Fotosintesis adalah proses biologis krusial yang menopang hampir seluruh kehidupan di Bumi. Melalui proses ini, tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa, melepaskan oksigen sebagai produk sampingan. Memahami fotosintesis sangat penting dalam biologi, karena mencakup konsep-konsep dasar seperti struktur sel, metabolisme energi, dan ekologi. Kumpulan soal ini dirancang untuk menguji dan memperdalam pemahaman Anda tentang fotosintesis, mulai dari reaksi terang dan gelap, peran klorofil dan kloroplas, hingga faktor-faktor yang memengaruhi laju fotosintesis. Dengan berbagai format soal seperti pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan mencocokkan, Anda akan mendapatkan latihan komprehensif untuk persiapan ujian atau memperkuat pengetahuan Anda dalam materi biologi fotosintesis.
Contoh Soal dan Pembahasan
A. Pilihan Ganda
- Proses fotosintesis sebagian besar terjadi pada organel sel yang disebut…
- Mitokondria
- Ribosom
- Nukleus
- Kloroplas
Jawaban: Kloroplas
Pembahasan: Kloroplas adalah organel spesifik pada sel tumbuhan dan alga yang mengandung pigmen klorofil dan menjadi tempat berlangsungnya fotosintesis.
- Reaksi terang dalam fotosintesis menghasilkan…
- Glukosa dan O₂
- ATP, NADPH, dan H₂O
- ATP, NADPH, dan O₂
- Karbon dioksida dan air
Jawaban: ATP, NADPH, dan O₂
Pembahasan: Reaksi terang yang terjadi di membran tilakoid menghasilkan ATP dan NADPH yang akan digunakan dalam reaksi gelap, serta O₂ sebagai produk sampingan dari pemecahan air (fotolisis).
- Pigmen fotosintetik utama yang menyerap energi cahaya adalah…
- Karotenoid
- Antosianin
- Fikosianin
- Klorofil
Jawaban: Klorofil
Pembahasan: Klorofil adalah pigmen hijau yang terdapat dalam kloroplas dan berfungsi untuk menyerap energi cahaya matahari, terutama pada spektrum merah dan biru.
- Gas yang diserap tumbuhan dari atmosfer untuk digunakan dalam fotosintesis adalah…
- Oksigen (O₂)
- Nitrogen (N₂)
- Karbon dioksida (CO₂)
- Hidrogen (H₂)
Jawaban: Karbon dioksida (CO₂)
Pembahasan: Karbon dioksida adalah salah satu reaktan utama dalam fotosintesis, yang kemudian akan diubah menjadi glukosa dalam siklus Calvin.
- Produk utama dari reaksi gelap (siklus Calvin) adalah…
- Air
- Oksigen
- ATP
- Glukosa
Jawaban: Glukosa
Pembahasan: Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH dari reaksi terang untuk memfiksasi karbon dioksida dan mengubahnya menjadi gula sederhana seperti glukosa.
- Tempat berlangsungnya reaksi gelap fotosintesis adalah…
- Membran tilakoid
- Grana
- Stroma
- Krista
Jawaban: Stroma
Pembahasan: Stroma adalah cairan di dalam kloroplas yang menjadi lokasi terjadinya reaksi gelap (siklus Calvin), di mana CO₂ diubah menjadi glukosa.
- Faktor eksternal berikut yang TIDAK memengaruhi laju fotosintesis adalah…
- Suhu
- Intensitas cahaya
- Konsentrasi CO₂
- Jenis tanah
Jawaban: Jenis tanah
Pembahasan: Jenis tanah tidak secara langsung memengaruhi laju fotosintesis, meskipun ketersediaan nutrisi di tanah dapat memengaruhi pertumbuhan tanaman secara keseluruhan. Suhu, intensitas cahaya, dan konsentrasi CO₂ adalah faktor langsung yang memengaruhi laju fotosintesis.
- Manakah pernyataan yang benar mengenai fotosistem I (PSI) dan fotosistem II (PSII)?
- Keduanya hanya ditemukan pada sel hewan.
- PSI terlibat dalam reaksi gelap, PSII dalam reaksi terang.
- PSI menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan PSII pada 680 nm.
- Keduanya hanya berperan dalam produksi oksigen.
