Pengantar: Memahami Fotosintesis dan Kemosintesis
Selamat datang di panduan lengkap latihan soal biologi kami yang membahas tuntas proses fotosintesis dan kemosintesis! Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda memahami dua jalur utama pembentukan energi pada organisme hidup. Fotosintesis, proses vital yang dilakukan oleh tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri, mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa, melepaskan oksigen sebagai produk samping. Ini adalah fondasi dari hampir semua ekosistem di Bumi. Di sisi lain, kemosintesis adalah proses di mana organisme tertentu, terutama bakteri kemoautotrof, menghasilkan makanan organik mereka sendiri dengan memanfaatkan energi dari reaksi kimia senyawa anorganik, sering ditemukan di lingkungan ekstrem seperti dasar laut. Melalui serangkaian soal pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan menjodohkan, Anda akan diuji dan diperkuat pemahamannya tentang tahap-tahap, reaktan, produk, serta perbedaan mendasar antara kedua proses ini. Siapkan diri Anda untuk menguasai materi krusial biologi ini!
I. Soal Pilihan Ganda (Multiple Choice)
- Reaktan utama yang dibutuhkan dalam proses fotosintesis adalah…
- a. Glukosa dan oksigen
- b. Karbon dioksida dan air
- c. Oksigen dan air
- d. Glukosa dan karbon dioksida
- e. Energi cahaya dan glukosa
Kunci Jawaban: b. Karbon dioksida dan air
Penjelasan: Fotosintesis menggunakan karbon dioksida (CO₂) dari udara dan air (H₂O) dari tanah sebagai reaktan untuk menghasilkan glukosa dan oksigen dengan bantuan energi cahaya. - Produk utama dari reaksi terang fotosintesis adalah…
- a. Glukosa dan oksigen
- b. ATP dan NADPH
- c. Air dan karbon dioksida
- d. RuBP dan PGA
- e. Amilum dan air
Kunci Jawaban: b. ATP dan NADPH
Penjelasan: Reaksi terang fotosintesis menghasilkan ATP (Adenosin Trifosfat) dan NADPH (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat tereduksi), yang kemudian digunakan dalam siklus Calvin (reaksi gelap). - Tempat terjadinya reaksi terang pada fotosintesis adalah…
- a. Stroma
- b. Sitoplasma
- c. Tilakoid
- d. Membran luar kloroplas
- e. Mitokondria
Kunci Jawaban: c. Tilakoid
Penjelasan: Reaksi terang fotosintesis terjadi pada membran tilakoid di dalam kloroplas. - Pigmen fotosintetik utama yang menyerap energi cahaya adalah…
- a. Karotenoid
- b. Fikobilin
- c. Xantofil
- d. Klorofil
- e. Antosianin
Kunci Jawaban: d. Klorofil
Penjelasan: Klorofil adalah pigmen hijau utama pada tumbuhan dan alga yang berperan penting dalam menangkap energi cahaya untuk fotosintesis. - Pada siklus Calvin (reaksi gelap), CO₂ difiksasi oleh molekul…
- a. PGA
- b. RuBP
- c. G3P
- d. PEP
- e. OAA
Kunci Jawaban: b. RuBP
Penjelasan: Karbon dioksida (CO₂) difiksasi atau diikat oleh Ribulosa-1,5-bifosfat (RuBP) dengan bantuan enzim RuBisCO pada tahap pertama siklus Calvin. - Organisme yang melakukan kemosintesis mendapatkan energi dari…
- a. Cahaya matahari
- b. Oksidasi senyawa organik
- c. Oksidasi senyawa anorganik
- d. Respirasi aerob
- e. Glikolisis
Kunci Jawaban: c. Oksidasi senyawa anorganik
Penjelasan: Kemosintesis adalah proses di mana organisme menghasilkan energi dengan mengoksidasi senyawa anorganik seperti H₂S, NH₃, atau Fe²⁺. - Salah satu contoh bakteri yang melakukan kemosintesis adalah bakteri…
- a. Escherichia coli
- b. Lactobacillus acidophilus
- c. Nitrosomonas
- d. Acetobacter aceti
- e. Saccharomyces cerevisiae
Kunci Jawaban: c. Nitrosomonas
Penjelasan: Bakteri Nitrosomonas adalah bakteri nitrifikasi yang mengoksidasi amonia menjadi nitrit, merupakan contoh organisme kemoautotrof. - Proses fotolisis air menghasilkan…
- a. Oksigen, elektron, dan proton
- b. Karbon dioksida, ATP, dan NADPH
- c. Glukosa dan oksigen
- d. Air, ATP, dan NADPH
- e. Elektron dan glukosa
Kunci Jawaban: a. Oksigen, elektron, dan proton
Penjelasan: Fotolisis air (pemecahan molekul air oleh cahaya) pada reaksi terang menghasilkan O₂, elektron (e⁻), dan proton (H⁺). - Manakah pernyataan berikut yang TIDAK benar mengenai fotosintesis?
