo-
berarti "purba" atau "kuno") untuk kemudahan penyebutan.
B. Ciri-ciri Spermatophyta
Spermatophyta mempunyai ciri antara lain :1. Makroskopis dengan
ketinggian bervariasi2. Bentuk tubuhnya bervariasi3. Cara hidup
fotoautotrof4. Habitatnya kebanyakan di darat tapi ada juga yang
mengapung di air (teratai)5. Mempunyai pembuluh floem dan xilem6.
Reproduksi melalui penyerbukan (polinasi) dan pembuahan
(fertilisasi).
Berdasarkan uraian ciri-ciri di atas dapat penulis pahami bahwa
Spermatophyta termasuk tumbuhan tinggkat tinggi yang memiliki
ketiggian serta bentuknya yang bervariasi serta mempunyai habitat
di darat dan memiliki floem serta xilem yang dapat menggunakan
penyerbukan dan pembuahan.
Tumbuhan biji dibedakan menjadi dua golongan yaitu tumbuhan
berbiji terbuka (Gymnospermae) dan tumbuhan berbiji tertutup
(Angiospermae).
a. Gymnospermae (tumbuhan berbiji terbuka)
Ciri-ciri gymnospermae tidak mempunyai bunga sejati, tidak ada
mahkota bunganya. Bakal biji terdapat di luar permukaan dan tidak
dilindungi oleh daun buah, merupakan tumbuhan heterospora yaitu
menghasilkan dua jenis spora berlainan, megaspora membentuk gamet
betina, sedangkan mikrospora menghasilkan serbuk sari, struktus
reproduksi terbentuk di dalam strobilus. Dalam reproduksi terjadi
pembuahan tunggal.
Gymnospermae dibagi dalam empat kelompok yaitu pinophyta,
cycadophyta, ginkgophyta dan gnetophyta. Pinophyta dikenal sebagai
konifer, menghasilkan resin/getah, monoesis, daun berbentuk jarum,
contohnya Pinus sp. Cycadophyta hidup di daerah tropis dan
subtropis, diesis, contohnya Cycas revoluta, Cycas rumphii,
Encephalartos transvenosus.
Ginkgophyta hanya mempunyai satu spesies di dunia ini yaitu
Ginkgo biloba, diesis, biji tidak di dalam rujung benar-benar
terbuka ke udara bebas. Gnetophyta berbeda dengan kelompok lainnya
karena memiliki pembuluh kayu untuk mengatur air pada bagian
xilemnya. Contohnya Gnetum gnemon, Epherda dan Welwitschia.
Manfaat Gymnospermae Ada beberapa manfaat gymnospermae yaitu
:
a. Untuk industri kertas dan korek api (Pinus dan Agathis)b.
Untuk obat-obatan (Pinus, Ephedra, Juniperus)c. Untuk makanan
(Gnetum gnemon)d. Tanaman hias (Thuja, Cupressus, Araucaria).b.
Angiospermae (tumbuhan berbiji tertutup)
Angiospermae memiliki ciri antara lain : Memiliki bakal biji
atau biji yang tertutup oleh daun buah Mempunyai bunga sejati
Umumnya tumbuhan berupa pohon, perdu, semak, liana dan herba. Dalam
reproduksi terjadi pembuahan ganda.
Sedangkan dilihat dari strukturnya Angiospermae dibedakan
menjadi dua yaitu :
a. Monocotyledoneae (berkeping satu)Monocotyledoneae dengan ciri
khas antara lain :
1) Mempunyai biji berkeping satu2) Berakar serabut3) Batangnya
dari pangkal sampai ujung hampir sama besarnya. 4) Tidak bercabang.
5) Akar dan batang tidak berkambium.
Sebagai contoh misalnya : Oryza sativa (padi), Zea mays
(jagung), Musa paradisiaca (pisang), Cocos nucifera (kelapa).
b. Dicotyledoneae (berkeping dua).Dicotyledoneae dengan ciri
khas antara lain :
1) Mempunyai biji jumlah kepingnya dua2) Berakar tunggang3)
Batang dari pangkal besar makin ke atas makin kecil. 4) Batang
bercabang5) Akar dan batang berkambium.
Sebagai contoh misalnya : Casia siamea (johar), Arachis hypogea
(kacang tanah), Psidium guajava (jambu biji), Ficus elastica
(karet).
C. Pengelompokan Spermatophyta
Dalam klasifikasi tumbuhan modern, Gymnospermae tidak memiliki
status taksonomi karena banyak petunjuk bahwa tumbuhan berbunga
(Angiospermae, tumbuhan berbiji tertutup) adalah keturunan dari
salah satu tumbuhan berbiji terbuka. Pemisahan antara tumbuhan
berbiji terbuka dengan berbiji tertutup akan menyebabkan pemisahan
yang parafiletik.
Gymnospermae mencakup tiga divisio yang telah punah dan empat
divisio yang masih bertahan: Bennetophyta, punah Cordaitophyta,
punah Pteridospermophyta, sudah punah namun dianggap sebagai moyang
Angiospermae Ginkgophyta, dengan hanya satu jenis yang masih
bertahan: Ginkgo biloba Cycadophyta, pakis haji dan kerabatnya
Pinophyta, tumbuhan runjung Gnetophyta, dengan anggota hanya dua
genus: Gnetum (melinjo dan kerabatnya) dan Welwitschia
Sepuluh besar suku tumbuhan menurut banyaknya jenis adalah
sebagai berikut:1. Asteraceae atau Compositae (suku
kenikir-kenikiran): 23.600 jenis2. Orchidaceae (suku
anggrek-anggrekan): 21.9503. Fabaceae atau Leguminosae (suku
polong-polongan): 19.4004. Rubiaceae (suku kopi-kopian): 13.1835.
Poaceae, Glumiflorae, atau Gramineae (suku rumput-rumputan):
10.0356. Lamiaceae atau Labiatae (suku nilam-nilaman): 7.1737.
Euphorbiaceae (suku kastuba-kastubaan): 5.7358. Cyperaceae (suku
teki-tekian): 4.3509. Malvaceae (suku kapas-kapasan): 4.22510.
Araceae (suku talas-talasan): 4.025
Kesepuluh suku di atas mencakup beragam jenis tumbuhan penting
dalam kehidupan manusia, baik dalam bidang pertanian, kehutanan
maupun industri. Suku rumput-rumputan jelas merupakan suku
terpenting karena menghasilkan berbagai sumber energi pangan bagi
manusia dan ternak dari padi, gandum, jagung, jelai, haver,
jewawut, tebu, serta sorgum. Suku polong-polongan menempati tempat
terpenting kedua, sebagai sumber protein nabati dan sayuran utama
dan berbagai peran budaya lain (kayu, pewarna, dan racun). Suku
nilam-nilaman beranggotakan banyak tumbuhan penghasil minyak atsiri
dan bahan obat-obatan.