Jawaban: PSI menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan PSII pada 680 nm.
Pembahasan: Fotosistem II (P680) paling efektif menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm, sementara Fotosistem I (P700) paling efektif pada 700 nm.
- Apa peran air (H₂O) dalam reaksi terang fotosintesis?
- Sebagai sumber karbon untuk glukosa
- Mengangkut glukosa ke seluruh tumbuhan
- Sebagai donor elektron dan sumber O₂
- Membantu menyerap energi cahaya
Jawaban: Sebagai donor elektron dan sumber O₂
Pembahasan: Air dipecah dalam proses fotolisis, melepaskan elektron yang menggantikan elektron yang hilang dari P680 (PSII), proton (H⁺), dan gas oksigen (O₂).
- Senyawa yang pertama kali dibentuk dalam siklus Calvin pada tumbuhan C3 adalah…
- Glukosa
- Asam oksaloasetat (OAA)
- Asam 3-fosfogliserat (3-PGA)
- PEP (fosfoenolpiruvat)
Jawaban: Asam 3-fosfogliserat (3-PGA)
Pembahasan: Pada tumbuhan C3, CO₂ difiksasi oleh RuBP (ribulosa-1,5-bisfosfat) dengan bantuan enzim RuBisCO, membentuk senyawa berkarbon 3 yaitu asam 3-fosfogliserat (3-PGA).
- Tumbuhan CAM (Crassulacean Acid Metabolism) memiliki adaptasi khusus dalam fotosintesis untuk…
- Melakukan fotosintesis hanya pada malam hari
- Membuka stomata pada malam hari dan menutupnya pada siang hari
- Memiliki daun yang sangat lebar untuk menangkap cahaya
- Tidak memerlukan air sama sekali untuk fotosintesis
Jawaban: Membuka stomata pada malam hari dan menutupnya pada siang hari
Pembahasan: Tumbuhan CAM beradaptasi di lingkungan kering dengan membuka stomata pada malam hari untuk mengambil CO₂, menyimpannya sebagai asam organik, dan menutup stomata pada siang hari untuk mengurangi transpirasi.
- Enzim penting yang berperan dalam fiksasi CO₂ pada siklus Calvin adalah…
- Amilase
- Pepsin
- RuBisCO
- Lipase
Jawaban: RuBisCO
Pembahasan: RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfat karboksilase/oksigenase) adalah enzim yang mengkatalisis fiksasi CO₂ ke RuBP pada tahap awal siklus Calvin.
- Peristiwa fotolisis air terjadi pada…
- Fotosistem I
- Fotosistem II
- Stroma
- Antena kompleks
Jawaban: Fotosistem II
Pembahasan: Fotolisis air adalah proses pemecahan molekul air oleh energi cahaya, yang terjadi di kompleks Fotosistem II (PSII) di membran tilakoid.
- Klorofil paling banyak menyerap spektrum cahaya…
- Hijau dan kuning
- Merah dan oranye
- Biru dan merah
- Ungu dan infra merah
Jawaban: Biru dan merah
Pembahasan: Klorofil menyerap cahaya paling kuat pada spektrum biru-ungu dan merah, sementara memantulkan cahaya hijau, itulah mengapa tumbuhan tampak hijau.
- Dalam reaksi terang siklik, hanya Fotosistem I yang terlibat, dan hasilnya adalah…
- ATP dan NADPH
- Hanya ATP
- Hanya NADPH
- O₂ dan glukosa
Jawaban: Hanya ATP
Pembahasan: Reaksi terang siklik hanya melibatkan Fotosistem I dan menghasilkan ATP, tetapi tidak menghasilkan NADPH maupun oksigen.
- Mengapa tumbuhan tampak hijau?
- Karena pigmen karotenoid menyerap cahaya hijau
- Karena pigmen klorofil memantulkan cahaya hijau
- Karena fotosintesis hanya menggunakan cahaya hijau
- Karena klorofil menghasilkan cahaya hijau
Jawaban: Karena pigmen klorofil memantulkan cahaya hijau
Pembahasan: Klorofil menyerap sebagian besar spektrum cahaya merah dan biru, tetapi memantulkan cahaya hijau, sehingga daun tumbuhan terlihat hijau.