- a. Terjadi di kloroplas
- b. Membutuhkan energi cahaya
- c. Menghasilkan glukosa dan oksigen
- d. Hanya terjadi pada tumbuhan
- e. Melibatkan reaksi terang dan reaksi gelap
Kunci Jawaban: d. Hanya terjadi pada tumbuhan
Penjelasan: Fotosintesis juga dilakukan oleh alga dan beberapa jenis bakteri (misalnya, sianobakteri), bukan hanya tumbuhan. - Enzim penting yang berperan dalam fiksasi CO₂ pada siklus Calvin adalah…
- a. Amilase
- b. Lipase
- c. Protease
- d. RuBisCO
- e. Helikase
Kunci Jawaban: d. RuBisCO
Penjelasan: Ribulosa-1,5-bifosfat karboksilase/oksigenase (RuBisCO) adalah enzim yang mengkatalisis fiksasi CO₂ ke RuBP di siklus Calvin. - Senyawa yang dioksidasi oleh bakteri belerang (misalnya, Thiobacillus) dalam kemosintesis adalah…
- a. Amonia
- b. Nitrit
- c. Hidrogen sulfida (H₂S)
- d. Metana
- e. Besi (II)
Kunci Jawaban: c. Hidrogen sulfida (H₂S)
Penjelasan: Bakteri belerang kemoautotrof mendapatkan energi dengan mengoksidasi senyawa belerang seperti hidrogen sulfida. - Apa fungsi utama ATP yang dihasilkan pada reaksi terang fotosintesis?
- a. Untuk memecah molekul air
- b. Untuk fiksasi CO₂ pada siklus Calvin
- c. Untuk mereduksi NADP⁺ menjadi NADPH
- d. Untuk membentuk pigmen klorofil
- e. Untuk mengoksidasi glukosa
Kunci Jawaban: b. Untuk fiksasi CO₂ pada siklus Calvin
Penjelasan: ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang digunakan sebagai sumber energi dan pereduksi untuk mengubah CO₂ menjadi gula pada siklus Calvin. - Faktor berikut yang dapat memengaruhi laju fotosintesis, KECUALI…
- a. Intensitas cahaya
- b. Suhu
- c. Konsentrasi CO₂
- d. Jumlah klorofil
- e. Kelembaban udara
Kunci Jawaban: e. Kelembaban udara
Penjelasan: Kelembaban udara secara langsung tidak memengaruhi laju fotosintesis, meskipun kelembaban dapat memengaruhi pembukaan stomata dan ketersediaan air secara tidak langsung. - Fotosistem II (PS II) menyerap cahaya dengan panjang gelombang optimum…
- a. 680 nm
- b. 700 nm
- c. 550 nm
- d. 450 nm
- e. 620 nm
Kunci Jawaban: a. 680 nm
Penjelasan: Fotosistem II (P680) paling efisien menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer. - Fotosistem I (PS I) menyerap cahaya dengan panjang gelombang optimum…
- a. 680 nm
- b. 700 nm
- c. 550 nm
- d. 450 nm
- e. 620 nm
Kunci Jawaban: b. 700 nm
Penjelasan: Fotosistem I (P700) paling efisien menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nanometer. - Hasil akhir dari siklus Calvin yang kemudian dapat diubah menjadi glukosa atau senyawa organik lainnya adalah…
- a. PGA (Asam 3-fosfogliserat)
- b. RuBP (Ribulosa-1,5-bifosfat)
- c. G3P (Gliseraldehida-3-fosfat)
- d. ATP
- e. NADPH
Kunci Jawaban: c. G3P (Gliseraldehida-3-fosfat)
Penjelasan: G3P adalah molekul tiga karbon yang merupakan produk akhir siklus Calvin dan dapat digunakan untuk mensintesis glukosa atau senyawa organik lainnya. - Reaksi gelap fotosintesis disebut juga siklus…
- a. Krebs
- b. Cori
- c. Calvin
- d. Embden-Meyerhof
- e. Urea
Kunci Jawaban: c. Calvin
Penjelasan: Reaksi gelap fotosintesis dikenal sebagai siklus Calvin, di mana CO₂ difiksasi dan direduksi menjadi gula. - Senyawa anorganik yang dioksidasi oleh bakteri nitrat (misalnya, Nitrobacter) dalam kemosintesis adalah…
- a. Amonia
- b. Nitrit (NO₂⁻)
- c. Hidrogen sulfida
- d. Metana
- e. Besi (II)
Kunci Jawaban: b. Nitrit (NO₂⁻)
Penjelasan: Bakteri Nitrobacter mengoksidasi nitrit (NO₂⁻) menjadi nitrat (NO₃⁻) untuk mendapatkan energi dalam proses nitrifikasi. - Apa peran utama air dalam reaksi terang fotosintesis?