BAB IIIKESIMPULAN
Berdasarkan uraian pembahasan di atas dapat penulis simpulkan
bahwa :1. Spermatophyta berasal dari bahasa Inggris yang berarti
tumbuhan berbiji. Sedangkan di Indonesia banyak sekali ditemukan
berbagai jenis tumbuhan berbiji yang sampai saat ini tetap
dipelihara dan dikembangkan.2. Spermatophyta mempunyai ciri antara
lain :Makroskopis dengan ketinggian bervariasi, Bentuk tubuhnya
bervariasi, Cara hidup fotoautotrof, Habitatnya kebanyakan di darat
tapi ada juga yang mengapung di air (teratai), Mempunyai pembuluh
floem dan xilem, Reproduksi melalui penyerbukan (polinasi) dan
pembuahan (fertilisasi).3. Gymnospermae mencakup tiga divisio yang
telah punah dan empat divisio yang masih bertahan:Bennetophyta,
Cordaitophyta, Pteridospermophyta, Angiospermae, Ginkgophyta,
Cycadophyta, Pinophyta, Gnetophyta, Gnetum (melinjo dan kerabatnya)
dan Welwitschia
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Tumbuhan_berbunga"Kimbal, W.John.
1988. Biologi Jilid II. Erlangga: Jakarta.Moertolo, ali. Dkk. 2004.
Tumbuhan Berbiji Terbuka. Malang: Universitas Negeri
Malang.Moertolo, ali. Dkk. 2004. Tumbuhan Berbiji Tertutup dan
tumbuhan paku . Malang: Universitas Negeri Malang.Sudarmi, Siti.
Dkk. 1986. Botani Umum 3. Bandung: Angkasa
Selamat datang di Wikipedia bahasa Indonesia![tutup]
BatangDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasBelum
DiperiksaLangsung ke: navigasi, cari Ada usul agar Batang pohon
digabungkan ke artikel atau bagian ini. (Diskusikan)
Untuk kabupaten di Jawa Tengah, lihat Kabupaten Batang.Batang
(bahasa Latin: caulis) merupakan salah satu dari organ dasar
tumbuhan berpembuluh. Batang adalah sumbu tumbuhan, tempat semua
organ lain bertumpu dan tumbuh. Daun dan akar dianggap sebagai
perkembangan lanjutan dari batang untuk menjalankan fungsi yang
lebih khusus[1].Daftar isi 1 Ciri dan fungsi 2 Evolusi 3 Modifikasi
batang 4 Rujukan
Ciri dan fungsi Tanpa batang, tumbuhan berpembuluh tidak dapat
hidup titik tumbuh berasal dari batang.Pada umumnya batang
mempunyai sifat-sifat berikut:1. Umumnya berbentuk panjang bulat
seperti silinder atau dapat pula mempunyai bentuk lain, akan tetapi
selalu bersifat aktinomorf (simetri radial).2. Terdiri atas
ruas-ruas yang masing-masing dibatasi oleh buku-buku dan pada
buku-buku inilah muncul tunas yang membentuk cabang batang, daun,
atau akar.3. Biasanya tumbuh ke atas menuju cahaya atau matahari
(bersifat fototrop atau heliotrop).4. Selalu bertambah panjang di
ujungnya, oleh sebab itu sering dikatakan, bahwa batang mempunyai
pertumbuhan yang tidak terbatas.5. Mengadakan percabangan dan
selama hidupnya tumbuhan, tidak digugurkan, kecuali kadang-kadang
cabang atau ranting yang kecil.6. Umumnya tidak berwarna hijau,
kecuali tumbuhan yang umurnya pendek, misalnya rumput dan waktu
batang masih muda.Banyak tumbuhan yang memiliki perkecualian dari
yang telah disebutkan di atas, baik hanya satu atau beberapa
ciri.Evolusi Sejalan dengan teori yang banyak dianut sekarang,
bahwa tumbuhan berpembuluh merupakan perkembangan lanjutan dari
salah satu kelompok tumbuhan talus berklorofil, yaitu Charophyta,
batang merupakan perkembangan dari talus yang kemudian
terdiferensiasi jaringannya, membentuk jaringan pembuluh[1].Akar
merupakan perkembangan dari batang purba yang berada di dekat
permukaan tanah yang kemudian mengalami spesialisasi sebagai alat
penyerap air.Daun sejati, yang dimiliki oleh sebagian besar anggota
tumbuhan berpembuluh, dianggap terbentuk dari penyatuan
ranting-ranting kecil yang saling berdekatan dan masih membawa
klorofil dan pigmen-pigmen lainnya. Teori ini dikenal sebagai teori
megaphyll. Daun kelompok Lycophyta dianggap terbentuk dari jalur
evolusi yang lain, yaitu terbentuk dari bagian sporangium. Ini
dikenal sebagai teori microphyll.Modifikasi batang Batang dapat
memiliki fungsi tambahan, yang berakibat pada berubahnya bentuk
(morfologi) dari bentuk dasar menjadi bentuk yang lain. Berikut
adalah beberapa bentuk modifikasi batang.1. Bonggol, pangkal batang
atau batang bulat pendek yang berada tepat di bawah permukaan
tanah. Bonggol yang memiliki fungsi tambahan sebagai tempat
cadangan energi disebut sebagai bonggol umbi (cormus). Contoh
tumbuhan yang memiliki: pisang, suweg.2. Geragih (stolo), suatu
cabang khusus yang menjalar di permukaan atau di bawah permukaan
tanah dengan ruas yang panjang dan pada bukunya lalu muncul tunas
daun atau akar. Contoh: lili paris, kentang3. Rimpang (rhizom),
yaitu batang mendatar, gemuk, dan berada di permukaan tanah atau di
bawah permukaan, dengan ruas-ruas pendek. Contoh: berbagai
temu-temuan4. Umbi batang (tuber), yang merupakan pembengkakan
geragih atau rimpang karena bertambah fungsi sebagai penyimpan
cadangan energi.5. Batang membulat yang memiliki fungsi sebagai
organ sukulen (penyimpan air) disebut sebagai caudex.6. Cakram pada
umbi lapis, suatu bentuk batang yang sangat pendek dan menjadi
penyangga dari pangkal daun sukulen. Contoh: bawang-bawangan,
FotosintesisDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia
bebasLangsung ke: navigasi, cari
Daun, tempat berlangsungnya fotosintesis pada
tumbuhan.Fotosintesis (dari bahasa Yunani - [fto-], "cahaya," dan
[snthesis], "menggabungkan", "penggabungan") adalah suatu proses
biokimia pembentukan zat makanan karbohidrat yang dilakukan oleh
tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau
klorofil. Selain tumbuhan berklorofil, makhluk hidup non-klorofil
lain yang berfotosintesis adalah alga dan beberapa jenis bakteri.
Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon
dioksida, dan air serta bantuan energi cahaya matahari.[1]Organisme
fotosintesis disebut fotoautotrof karena mereka dapat membuat
makanannya sendiri. Pada tanaman, alga, dan cyanobacteria,
fotosintesis dilakukan dengan memanfaatkan karbondioksida dan air
serta menghasilkan produk buangan oksigen. Fotosintesis sangat
penting bagi semua kehidupan aerobik di Bumi karena selain untuk
menjaga tingkat normal oksigen di atmosfer, fotosintesis juga
merupakan sumber energi bagi hampir semua kehidupan di Bumi, baik
secara langsung (melalui produksi primer) maupun tidak langsung
(sebagai sumber utama energi dalam makanan mereka),[2] kecuali pada
organisme kemoautotrof yang hidup di bebatuan atau di lubang angin
hidrotermal di laut yang dalam. Tingkat penyerapan energi oleh
fotosintesis sangat tinggi, yaitu sekitar 100terawatt,[3] atau
kira-kira enam kali lebih besar daripada konsumsi energi peradaban
manusia.[4] Selain energi, fotosintesis juga menjadi sumber karbon
bagi semua senyawa organik dalam tubuh organisme. Fotosintesis
mengubah sekitar 100115 petagram karbon menjadi biomassa setiap
tahunnya.[5][6]Meskipun fotosintesis dapat berlangsung dalam
berbagai cara pada berbagai spesies, beberapa cirinya selalu sama.
Misalnya, prosesnya selalu dimulai dengan energi cahaya diserap
oleh protein berklorofil yang disebut pusat reaksi fotosintesis.
Pada tumbuhan, protein ini tersimpan di dalam organel yang disebut
kloroplas, sedangkan pada bakteri, protein ini tersimpan pada
membran plasma. Sebagian dari energi cahaya yang dikumpulkan oleh
klorofil disimpan dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Sisa
energinya digunakan untuk memisahkan elektron dari zat seperti air.
Elektron ini digunakan dalam reaksi yang mengubah karbondioksia
menjadi senyawa organik. Pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria,
ini dilakukan dalam suatu rangkaian reaksi yang disebut siklus
Calvin, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada beberapa
bakteri, misalnya siklus Krebs terbalik pada Chlorobium. Banyak
organisme fotosintesis memiliki adaptasi yang mengonsentrasikan
atau menyimpan karbondioksida. Ini membantu mengurangi proses boros
yang disebut fotorespirasi yang dapat menghabiskan sebagian dari
gula yang dihasilkan selama fotosintesis.Organisme fotosintesis
pertama kemungkinan berevolusi sekitar 3.500 juta tahun silam, pada
masa awal sejarah evolusi kehidupan ketika semua bentuk kehidupan
di Bumi merupakan mikroorganisme dan atmosfer memiliki sejumlah
besar karbondioksida. Makhluk hidup ketika itu sangat mungkin
memanfaatkan hidrogen atau hidrogen sulfida--bukan air--sebagai
sumber elektron.[7] Cyanobacteria muncul kemudian, sekitar 3.000
juta tahun silam, dan secara drastis mengubah Bumi ketika mereka
mulai mengoksigenkan atmosfer pada sekitar 2.400 juta tahun
silam.[8] Atmosfer baru ini memungkinkan evolusi kehidupan kompleks
seperi protista. Pada akhirnya, tidak kurang dari satu miliar tahun
silam, salah satu protista membentuk hubungan simbiosis dengan satu
cyanobacteria dan menghasilkan nenek moyang dari seluruh tumbuhan
dan alga.[9] Kloroplas pada Tumbuhan modern merupakan keturunan
dari cyanobacteria yang bersimbiosis ini.[10]Daftar isi 1 Sejarah
penemuan 2 Perangkat fotosintesis 2.1 Pigmen 2.2 Kloroplas 2.3
Fotosistem 2.4 Membran dan organel fotosintesis 3 Fotosintesis pada
tumbuhan 4 Fotosintesis pada alga dan bakteri 5 Proses 5.1 Reaksi
terang 5.1.1 Skema Z 5.1.2 Fotolisis air 5.2 Reaksi gelap 5.2.1
Siklus Calvin-Benson 5.2.2 Siklus Hatch-Slack 6 Urutan dan kinetika
7 Efisiensi 8 Evolusi 8.1 Simbiosis dan asal mula kloroplas 8.2
Cyanobacteria dan evolus fotosintesis 9 Faktor penentu laju
fotosintesis 9.1 Intensitas cahaya (pancaran), panjang gelombang
dan suhu 9.2 Tingkat karbondioksi dan fotorespirasi 10 Lihat pula
11 Referensi 12 Pranala luar
Sejarah penemuan Meskipun masih ada langkah-langkah dalam
fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah
diketahui sejak tahun 1800-an.[11] Pada awal tahun 1600-an, seorang
dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang
bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor
apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke
waktu.[11] Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa
tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air.[11] Namun, pada
tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa
pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan
bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya
yang terlibat dalam proses tertentu.[11] Pada saat itu belum
diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.[1]Pada
tahun 1771, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta
berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutupi sebuah
lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati
sebelum lilinnya habis terbakar.[12] 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 dalam toples itu dan
menyebabkan matinya tikus.[12] Ia kemudian menunjukkan bahwa udara
yang telah dirusak oleh lilin tersebut dapat dipulihkan oleh
tumbuhan.[12] Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup
dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat
tumbuhan.[12]Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan
Austria, mengulangi eksperimen Priestley.[13] Ia memperlihatkan
bahwa cahaya Matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat
"memulihkan" udara yang "rusak".[14] 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 meracuni penghuninya.[14]Akhirnya di
tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan
bahwa udara yang "dipulihkan" dan "merusak" itu adalah karbon
dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis.[1] Tidak
lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan
antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan
"pemulihan" udara.[1] Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan
bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh
pemberian air.[1] Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya
para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis
yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).Cornelis Van Niel
menghasilkan penemuan penting yang menjelaskan proses kimia
fotosintesis. Dengan mempelajari bakteri sulfur ungu dan bakteri
hijau, dia menjadi ilmuwan pertama yang menunukkan bahwa
fotosintesis merupakan reaksi redoks yang bergantung pada cahaya,
yang mana hidrogen mengurangi karbondioksida.Robert Emerson
menemukan dua reaksi cahaya dengan menguji produktivitas Tumbuhan
menggunakan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda.
Dengan hanya cahaya merah, reaksi cahayanya dapat ditekan. Ketika
cahaya biru dan merah digabungkan, hasilnya menjadi lebih banyak.
Dengan demikian, ada dua protosistem, yang satu menyerap sampai
panjang gelombang 600nm, yang lainnya sampai 700 nm. Yang pertama
dikenal sebagai PSII, yang kedua PSI. PSI hanya mengandung klorofil
a, PAII mengandung terutama klorofil a dan klorofil b, di antara
pigmen lainnya. Ini meliputi fikobilin, yang merupakan pigmen merah
dan biru pada alga merah dan biru, serta fukoksantol untuk alga
coklat dan diatom. Proses ini paling produktif ketika penyerapan
kuantanya seimbang untuk PSII dan PSI, menjamin bahwa masukan
energi dari kompleks antena terbagi antara sistem PSI dan PSII,
yang pada gilirannya menggerakan fotosintesis.[6]Robert Hill
berpikir bahwa suatu kompleks reaksi terdiri atas perantara ke
kitokrom b6 (kini plastokinon), yang lainnya dari kitokrom f ke
satu tahap dalam mekanisme penghasilan karbohidrat. Semua itu
dihubungkan oleh plastokinon, yang memerlukan energi untuk
mengurangi kitokrom f karena itu merupakan reduktan yang baik.
