Cara kerja fotosintesis
Pada 1600-an, Jan Baptist van Helmont menanam dedalu dalam 200 pon tanah kering; setelah lima tahun, massa pohon bertambah 164 pon dan tanah kehilangan sekitar 2 ounce.
Dari mana pohon memperoleh massanya?
Jika diminta menebak asal kayu pohon, tanah tampaknya jawaban yang jelas. Van Helmont menguji gagasan itu. Ia mengeringkan 200 pon tanah dalam oven, menanam tunas dedalu seberat lima pon, lalu menyiramnya hanya dengan air hujan atau air suling selama lima tahun. Pohon itu kemudian berbobot sekitar 169 pon dan 3 ounce, tetapi tanah yang dikeringkan kembali hanya berkurang sekitar 2 ounce dari 200 pon. Ia menyimpulkan bahwa kayu, kulit batang, dan akar berasal dari air saja.
Kesimpulannya baru separuh benar. Air memang masuk ke tumbuhan, tetapi sebagian besar massa kering pohon berupa karbon, dan karbon itu berasal dari udara. Tumbuhan, alga, dan sianobakteri mengambil gas karbon dioksida yang berenergi rendah, lalu menggunakan energi sinar matahari untuk membentuk gula yang berenergi tinggi. Dalam OpenStax Biology, organisme ini disebut fotoautotrof, yaitu pembuat makanan sendiri yang menggunakan cahaya. Hewan, jamur, dan sebagian besar bakteri adalah heterotrof: mereka hidup dari gula yang mula-mula dibuat melalui fotosintesis.
Reaksi keseluruhannya biasanya ditulis 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ dengan cahaya sebagai sumber energi. Enam molekul karbon dioksida dan enam molekul air menjadi satu molekul glukosa dan enam molekul oksigen. Persamaannya tampak sederhana, tetapi proses sebenarnya melalui banyak tahap dengan molekul perantara yang berumur singkat.
- 1600-an: Van Helmont menimbang dedalu dan tanahnya selama lima tahun.
- 1771: Priestley: setangkai mint memulihkan udara yang telah digunakan lilin.
- 1779: Ingenhousz: hanya dalam cahaya, hanya bagian hijau.
- 1782: Terbukti bahwa oksigen terbentuk dengan menggunakan fixed air (karbon dioksida).
- 1905: Blackman: faktor pembatas.
Di dalam kloroplas
Pada daun, fotosintesis terutama berlangsung di lapisan tengah, mesofil, di dalam organel bernama kloroplas. Kloroplas memiliki membran luar dan dalam. Di dalamnya terdapat cakram pipih bernama tilakoid yang bertumpuk membentuk grana, dengan cairan bernama stroma di sekelilingnya. Klorofil berada pada membran tilakoid. Klorofil a menyerap cahaya biru dan merah dari kedua ujung rentang cahaya tampak (400 hingga 700 nanometer) dan memantulkan hijau, sehingga daun tampak hijau.
Dua tahap
Reaksi terang berlangsung pada membran tilakoid. Energi cahaya diteruskan dari satu pigmen ke pigmen lain, dengan 300 hingga 400 molekul klorofil pada setiap antena, menuju pusat reaksi. Di sana, energi melepaskan elektron, dan elektron yang hilang diganti melalui pemecahan air. Dari pemecahan itulah oksigen berasal. Energi disimpan sementara dalam dua molekul pembawa, ATP dan NADPH. Sekitar 10 persen oksigen digunakan oleh mitokondria daun sendiri; sisanya dilepaskan ke udara.
Tahap kedua, siklus Calvin, berlangsung di stroma. Enzim bernama RuBisCO mengikatkan satu molekul karbon dioksida pada gula berkarbon lima, RuBP, dan hasilnya terpecah menjadi dua molekul berkarbon tiga. ATP dan NADPH kemudian mengubahnya menjadi gula bernama G3P. Setiap putaran siklus hanya memfiksasi satu karbon, sehingga diperlukan tiga putaran untuk mengeluarkan satu G3P dan enam putaran untuk menyediakan cukup karbon bagi satu glukosa. Istilah lama "reaksi gelap" menyesatkan: seolah-olah siklus hanya berlangsung pada malam hari atau tanpa cahaya, padahal siklus membutuhkan ATP dan NADPH yang dibuat dalam reaksi terang.
Seret untuk memutar. Gulir atau rapatkan dan renggangkan dua jari untuk mengatur zoom.
- Tumbuhan, alga, dan sianobakteri membentuk gula dari CO₂ dan air dengan menggunakan cahaya.
- 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
- Reaksi terang: membran tilakoid, air dipecah, O₂ dilepaskan, ATP dan NADPH dibuat.
- Siklus Calvin: stroma, RuBisCO memfiksasi CO₂, tiga putaran per G3P, enam per glukosa.
| Fotoautotrof | Organisme yang membuat makanannya sendiri dengan menggunakan cahaya. |
| Kloroplas | Organel tempat fotosintesis berlangsung. |
| Tilakoid | Cakram membran pipih yang mengandung klorofil; tumpukannya disebut grana. |
| Stroma | Cairan di sekitar grana, tempat siklus Calvin. |
| RuBisCO | Enzim yang memfiksasi CO₂ pada RuBP. |
| G3P | Gula berkarbon tiga yang dibuat melalui siklus Calvin. |
- Dari mana sebagian besar massa kering pohon berasal?
- Karbon dioksida dari udara
- Mineral dari tanah
- Sinar matahari itu sendiri
- Oksigen dari udara
- Dedalu van Helmont tumbuh dari 5 pon menjadi sekitar 169 pon. Berapa pon pertambahan massanya (abaikan 3 ounce)?
- Tanah kehilangan sekitar 2 ounce (1 pon = 16 ounce). Berapa kali pertambahan massa pohon sebesar 164 pon dibandingkan kehilangan massa tanah?
- Gas mana yang dipulihkan oleh setangkai mint Priestley sehingga lilin dapat menyala lagi?
- Oksigen
- Karbon dioksida
- Nitrogen
- Uap air
- Apa yang ditambahkan Ingenhousz pada 1779?
- Tumbuhan memulihkan udara hanya dalam cahaya dan hanya melalui bagian hijau
- Tumbuhan menyerap karbon dioksida
- Air dipecah dalam fotosintesis
- Siklus Calvin
- Di mana reaksi terang berlangsung?
- Membran tilakoid
- Stroma
- Dinding sel
- Nukleus
- Oksigen yang dilepaskan tumbuhan berasal dari molekul apa?
- Air
- Karbon dioksida
- Glukosa
- ATP
- Berapa putaran siklus Calvin yang menyediakan karbon untuk satu molekul glukosa?
- Mengapa daun tampak hijau?
- Klorofil menyerap cahaya biru dan merah serta memantulkan hijau
- Klorofil menyerap cahaya hijau
- Daun memancarkan cahaya hijau
- Karotenoid menyerap cahaya merah
- Mengapa "reaksi gelap" kini dianggap nama yang kurang tepat untuk siklus Calvin?
- Membutuhkan ATP dan NADPH dari reaksi terang, sehingga tidak berlangsung secara mandiri tanpa cahaya
- Hanya terjadi pada malam hari
- Menghasilkan cahaya
- Terjadi di luar kloroplas
Sumber kursus ini (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
Diperiksa: 2026-10-17