- a. Sebagai sumber CO₂
- b. Sebagai akseptor elektron
- c. Sebagai sumber elektron dan proton
- d. Sebagai sumber energi cahaya
- e. Sebagai produk akhir
Kunci Jawaban: c. Sebagai sumber elektron dan proton
Penjelasan: Air dipecah (fotolisis) untuk menyediakan elektron yang menggantikan elektron yang hilang dari P680 dan proton (H⁺) untuk gradien elektrokimia. - Bagian kloroplas yang berbentuk tumpukan koin dan merupakan tempat terjadinya reaksi terang secara keseluruhan disebut…
- a. Stroma
- b. Tilakoid
- c. Grana
- d. Membran dalam
- e. Lamella
Kunci Jawaban: c. Grana
Penjelasan: Grana (plural dari granum) adalah tumpukan tilakoid di dalam kloroplas, tempat terjadinya reaksi terang fotosintesis.
II. Soal Isian Singkat (Short Answer)
- Organisme yang mampu melakukan kemosintesis disebut organisme ________.
Kunci Jawaban: Kemoautotrof - Pada fotosintesis, gas CO₂ masuk melalui pori-pori kecil pada daun yang disebut ________.
Kunci Jawaban: Stomata - Energi cahaya yang diserap oleh klorofil diubah menjadi energi kimia dalam bentuk molekul ________ dan ________.
Kunci Jawaban: ATP, NADPH - Reaksi kemosintesis sering ditemukan pada lingkungan yang ekstrem seperti ________ laut dalam.
Kunci Jawaban: Ventilasi hidrotermal (atau dasar) - Selain glukosa, produk lain dari fotosintesis yang sangat penting bagi kehidupan di Bumi adalah gas ________.
Kunci Jawaban: Oksigen
III. Soal Uraian (Essay)
- Jelaskan perbedaan mendasar antara fotosintesis dan kemosintesis dalam hal sumber energi dan jenis organisme yang melakukannya.
Kunci Jawaban:- Sumber Energi: Fotosintesis menggunakan energi cahaya matahari untuk mengubah CO₂ dan H₂O menjadi glukosa. Kemosintesis menggunakan energi yang dilepaskan dari reaksi oksidasi senyawa anorganik (misalnya, H₂S, NH₃, Fe²⁺) untuk mensintesis senyawa organik.
- Organisme: Fotosintesis dilakukan oleh fotoautotrof (tumbuhan, alga, sianobakteri). Kemosintesis dilakukan oleh kemoautotrof, yang umumnya adalah bakteri atau archaea tertentu, sering ditemukan di lingkungan tanpa cahaya.
- Uraikan tahapan-tahapan utama yang terjadi pada reaksi terang fotosintesis!
Kunci Jawaban:
Reaksi terang terjadi di membran tilakoid dan melibatkan tiga tahapan utama:- Penangkapan Energi Cahaya: Pigmen klorofil pada fotosistem I (PS I) dan fotosistem II (PS II) menyerap energi cahaya.
- Fotolisis Air: Molekul air (H₂O) dipecah (difotolisis) menjadi O₂, elektron (e⁻), dan proton (H⁺). Elektron menggantikan elektron yang hilang dari PS II, O₂ dilepaskan sebagai produk samping, dan proton berkontribusi pada gradien elektrokimia.
- Pembentukan ATP dan NADPH: Elektron berenergi tinggi bergerak melalui rantai transpor elektron, melepaskan energi yang digunakan untuk memompa proton dan menghasilkan ATP melalui kemiosmosis. Elektron juga digunakan untuk mereduksi NADP⁺ menjadi NADPH. ATP dan NADPH ini akan digunakan pada reaksi gelap.
- Mengapa proses fotosintesis sangat vital bagi keberlanjutan kehidupan di Bumi? Jelaskan minimal dua alasannya.
Kunci Jawaban:
Fotosintesis sangat vital karena:- Sumber Makanan Primer: Fotosintesis menghasilkan glukosa, yang merupakan sumber energi dan bahan bangunan utama bagi tumbuhan itu sendiri (produsen) dan secara tidak langsung bagi hampir semua organisme heterotrof (konsumen) yang memakan tumbuhan atau organisme lain yang memakan tumbuhan. Ini adalah dasar dari hampir semua rantai makanan di Bumi.