Percobaan lebih lanjut yang membuktikan bahwa oksigen berkembang
pada fotosintesis Tumbuhan hijau dilakukan oleh Hill pada tahun
1937 dan 1939. Dia menunjukkan bahwa kloroplas terisolasi
melepaskan oksigen ketika memperleh agen pengurang tak alami
seperti besi oksalat, ferisianida atau benzokinon setelah
sebelumnya diterangi oleh cahaya. Reaksi Hill adalah sebagai
berikut:2 H2O + 2 CO2 + (cahaya, kloroplas) C6H12O62 + O2yang mana
A adalah penerima elektron. Dengan demikian, dalam penerangan,
penerima elektron terkurangi dan oksigen berkembang.Samuel Ruben
dan Martin Kamen menggunakan isotop radioaktif untuk menunjukkan
bahwa oksigen yang dilepaskan dalam fotosintesis berasal dari
air.Melvin Calvin dan Andrew Benson, bersama dengan James Bassham,
menjelaskan jalur asimilasi karbon (siklus reduksi karbon
fotosintesis) pada Tumbuhan. Siklus reduksi karbon kini dikenal
sebagai siklus Calvin, yang mengabaikan kontribusi oleh Bassham dan
Benson. Banyak ilmuwan menyebut siklus ini sebagai Siklus
Calvin-Benson, Benson-Calvin, dan beberapa bahkan menyebutnya
Siklus Calvin-Benson-Bassham (atau CBB).Ilmuwan pemenang Hadiah
Nobel, Rudolph A. Marcus, berhasil menemukan fungsi dan manfaat
dari rantai pengangkutan elektron.Otto Heinrich Warburg dan Dean
Burk menemukan reaksi fotosintesis I-kuantum yang membagi CO2,
diaktifkan oleh respirasi.[15]Louis N.M. Duysens dan Jan Amesz
menemukan bahwa klorofil a menyerap satu cahaya, mengoksidasi
kitokrom f, klorofil a (dan pigmen lainnya) akan menyerap cahaya
lainnya, namun akan mengurangi kitokrom sama yang telah
teroksidasi, menunjukkan bahwa dua reaksi cahaya itu ada dalam satu
rangkaian.Perangkat fotosintesis
Struktur kloroplas:1. membran luar2. ruang antar membran3.
membran dalam (1+2+3: bagian amplop)4. stroma5. lumen tilakoid
(inside of thylakoid)6. membran tilakoid7. granum (kumpulan
tilakoid)8. tilakoid (lamella)9. pati10. ribosom11. DNA plastida12.
plastoglobulaPigmen Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung
pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen
fotosintetik.[16] Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini
tidak mampu melakukan proses fotosintesis.[16] Pada percobaan Jan
Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya memengaruhi
laju fotosintesis pada tumbuhan.[14] Hal ini dapat terjadi karena
perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya.[14]
Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang
menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai
spektrum cahaya yang berbeda tersebut.[14] Perbedaan kemampuan daun
dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya
perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.[14]Di
dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang
dan jaringan pagar.[17] Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas
yang mengandung pigmen hijau klorofil.[17] Pigmen ini merupakan
salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam
menyerap energi matahari.[17]Dari semua radiasi Matahari yang
dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan
tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang
berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm).[18] Cahaya tampak
terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600
nm), biru (410 - 500 nm), dan violet (< 400 nm).[19]
Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap
fotosintesis.[19] Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap
cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.[19] Pigmen yang terdapat
pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang
tertentu.[19] Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang
gelombang yang berbeda.[19] Kloroplas mengandung beberapa pigmen.
Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan
merah, sementara klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan
memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam
reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan
dalam reaksi terang.[19] Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan
lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya
akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.[20] Proses
ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi
fotosintesis.Kloroplas
Hasil mikroskop elektron dari kloroplasKloroplas terdapat pada
semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah
yang belum matang.[21] Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil
yang berperan dalam proses fotosintesis.[22] Kloroplas mempunyai
bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma.[21] Stroma
ini dibungkus oleh dua lapisan membran.[21] Membran stroma ini
disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar
membran yang disebut lokuli.[21] Di dalam stroma juga terdapat
lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan
granum).[21] Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang
merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang
merupakan ruang di antara membran tilakoid.[21] Bila sebuah granum
disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein,
klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid.[23] Secara
keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat,
ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan
(Mn), besi (Fe), maupun tembaga (Cu).[17] Pigmen fotosintetik
terdapat pada membran tilakoid.[17] Sedangkan, pengubahan energi
cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan
produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma.[17]
Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat
dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.[17]Fotosistem
Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya
Matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan
akseptor elektron.[17] Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam
klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau
muda, klorofil b berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna
kuning sampai jingga.[17] Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam
membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan
penting dalam fotosintesis.[24]Klorofil a berada dalam bagian pusat
reaksi.[20] Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron yang
berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[20] Elektron ini
selanjutnya masuk ke sistem siklus elektron.[20] Elektron yang
dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab memperoleh
energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang
dikenal dengan kompleks antena.[24]Fotosistem sendiri dapat
dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[24]
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.[25] Energi yang
diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[25] Pada fotosistem
II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif
terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.[26] P680
yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat
daripada P700.[26] Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan
cukup elektron negatif untuk memperoleh elektron dari
molekul-molekul air.[17]Membran dan organel fotosintesis Artikel
utama untuk bagian ini adalah: Kloroplas dan TilakoidProtein yang
mengumpulkan cahaya untuk fotosintesis dilengkapi dengan membran
sel. Cara yang paling sederhana terdapat pada bakteri, yang mana
protein-protein ini tersimpan di dalam mebran plasma.[27] Akan
tetapi, membran ini dapat terlipat dengan rapat menjadi lembaran
silinder yang disebut tilakoid,[28] atau terkumpul menjadi vesikel
yang disebut membran intrakitoplasma.[29] Struktur ini dapat
mengisi sebagian besar bagian dalam sel, menjadikan membran itu
memiliki area permukaan yang luas dan dengan demikian meningkatkan
jumlah cahaya yang dapat diserap oleh bakteri.[28]Pada Tumbuhan dan
alga, fotosintesis terjadi di organel yang disebut kloroplas. Satu
sel tumbuhan biasanya memiliki sekitar 10 sampai 100 kloroplas.
Kloroplas ditutupi oleh suatu membran. Membran ini tersusun oleh
membran dalam fosfolipid, membran luar fosfolipid, dan membran
antara kedua membran itu. Di dalam membran terdapat cairan yang
disebut stroma. Stroma mengandung tumpukan (grana) tilakoid, yang
merupakan tempat berlangsungnya fotosintesis. Tilakoid berbentuk
cakram datar, dilapisi oleh membran dengan lumen atau ruang
tilakoid di dalamnya. Tempat terjadinya fotosintesis adalah membran
tilakoid, yang mengandung kompleks membran integral dan kompleks
membran periferal, termasuk membran yang menyerap energi cahaya,
yang membentuk fotosistem.Tumbuhan menyerap cahaya menggunakan
pigmen klorofil, yang merupakan alasan kenapa sebagian besar
tumbuhan memiliki warna hijau. Selain klorofil, tumbuhan juga
menggunakan pigmen seperi karoten dan xantofil.[30] Alga juga
menggunakan klorofil, namun memiliki beragam pigmen lainnya,
misalnya fikosianin, karoten, dan xantofil pada alga hijau,
fikoeritrin pada alga merah (rhodophyta) dan fukoksantin pada alga
cokelat dan diatom yang menghasilkan warna yang beragam
pula.Pigmen-pigmen ini terdapat pada tumbuhan dan alga pada protein
antena khusus. Pada protein tersebut semua pigmen bekerja
bersama-sama secara teratur. Protein semacam itu disebut kompleks
panen cahaya.Walaupun semua sel pada bagian hijau pada tumbuhan
memiliki kloroplas, sebagian besar energinya diserap di dalam daun.