- Pada siklus Calvin, tahap reduksi melibatkan penggunaan…
- CO₂ dan H₂O
- Glukosa
- ATP dan NADPH
- O₂
Jawaban: ATP dan NADPH
Pembahasan: Pada tahap reduksi siklus Calvin, 3-PGA diubah menjadi G3P (gliseraldehida-3-fosfat) dengan menggunakan energi dari ATP dan elektron dari NADPH yang dihasilkan selama reaksi terang.
- Faktor internal yang memengaruhi fotosintesis adalah…
- Suhu lingkungan
- Intensitas cahaya
- Konsentrasi CO₂
- Jumlah klorofil
Jawaban: Jumlah klorofil
Pembahasan: Jumlah klorofil adalah faktor internal karena berkaitan dengan struktur dan komposisi tumbuhan itu sendiri. Semakin banyak klorofil, semakin banyak energi cahaya yang dapat diserap.
- Perbedaan utama antara fotosintesis C3 dan C4 terletak pada…
- Jenis pigmen fotosintetik
- Tempat terjadinya reaksi terang
- Enzim fiksasi CO₂ pertama dan senyawa berkarbon awal yang terbentuk
- Kebutuhan air
Jawaban: Enzim fiksasi CO₂ pertama dan senyawa berkarbon awal yang terbentuk
Pembahasan: Pada tumbuhan C4, CO₂ pertama kali difiksasi oleh PEP karboksilase membentuk senyawa C4 (asam oksaloasetat), sedangkan pada C3 oleh RuBisCO membentuk senyawa C3 (3-PGA).
- Pada kondisi intensitas cahaya sangat tinggi, mengapa laju fotosintesis bisa menurun?
- Kekurangan CO₂
- Kelebihan air
- Terjadi fotoinhibisi atau kerusakan pigmen
- Suhu menjadi terlalu rendah
Jawaban: Terjadi fotoinhibisi atau kerusakan pigmen
Pembahasan: Intensitas cahaya yang terlalu tinggi dapat menyebabkan fotoinhibisi, yaitu kerusakan pada sistem fotosintetik, termasuk pigmen klorofil, yang mengakibatkan penurunan laju fotosintesis.
B. Isian Singkat
- Fotosintesis secara umum dapat ditulis dalam persamaan reaksi: 6CO₂ + 6H₂O + Energi Cahaya → ____________ + 6O₂.
Jawaban: C₆H₁₂O₆ (glukosa) - Bagian kloroplas yang berbentuk tumpukan kantung-kantung pipih adalah…
Jawaban: Grana - Elektron yang dilepaskan dari Fotosistem II digantikan oleh elektron dari molekul…
Jawaban: Air (H₂O) - Produk sampingan dari fotosintesis yang sangat penting bagi kehidupan di Bumi adalah gas…
Jawaban: Oksigen (O₂) - ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang digunakan dalam siklus ____________ untuk mereduksi CO₂ menjadi gula.
Jawaban: Calvin
C. Uraian
- Jelaskan perbedaan mendasar antara reaksi terang dan reaksi gelap dalam fotosintesis, termasuk lokasi dan produk utamanya.
Jawaban/Pembahasan:
Reaksi terang terjadi di membran tilakoid dalam grana kloroplas. Membutuhkan cahaya dan air, menghasilkan ATP, NADPH, dan O₂. ATP dan NADPH adalah energi kimia dan pembawa elektron. O₂ adalah produk sampingan dari fotolisis air. Reaksi gelap (siklus Calvin) terjadi di stroma kloroplas. Tidak memerlukan cahaya secara langsung, tetapi menggunakan ATP dan NADPH dari reaksi terang. Reaktan utamanya adalah CO₂, dan produk akhirnya adalah glukosa (gula sederhana). - Bagaimana peran enzim RuBisCO dalam fotosintesis, dan apa yang terjadi jika enzim ini ‘salah’ berikatan dengan oksigen?