- Pelepasan Oksigen: Sebagai produk samping, fotosintesis melepaskan gas oksigen (O₂) ke atmosfer. Oksigen sangat penting untuk respirasi aerobik sebagian besar organisme hidup, termasuk manusia, serta untuk membentuk lapisan ozon yang melindungi Bumi dari radiasi UV berbahaya.
- Sebutkan dan jelaskan peran tiga senyawa anorganik yang dapat dioksidasi oleh bakteri kemosintetik untuk mendapatkan energi.
Kunci Jawaban:
Tiga senyawa anorganik yang dapat dioksidasi oleh bakteri kemosintetik adalah:- Amonia (NH₃): Bakteri nitrifikasi (misalnya, Nitrosomonas) mengoksidasi amonia menjadi nitrit (NO₂⁻). Reaksi ini penting dalam siklus nitrogen di tanah dan ekosistem akuatik.
- Nitrit (NO₂⁻): Bakteri nitrifikasi lain (misalnya, Nitrobacter) kemudian mengoksidasi nitrit menjadi nitrat (NO₃⁻). Nitrat adalah bentuk nitrogen yang mudah diserap oleh tumbuhan.
- Hidrogen Sulfida (H₂S): Bakteri belerang (misalnya, Thiobacillus) mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi belerang elemental atau sulfat (SO₄²⁻). Proses ini umum di lingkungan anaerobik yang kaya belerang, seperti ventilasi hidrotermal.
- Besi (II) (Fe²⁺): Beberapa bakteri mengoksidasi ion besi (II) menjadi besi (III) (Fe³⁺), menghasilkan energi. Ini sering terjadi di lingkungan asam dan kaya zat besi.
- Apa yang akan terjadi pada kehidupan di Bumi jika fotosintesis berhenti secara total?
Kunci Jawaban:
Jika fotosintesis berhenti secara total, dampaknya akan sangat catastrophic:- Kekurangan Oksigen: Produksi oksigen akan berhenti. Cadangan oksigen di atmosfer akan perlahan-lahan habis karena konsumsi oleh respirasi dan proses oksidasi lainnya, menyebabkan kepunahan sebagian besar organisme aerobik.
- Runtuhnya Rantai Makanan: Produsen utama (tumbuhan, alga) akan mati karena tidak dapat menghasilkan makanan. Ini akan menyebabkan kelaparan massal dan kepunahan pada herbivora, lalu karnivora, yang mengakibatkan runtuhnya seluruh rantai dan jaring makanan.
- Peningkatan CO₂: Konsentrasi karbon dioksida akan meningkat karena tidak ada lagi organisme yang menggunakannya untuk fotosintesis, sementara respirasi dan pembusukan terus melepaskannya. Ini dapat mempercepat efek rumah kaca dan perubahan iklim.
- Penurunan Keanekaragaman Hayati: Hampir semua bentuk kehidupan di Bumi akan punah dalam waktu singkat, kecuali mungkin beberapa kemoautotrof dan organisme anaerob yang tidak bergantung pada oksigen atau organisme fotosintetik.
IV. Soal Menjodohkan/Mencocokkan (Matching)
- Cocokkan istilah di kolom kiri dengan deskripsi yang tepat di kolom kanan.
Kolom Kiri Kolom Kanan a. Klorofil 1. Proses pembentukan makanan menggunakan energi kimia b. Stroma 2. Pigmen hijau penyerap cahaya c. Tilakoid 3. Tempat terjadinya siklus Calvin d. Kemosintesis 4. Membran tempat reaksi terang Kunci Jawaban:
- a. Klorofil – 2. Pigmen hijau penyerap cahaya
- b. Stroma – 3. Tempat terjadinya siklus Calvin
- c. Tilakoid – 4. Membran tempat reaksi terang
- d. Kemosintesis – 1. Proses pembentukan makanan menggunakan energi kimia
- Cocokkan tahapan fotosintesis di kolom kiri dengan lokasi terjadinya di kolom kanan.
Kolom Kiri Kolom Kanan a. Reaksi terang 1. Diperlukan energi cahaya b. Reaksi gelap 2. Tidak memerlukan energi cahaya secara langsung c. Fotolisis air 3. Menghasilkan glukosa d. Siklus Calvin 4. Pemecahan H₂O Kunci Jawaban:
- a. Reaksi terang – 1. Diperlukan energi cahaya
- b. Reaksi gelap – 2. Tidak memerlukan energi cahaya secara langsung
- c. Fotolisis air – 4. Pemecahan H₂O
- d. Siklus Calvin – 3. Menghasilkan glukosa