Sel pada jaringan dalam daun, disebut mesofil, dapat mengandung
antara 450.000 sampai 800.000 kloroplas pada setiap milimeter
persegi pada daun. Permukaan daun secara sergam tertutupi oleh
kutikula lilin yang tahan air yang melindungi daun dari penguapan
yang berlebihan dan mengurangi penyerapan sinar biru atau
ultraviolet untuk mengurangi pemanasan. Lapisan epidermis yang
tembus pandang memungkinkan cahaya untuk masuk melalui sel mesofil
palisade tempat sebagian besar fotosintesis
berlangsung.Fotosintesis pada tumbuhan Tumbuhan bersifat
autotrof.[13] Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung
dari senyawa anorganik.[13] Tumbuhan menggunakan karbon dioksida
dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai
makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari
fotosintesis. Berikut ini adalah persamaan reaksi fotosintesis yang
menghasilkan glukosa:6H2O + 6CO2 + cahaya C6H12O6 (glukosa) +
6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain
seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar.[13]
Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik
pada hewan maupun tumbuhan.[13] Secara umum reaksi yang terjadi
pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas.[13]
Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi
dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi
kimia.[13]Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut
klorofil.[13] Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan.
Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas.[13]
klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam
fotosintesis.[13] Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang
berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi
dihasilkan di daun.[13] Di dalam daun terdapat lapisan sel yang
disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap
milimeter perseginya.[13] Cahaya akan melewati lapisan epidermis
tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya
sebagian besar proses fotosintesis.[13] Permukaan daun biasanya
dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk
mencegah terjadinya penyerapan sinar Matahari ataupun penguapan air
yang berlebihan.[13]Fotosintesis pada alga dan bakteri Alga terdiri
dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik
yang hanya terdiri dari satu sel.[31] Meskipun alga tidak memiliki
struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya
terjadi dengan cara yang sama.[31] Hanya saja karena alga memiliki
berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang
cahaya yang diserapnya pun lebih bervariasi.[31] Semua alga
menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.[31] Hanya
sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti
bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme
lain.[31]Proses
Fotosintesis terdiri dari dua tahap yang disebut reaksi terang,
yang membutuhkan cahaya dan melibatkan pemecahan air serta
pelepasan oksigen, dan reaksi gelap atau siklus Calvin, yang
mengubah karbon dioksida menjadi gula.Hingga sekarang fotosintesis
masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum
bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui
tentang proses vital ini.[32] Proses fotosintesis sangat kompleks
karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti
fisika, kimia, maupun biologi sendiri.[32]Pada tumbuhan, organ
utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun.[32] Namun
secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk
melangsungkan reaksi ini.[33] Di organel inilah tempat
berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma.[32] Hasil
fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke
jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.[32]Pada dasarnya,
rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian
utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap
(tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).[18]
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan
reaksi gelap terjadi di dalam stroma.[18] Dalam reaksi terang,
terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan
menghasilkan oksigen (O2).[18] Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi
seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan
energi (ATP dan NADPH).[18] Energi yang digunakan dalam reaksi
gelap ini diperoleh dari reaksi terang.[18] Pada proses reaksi
gelap tidak dibutuhkan cahaya Matahari. Reaksi gelap bertujuan
untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul
gula.[18]Organisme fotosintesis itu autotrof, yang berarti bahwa
mereka menyimpan energi, mereka dapat menyintesis makanan langsung
ari karbondioksida, air, dan menggunakan energi dari cahaya. Mereka
menumbuhkannya sebagai bagian dari energi potensial mereka. Akan
tetapi, tidak semua organisme menggunakan cahaya sebagai sumber
energi untuk melaksanakan fotosintesis, karena fotoheterotrof
menggunakan senyawa organik, dan bukan karbondioksida, sebagai
sumber energi.[2] Pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria,
fotosintesis menghasilkan oksigen. Ini disebut fotosintesis
oksigen. Walaupun ada beberapa perbedaan antara fotosintesis
oksigen pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, secara umum
prosesnya cukup mirip pada organisme-organisme tersebut. Akan
tetapi, ada beberapa jenis bakteri yang melakukan fotosintesis
anoksigen, yang menyerap karbondioksida namun tidak menghasilkan
oksigen.Karbondioksida diubah menjadi gula dalam suatu proses yang
disebut fiksasi karbon. Fiksasi karbon adalah reaksi redoks, jadi
fotosintesis memerlukan sumber energi untuk melakukan proses ini,
dan elektron yang diperlukan untuk mengubah karbondioksida menjadi
karbohidrat, yang merupaan reaksi reduksi. Secara umum,
fotosintesis adalah kebalikan dari respirasi sel, yang mana glukosa
dan senyawa lainnya teroksidasi untuk menghasilkan karbondioksia,
air, dan menghasilkan energi kimia. Namun, dua proses itu
berlangsung melalui rangkaian reaksi kimia yang berbeda dan pada
kompartemen sel yang berbeda.Persamaan umum untuk fotosintesis
adalah sebagai berikut:2n CO2 + 2n DH2 + foton 2(CH2O)n + 2n
DOKarbondioksida + donor elektron + energi cahaya karbohidrat +
donor elektron teroksidasiPada fotosintesis okesigen air adalah
donor elektron dan, karena merupakan hidrolisis melepaskan oksigen,
persamaan untuk proses ini adalah:2n CO2 + 4n H2O + foton 2(CH2O)n
+ 2n O2 + 2n H2Okarbondioksida + air + energi cahaya karbohidrat +
oksigen + airSeringkali 2n molekul air dibatalkan pada kedua pihak,
sehingga menghasilkan:2n CO2 + 2n H2O + foton 2(CH2O)n + 2n
O2karbondioksida + air + energi cahaya karbohidrat + oksigenProses
lainnya menggantikan senyawa lainnya (Seperti arsenit) dengan air
pada peran suplai-elektron; mikroba menggunakan cahaya matahari
untuk mengoksidasi arsenit menjadi arsenat:[34] Persamaan untuk
reaksinya adalah sebagai berikut:CO2 + (AsO33) + foton (AsO43) + CO
[35]karbondioksida + arsenit + energi cahaya arsenat +
karbonmonoksida (digunakan untuk membuat senyawa lainnya dalam
reaksi berikutnya)Fotosintesis terjadi dalam dua tahap. Pada tahap
pertama, reaksi terang atau reaksi cahaya menyerap energi cahaya
dan menggunakannya untuk menghasilkan molekul penyimpan energi ATP