Jawaban/Pembahasan:
Enzim RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfat karboksilase/oksigenase) adalah enzim kunci yang mengkatalisis fiksasi CO₂ ke RuBP (ribulosa-1,5-bisfosfat) pada tahap awal siklus Calvin. Jika RuBisCO berikatan dengan O₂ (bukan CO₂), peristiwa ini disebut fotorespirasi. Fotorespirasi adalah proses yang tidak efisien karena mengonsumsi energi (ATP) dan melepaskan CO₂ tanpa menghasilkan gula, sehingga menurunkan efisiensi fotosintesis, terutama pada suhu tinggi dan konsentrasi CO₂ rendah. - Sebutkan dan jelaskan tiga faktor utama yang memengaruhi laju fotosintesis.
Jawaban/Pembahasan:
1. Intensitas Cahaya: Semakin tinggi intensitas cahaya hingga titik jenuh tertentu, semakin cepat laju fotosintesis karena lebih banyak energi cahaya yang tersedia untuk reaksi terang. Setelah titik jenuh, peningkatan cahaya tidak lagi meningkatkan laju, bahkan bisa merusak (fotoinhibisi).
2. Konsentrasi Karbon Dioksida (CO₂): CO₂ adalah salah satu reaktan utama. Peningkatan konsentrasi CO₂ (hingga batas tertentu) akan meningkatkan laju fotosintesis. Jika CO₂ terbatas, laju fotosintesis akan melambat.
3. Suhu: Fotosintesis melibatkan banyak reaksi enzimatik. Ada suhu optimum untuk kerja enzim. Pada suhu terlalu rendah atau terlalu tinggi, aktivitas enzim menurun, sehingga laju fotosintesis juga menurun. - Jelaskan mekanisme adaptasi fotosintesis pada tumbuhan C4 dan mengapa adaptasi ini menguntungkan di lingkungan panas dan kering.
Jawaban/Pembahasan:
Tumbuhan C4 memiliki anatomi daun Kranz, dengan sel mesofil dan sel seludang pembuluh yang terpisah. CO₂ pertama kali difiksasi di sel mesofil oleh enzim PEP karboksilase (yang memiliki afinitas tinggi terhadap CO₂ dan tidak berikatan dengan O₂) menjadi asam berkarbon empat (misalnya asam oksaloasetat atau malat). Asam ini kemudian diangkut ke sel seludang pembuluh, di mana CO₂ dilepaskan dan kemudian masuk ke siklus Calvin dengan bantuan RuBisCO. Adaptasi ini menguntungkan di lingkungan panas dan kering karena: 1) PEP karboksilase dapat memfiksasi CO₂ pada konsentrasi rendah, sehingga stomata tidak perlu terbuka lebar untuk waktu yang lama (mengurangi transpirasi). 2) Konsentrasi CO₂ yang tinggi di sekitar RuBisCO dalam sel seludang pembuluh meminimalkan fotorespirasi, sehingga meningkatkan efisiensi fotosintesis pada suhu tinggi. - Mengapa fotosintesis disebut sebagai ‘jantung’ ekosistem?
Jawaban/Pembahasan:
Fotosintesis disebut ‘jantung’ ekosistem karena merupakan dasar dari hampir semua rantai makanan di Bumi. Organisme fotosintetik (produsen) mengubah energi matahari menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa, yang kemudian menjadi sumber energi bagi konsumen primer (herbivora), yang selanjutnya dimakan oleh konsumen sekunder dan seterusnya. Selain itu, fotosintesis menghasilkan oksigen (O₂) yang esensial untuk respirasi aerobik sebagian besar makhluk hidup. Tanpa fotosintesis, pasokan makanan dan oksigen akan habis, dan sebagian besar kehidupan di Bumi tidak akan bisa bertahan.
D. Mencocokkan
- Cocokkan istilah-istilah berikut dengan definisinya yang tepat.
- Klorofil — Pigmen hijau penyerap cahaya
- Tilakoid — Kantung pipih tempat reaksi terang
- Stroma — Cairan kloroplas tempat reaksi gelap
- Fotolisis — Pemecahan air oleh cahaya
- RuBisCO — Enzim fiksasi CO₂ utama pada C3
- Pasangkan komponen fotosintesis dengan perannya.
- CO₂ — Sumber karbon untuk glukosa
- H₂O — Donor elektron dan sumber O₂
- ATP — Sumber energi kimia
- NADPH — Pembawa elektron berenergi tinggi
- O₂ — Produk sampingan yang dilepaskan