dan NADPH. Pada tahap kedua, reaksi gelap menggunakan produk ini
untuk menyerap dan mengurangi karondioksida.Sebagian besar
organisme yang melakukan fotosintesis untuk menghasilkan oksigen
menggunakan cahaya nampak untuk melakukannya, meskipun setidaknya
tiga menggunakan radiasi inframerah.[36]Reaksi terang Artikel utama
untuk bagian ini adalah: Reaksi terang
Reaksi terang fotosintesis pada membran tilakoidReaksi terang
adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.[37] Reaksi
ini memerlukan molekul air dan cahaya Matahari. Proses diawali
dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.[37]Reaksi
terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu
fotosistem I dan II.[38] Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi
P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya
pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II)
berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang
gelombang 680 nm.[38]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.[38] 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.[38]
Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid.Dengan
menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi
plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.[38] 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.[37] Reaksi
keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[38]: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).[38] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya
pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.[38] Reaksi yang terjadi
pada sitokrom b6-f kompleks adalah[38]:2PQH2 + 4PC(Cu2+) 2PQ +
4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh
fotosistem I.[38] 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.[38] Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I
berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan
elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.[38] Reaksi
keseluruhan pada PS I adalah[38]: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.[38] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim
feredoksin-NADP+ reduktase.[38] Reaksinya adalah[38]:4Fd (Fe2+) +
2NADP+ + 2H+ 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk
ke dalam ATP sintase.[1] ATP sintase akan menggandengkan
pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi
membran tilakoid.[1] Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP
sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi
ATP.[1] Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah
sebagai berikut[1]:Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O ATP + NADPH +
3H+ + O2Skema Z Pada tanaman, reaksi terang terjadi pada membran
tilakoid di kloroplas dan menggunakan energi cahaya untuk
menyintesis ATP dan NADPH. Reaksi terang memiliki dua bentuk:
siklus dan nonsiklus. Pada reaksi nonsiklus, foton diserap pada
kompleks antena fotosistem II penyerap cahaya oleh klorofil dan
pigmen aksesoris lainnya. Ketika molekul klorofil pada inti pusat
reaksi fotosistem II memperoleh energi eksitasi yang cukup dari
pigmen antena yang berdekatan dengannya, satu elektron akan
dipindahkan ke molekul penerima elektron, yaitu feopftin, melalui
sebuah proses yang disebut pemisahan tenaga terfotoinduksi.
Elektron ini dipindahkan melalui rangkaian transport elektron, yang
disebut skema Z, yang pada awalnya berfungsi untuk menghasilkan
potensi kemiosmosis di sepanjang membran. Satu enzim sintase ATP
menggunakan potensi kemisomosis untuk menghasilkan ATP selama
fotofosforilasi, sedangkan NADPH adalah produk dari reaksi redoks
terminal pada skema Z. Elektron masuk ke molekul klorofil pada
fofosistem II. Elektron ini tereksitasi karena cahaya yang diserap
oleh fotosistem. Pembawa elektron kedua menerima elektron, yang
lagi-lagi dilewatkan untuk menurunkan energi penerim elektron.
Energi yang dihasilkan oleh penerima elektron digunakan untuk
menggerakan ion hidrogen di sepanjang membran tilakoid sampai ke
dalam lumen. Elektron digunakan untuk mereduksi koenzim NADP, yang
memiliki fungsi pada reaksi terang. Reaksi siklus mirip dengan
nonsiklus, namun berbeda pada bentuknya karena hanya menghasilkan
ATP, dan tidak ada NADP (NADPH) tereduksi yang dihasilkan. Reaksi
siklus hanya berlangsung pada fotosistem I. Setelah elektron
dipindahkan dari fotosistem, elektron digerakkan melewati molekul
penerima elektron dan dikembalikan ke fotosistem I, yang dari
sanalah awalnya elektron dikeluarkan, sehingga reaksi ini diberi
nama reaksi siklus.Fotolisis air Artikel utama untuk bagian ini
adalah: Fotodisosiasi dan Evolusi oksigenNADPH adalah agen
pereduksi utama dalam kloroplas, menyediakan sumber elektron
enerjik kepada reaksi lainnya. Produksinya meninggalkan klorofil
dengan defisit elektron (teroksidasi), yang harus diperoleh dari
beberapa agen pereduksi lainnya. Elektron yang hilang dari klorofil
pada fotosistem I ini digantikan dari rangkaian transport elektron
oleh plastosianin. Akan tetapi, karena fotosistem II meliputi tahap
pertama dari skema Z, sumber elektron eksternal siperlukan untuk
mereduksi molekuk klorofil a-nya yang telah teroksidasi. Sumber
elektron pada tanaman hijau dan fotosintesis cyanobacteria adalah
air. Dua molekul air teroksidasi oleh oleh empat reaksi
pemisahan-tenaga berturut-turut oleh fotosistem II untuk
menghasilkan satu molekul oksigen diatom dan empat ion hidrogen;
elektron yang dihasilkan pada tiap tahap dipindahkan ke residu
tirosin redoks-aktif yang kemudian mereduksi spesies klorofil a
yang berpasangan yang telah terfotooksidasi yang disebut P680 yang
berguna sebagai donor elektron primer (digerakkan oleh cahaya) pada
pusat reaksi fotosistem II. Oksidasi air terkatalisasi pada
fotosistem oleh fotosistem II oleh suatu struktur redoks-aktif yang
mengandung empat ion mangan dan satu ion kalsium; kompleks evolusi
oksigen ini mengikat dua molekul air dan menyimpan empat padanannya
yang telah teroksidasi yang diperlukan untuk melakukan reaksi
oksidasi air. Fotosistem II adalah satu-satunya enzim biologi yang
diketahui melaksanakan oksidasi air ini. Ion hidrogen berkontribusi
terhadap potensi kemiosmosis transmembran yang berujung pada
sintesis ATP. Oksigen adalah produk ampas dari reaksi cahaya, namun
sebagian besar organisme di Bumi menggunakan oksigen untuk
respirasi sel, termasuk organisme fotosintesis.[39][40]Reaksi gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu
siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack.[41] Pada siklus
Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat
menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa
3-phosphogliserat.[41] Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan
reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3.[41]
Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh
enzim rubisco.[41] Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur
Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk
setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang memiliki empat atom
karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate
carboxilase.[41]Siklus Calvin-Benson
Siklus Calvin-BensonMekanisme siklus Calvin-Benson dimulai
dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP)
membentuk 3-fosfogliserat.[41] RuBP merupakan enzim alosetrik yang
distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari
pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi
oleh peningkatan pH.[41] Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+
ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan
pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di
permukaan luar membran tilakoid.[41] Kedua, reaksi ini distimulasi
oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas
diberi cahaya.[41] Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang
dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.[41]Fiksasi
CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan
kloroplas.[20] Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi,
dan regenerasi.[42] Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O
ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat(3-PGA).[42] Kemudian
pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1
gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida
(3-Pgaldehida).[42]Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi
gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis
anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan
penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP.[42] ATP ini timbul dari
fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk,
yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi
fotofosforilasi tambahan.[42] Bahan pereduksi yang sebenarnya
adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron.[42] Secara bersamaan, Pi
dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi
ATP.[42]Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang
diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara
konstan ke dalam dan melalui stomata.[43] Pada akhir reaksi Calvin,
ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat,
digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian
daur dimulai lagi.[43]Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul
CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida.[20] Sebagian
digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa
keluar.[20] Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan
di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di
sitosol.[20] Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk
sukrosa.[20][43]Siklus Hatch-Slack
Siklus Hatch-SlackBerdasarkan cara memproduksi glukosa, tumbuhan
dapat dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4.[44] Tumbuhan C3
merupakan tumbuhan yang berasal dari daerah subtropis.[44] Tumbuhan
ini menghasilkan glukosa dengan pengolahan CO2 melalui siklus
Calvin, yang melibatkan enzim Rubisco sebagai penambat
CO2.[44]Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP untuk menghasilkan molekul
glukosa.[44] Namun, ATP ini dapat terpakai sia-sia tanpa
dihasilkannya glukosa.[45] Hal ini dapat terjadi jika ada
fotorespirasi, di mana enzim Rubisco tidak menambat CO2 tetapi
menambat O2.[45] Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan
di daerah tropis.[45] Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam
pengolahan CO2 menjadi glukosa.[45]Enzim phosphophenol pyruvat
carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara
dan kemudian akan menjadi oksaloasetat.[45] Oksaloasetat akan
diubah menjadi malat.[45] Malat akan terkarboksilasi menjadi
piruvat dan CO2.[45] Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan
CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel
bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP.[45] Proses ini dinamakan
siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil.[46] Dalam
keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.[46]Urutan dan kinetika
Proses forosintesis terjadi melalui empat
tahap:[6]TahapPenjelasanSkala waktu
1Perpindahan energi pada klorofil antena (membran
tilakoid)femtodetik sampai pikodetik
2Perpindahan elektorn pada reaksi fotokimia (membran
tilakoid)pikodetik sampai nanodetik
3Rantai perpindahan elektron dan sintesis ATP (membran
tilakoid)mikrodetik sampai millidetik
4Fiksasi karbon dan ekspor produk stabilmillidetik sampai
detik
Efisiensi Artikel utama untuk bagian ini adalah: Efisiensi
fotosintesisTumbuhan biasanya mengubah cahaya menjadi energi kimia
dengan efisiensi fotosintesis sekitar 36%.[47] Efisiensi
fotosintesis yang sebenarnya, beragam tergantung pada frekuensi
cahaya yang diserap, suhu dan jumlah karbondioksida di atmosfer,
dan dapat bervariasi mulai dari 0.1% sampai 8%.[48] Sebagai
perbadningan, panel surya mengubah cahaya menjadi energi listrik
dengan efisiensi ekitar 6-20% untuk panel yang diproduksi massal,
dan di atas 40% untuk panel laboratoium.Evolusi Sistem fotosintesis
awal, seperti misalnya pada bakteri sulfur hijau dan bakteri sulfur
ungu serta baktero nonsulfur hujau dan bakteri nonsulfur ungu,
dipercaya sebagai anoksigenik, menggunakan beragam molekul sebagai
donor elektron. Bakteri sulfur hijau dan ungu dipercaya menggunakan
hidrogen dan sulfur sebagai donor elektron. Bakteri nonsulfur hijau
menggunakan beragam asam amino dan asam organik lainnya. Bakteri
nonsulfur ungu menggunakan beragam molekuk organik nonrinci.
Penggunaan molekuk-molekul ini konsisten dengan bukti geologi bahwa
atmosfer sangat terkurangi pada masa itu.[rujukan?]Fosil yang
dipercaya sebagai organisme fotosintesis filamen diperirakan
berasal dari 3,4 miliar tahun silam.[49][50]Sumber utama oksigen di
atmosfer adalah fotosintesis oksigen, dan kemunculan pertamanya
seringkali disebut sebagai katastropi oksigen. Bukti geologis
menunjukkan bahwa fotosintesis oksigen, seperti misalnya pada
cyanobacteria, menjadi penting selama era Paleoproterozoikum
sekitar 2 miliar tahun silam. Fotosintesis modern pada Tumbuhan dan
sebagian besar prokariota fotosintesis menghasilkan oksigen.
Fotosintesis oksigen menggunakan air sebagai donor elektron, yang
teroksidasi menjadi oksigen molekuker (O2) di pusat reaksi
fotosintesis.Simbiosis dan asal mula kloroplas Beberapa kelompok
hewan membentuk hubungan simbiosis dengan alga fotosintesis. Ini
banyak terdapat pada koral, spons, dan anemon laut. Diperkirakan
bahwa ini adalah akibat dari rangka tubuh mereka yang cukup
sederhana dan area permukaan tubuh yang luas dibandingkan volume
tubuh mereka.[51] Selain itu, beberapa moluska, yaitu Elysia
viridis dan Elysia chlorotica, juga memiliki hubungan simbiosis
dengan kloroplas yang mereka ambil dari alga yang mereka makan dan
kemudian disimpan di dalam tubuh mereka. Ini memungkinkan moluska
bertahan hidup hanya dengan melakukan fotosintesis selama beberapa
bulan pada suatu waktu.[52][53] Beberapa gen dari nukleus sel
Tumbuhan ini ditransfer ke siput sehingga kloroplas dapat disuplai
dengan protein yang mereka gunakan untuk bertahan hidup.[54]Bentuk
simbiosis yang bahkan lebih dekat dapat menjelaskan asal usul
kloroplas. Kloroplas mungkin memiliki banyak kesamaaan dengan
bakteri fotosintesis, termasuk kromosom bundar, ribosom berjenis
prokariota, dan protein serupa di pusat reaksi
fotosintesis.[55][56] Teori endosimbiotik menunjukkan bahwa bakteri
fotosintesis didapat (melalui endositosis) oleh sel Eukariota untuk
membentuk sel Tumbuhan awal. Dengan demikian, kloroplas kemungkinan
merupakan bakteri fotosintesis yang beradaptasi untuk hidup di
dalam sel Tumbuhan. Seperti mitokondria, kloroplas masih memiliki
DNA mereka sendiri, terpisah dari DNA nukleus pada sel inang
Tumbuhan mereka dan gen dalam DNA kloroplas ini mirip dengan yang
terdapat pada cyanobacteria.[57] DNA di kloroplas menyandi untuk
protein redoks seperti pusat reaksi fotosintesis. Hipotesis CoRR
mengusulkan bahwa lokasi Co-lokasi ni diperlukan untuk Regulasi
Redoks.Cyanobacteria dan evolus fotosintesis Kapasitas biokimia
untuk menggunakan air sebagai sumber elektron dalam fotosintesis
berevolusi sekali, pada nenek moyang bersama dari cyanobacteria
yang masih ada. Rekaman geologi mengindikasikan bahwa peritiwa
perubahan ini terjadi pada awal sejarah Bumi, setidaknya 24502320
juta tahun silam, bahkan diperkirakan jauh lebih awal dari itu.[58]
Bukti yang tersedia dari studi geologi mengenai batu sedimen
Archean (>2500 juta tahun silam) mengindikasikan bahwa kehidupan
tersebut ada sekitar 3500 juta tahun lalu, namun pertanyaan
mengenai kapan fotosintesis oksigen berevolusi masih belum
terjawab. Jendela patologi yang jelas untuk evolusi cyanobacteria
terbuka sekitar 200 juta tahun silam, mengungapkan biota bakteri
biru-hijau yang sudah beragam. Cyanobacteria tetap menjadi produsen
primer utama di sepanjang masa Eon Pretozoikum (2500543 juta tahun
silam), sebagian karena struktur redoks di laut lebih memudahkan
fotoautotrof yang mampu melakukan fiksasi nirogen.[rujukan?] Alga
hijau mengikuti hijau-biru sebagai produsen utama di rak
kontinental dekat dengan akhir masa Pretozoikum, namun hanya dengan
radiasi dinoflagelata, kokolitoforid, dan diatom pada masa
Messozoikum (251-65 juta tahun silam) produksi primer pada perairan
tonjolan kelautan mulai memiliki bentuk modernnya. Cyanobacteria
tetap menjadi penting bagi ekosistem laut sebagai produsen utama
dalam pilin samudra, sebagai agen fiksasi nitrogen biologis, dan,
dalam bentuk yang termodifikasi, sebagai plastid alga
laut.[59]Sebuah studi tahun 2010 oleh para peneliti di Universitas
Tel Aviv menemukan bahwa hornet oriental (Vespa orientalis)
mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik menggunakan suatu
pigmen yang disebut xantopterin. Ini merupakan bukti ilmiah pertama
mengenai anggota kerajaan hewan yang melakukan
fotosintesis.[60]Faktor penentu laju fotosintesis Proses
fotosintesis dipengaruhi beberapa faktor yaitu faktor yang dapat
memengaruhi secara langsung seperti kondisi lingkungan maupun
faktor yang tidak memengaruhi secara langsung seperti terganggunya
beberapa fungsi organ yang penting bagi proses fotosintesis.[1]
Proses fotosintesis sebenarnya peka terhadap beberapa kondisi
lingkungan meliputi kehadiran cahaya Matahari, suhu lingkungan,
konsentrasi karbondioksida (CO2).[1] Faktor lingkungan tersebut
dikenal juga sebagai faktor pembatas dan berpengaruh secara
langsung bagi laju fotosintesis.[61]Faktor pembatas tersebut dapat
mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun
kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya
faktor-faktor pembatas tersebut sangat memengaruhi laju
fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum
fotosintesis.[61] Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi
karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi memengaruhi
fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak
langsung ikut memengaruhi laju fotosintesis.[62]Berikut adalah
beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis[62]: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.Intensitas cahaya (pancaran), panjang
gelombang dan suhu Pada awal abad ke-120, Frederick Frost Blackman
bersama dengan Albert Einstein menyelidiki pengaruh intensitas
cahaya (pemancaran) dan suhu terhadap tingkat asimilasi karbon.
Pada suhu tetap, tingkat asimilasi karbon beragam dengan
pemancaran, pada awalnya meningkat seiring peningkatan pemancaran.
Akan tetapi, pada tingkat pemancaran yang lebih tinggi, hubungan
ini tidak berlangsung lama dan tingkat asimilasi karbon menjadi
konstan. Pada pemancaran tetap, tingkat asimilasi karbon meningkat
seiring suhu meningkat pada cakupan terbatas. Pengaruh ini dapat
dilihat hanya pada tingkat pemancaran yang tinggi. Pada pemancaran
yang rendah, peningkatan suhu hanya memberikan sedikit pengaruh
terhadap tingkat asimilasi karbon.Dua eksperimen ini menggambarkan
poin penting: Pertama, dari penelitian ini diketahui bahwa, secara
umum, reaksi fotokimia tidak dipengaruhi oleh suhu. Akan tetapi,
percobaan ini menunjukkan dengan jelas bahwa suhu mempengaruhi
tingkat asimilasi karbon, jadi pasti ada dua rangkaian reaksi pada
proses lengkap asimilasi karbon. Ini adalah tahap 'fotokimia'
bergantung cahaya dan tahap bergantung suhu tapi tak bergantung
udara. Yang kedua, percobaan Blackman menunjukkan konsep faktor
pembatas. Faktor pembatas lainnya adalah panjang gelombang cahaya.
Cyanobacteria, yang hidup beberapa meter di bawah tanah tidak dapat
memperoleh panjang gelombang yang tepat yang diperlukan untuk
menghasilkan pemisahan bertenaga fotoinduksi pada pigmen
fotosintesis konvensional. Untuk mengatasi permasalahan ini,
serangkaian protein dengan pigmen-pigmen berbeda mengelilingi pusat
reaksi. Unit ini disebut fikobilisome.Tingkat karbondioksi dan
fotorespirasi Ketika konsentrasi karbondioksi meningkat, tingkat
yang mana gula dihasilkan oleh reaksi bergantung cahaya meningkat
hingga dibatasi oleh faktor-faktor lainnya. RuBisCO, enzim yang
mengkat karbondioksida pada reaksi bebas cahaya, memiliki afinitas
pengikatan untuk karbon dan oksigen. Ketika konsentrasi
karbondioksida tinggi, RuBisCO akan memfiksasi karbondioksida. Akan
tetapi, jika konsentrasi karbondioksida rendah, RuBisCO akan
mengikat oksigen dan bukan karbondioksida. Proses ini, yang dsiebut
fotorespirasi, menggunakan energi, tapi tidak menghasilkan
gula.Aktivitas oksigenase RuBisCO tidak menguntungkan bagi Tumbuhan
karena beberapa alasan berikut:1. Salah satu produk aktivitas
oksigenasi adalah fosfoglikolat (2 karbon) dan bukannya
3-fosfogliserat (3 karbon). Fosfoglikolat tidak dapat dimetabolisme
oleh siklus Calvin-Benson dan menunjukkan karbon yang hilang dari
sklus tersebut. Aktivitas oksigenasi yang tinggi, dengan demikian,
menguras gula yang diperlukan untuk mengolah kembali ribulose
5-bisfosfat dan untuk keberlangsungan siklus Calvin-Benson.2.
Fosfoglikolat dimetabolisme dengan cepat menjadi glikolat yang
beracun bagi Tumbuhan pada konsentrasi yang tinggi. Ini menghambat
fotosintesis.3. Menyimpan Glikolat secara energi merupakan proses
yang mahal yang menggunakan jalur glikolat, dan hanya 75% dari
karbon yang dikembalikan pada siklus Calvin-Benson sebagai
3-fosfogliserat. Reaksi ini juga menghasilkan ammonia (NH3), yang
dapat berdifusi keluar dari Tumbuhan, berujung pada hilangnya
nitrogen.Ringkasan sederhananya adalah sebagai berikut:2 glikolat +
ATP 3-fosfogliserat + karbondioksida + ADP + NH3Penggunaan jalur
untuk produk dari aktivitas oksigenase RuBisCO oxygenase lebih
dikenal sebagai fotorespirasi, karena dicirikan dengan konsumsi
oksigen bergantung pada cahaya dan pelepasan
karbondioksidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis
