Fotosintesis: Bagaimana Proses Terjadinya?

Halloo sahabat online...

Apa kabar kalian semua..

Kali ini kita akan mempelajari mengenai Fotosintesis

Fotosintesis? Apa itu?

Agar tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang, dibutuhkan karbondioksida, air, dan energi melalui  suatu proses kimia yang dinamakan Fotosintesis. Dalam prosesnya, fotosintesis menghasilkan glukosa yang merupakan bahan dasar membangun  zat makanan yang dibutuhkan sebagai sumber energi.

Jadi, Apa sih itu Fotosintesis?

Fotosintesis adalah pemanfaatan energi cahaya matahari oleh tumbuhan atau bakteri untuk mengubah karbondioksida dan air menjadi karbohidrat.

Mari kita mempelajari lebih detail bagaimana proses fotosintesis terjadi.

Dalam proses fotosintesis, selain menghasilkan glukosa fotosintesis juga dihasilkan oksigen. Energi yang dibutuhkan dalam proses fotosintesis berasal dari matahari dalam bentuk cahaya. Cahaya matahari berbentuk gelombang yang tersusun dari partikel-partikel energi yang disebut dengan foton. Sebuah foton  dapat dikarakterisasikan oleh panjang gelombang. Cahaya matahari yang di pancarkan terdiri dari paket foton yang memiliki panjang gelombang yang berbeda kemudian dikelompokkan dan di kenal dengan istilah spektrum elektromagnetik.

Pada prosesnya, fotosintesis hanya menggunakan sebagian cahaya dalam spektrum gelombang elektromagnetik yaitu cahaya dengan panjang gelombang tertentu misalnya cahaya tampak. Hal ini dikarenakan pada tumbuhan terdapat pigmen warna khusus yang hanya mampu menyerap cahaya matahari dengan kisaran panjang gelombang dalam spektrum cahaya tampak. Warna pada tumbuhan dihasilkan dari pantulan cahaya matahari.

Mengapa tumbuhan berwarna hijau?

Tumbuhan berwarna hijau dikarenakan cahaya matahari memantulkan cahaya hijau dan kuning sedangkan cahaya merah dan biru diserap oleh tumbuhan. Cahaya merah dan biru yang diserap adalah paket energi yang digunakan dalam proses fotosintesis. Karena kebutuhan akan cahaya ini, fotosintesis kemudian terjadi dalam 2 reaksi yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Dimanakah fotosintesis terjadi?

Proses fotosintesis terjadi di dalam sel tumbuhan tepatnya pada organ yang disebut dengan kloroplas. Di dalam kloroplas, terdapat struktur cakram bertumpuk yang dinamakan dengan membran tilakoid. Membran tilakoid dikelilingi ruangan berisi cairan yang disebut dengan stroma. Stroma  merupakan tempat terjadinya reaksi gelap atau siklus Calvin, sedangkan reaksi terang terjadi di dalam membran tilakoid.

Reaksi terang merupakan tahapan awal dari serangkaian reaksi yang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Di dalam membran tilakoid terdapat bagian yang bernama fotosistem. Terdapat 2 fotosistem yaitu fotosistem 1 dan fotosistem 2.  Kedua bagian ini bekerja memproduksi energi kimia yang kemudian digunakan dalam stroma untuk membentuk glukosa.

Fotosistem tilakoid terdiri dari molekul pigmen dan klorofil. Molekul pigmen pada fotosistem berfungsi menyerap foton cahaya. Foton  yang diserap menyebabkan elektron-elektron berada pada tingkatan yang tinggi. Elektron ini kemudian berpindah ke pusat klorofil dan kemudian dipindahkan ke protein khusus yang ada di dalam tilakoid.

Energi cahaya menabrak fotosistem 1 dan fotosistem 2 secara bersamaan. Pada fotosistem 2, setelah foton  diserap oleh molekul pigmen dan dipindahkan ke protein maka dalam fotosistem 2 akan kekurangan elektron. Kekurangan elektron pada fotosistem ini akan diganti melalui proses fotolisis yang melibatkan proses oksidasi molekul air yang menghasilkan elektron bebas dan oksigen. Oksigen yang dihasilkan merupakan bahan penting dalam proses respirasi sel.

Saat elektron dalam progren khusus melewati rantai transpor elektron, energi dari elektron digunakan untuk memompa air hidrogen dari stroma ke tilakoid lalu kemudian menciptakan gradien konsentrasi. Saat gradien konsentrasi terbentuk terjadilah proses sintesis ATP dimana ADP diubah menjadi ATP.  Proses ini menjadikan elektron menjadi lemah. Elektron yang lemah kemudian dipindahkan ke fotosistem 1 dan di dalam  fotosistem 1, elektron diisi kembali dalam protein yang dipindahkan ke rantai transpor elektron untuk mereduksi elektron pembawa NAD+ menjadi NADPH.

Saat foton terus-menerus memasuki membran tilakoid maka ATP dan NADPH terus diproduksi menuju jalur metabolik istrom. Molekul ATP dan NADPH yang diproduksi dalam reaksi terang digunakan di stroma sebagai penggerak reaksi gelap atau yang dikenal dengan siklus Calvin.

Siklus Calvin terdiri dari serangkaian reaksi yang mereduksi karbondioksida menjadi G3P. Siklus Calvin  terbagi dalam tiga tahapan. Tahapan  pertama adalah fiksasi karbon. Dalam tahap ini, karbondioksida diikat oleh RuBP menghasilkan 6 molekul karbon yang terpecah menjadi 2 molekul C3. Tahapan  kedua adalah tahap reduksi.  Pada tahap ini molekul NADPH dan ATP  mereduksi karbondioksida. Pada tahap akhir, RuBP disusun ulang untuk setiap 3 pengulangan siklus. 5 molekul G3P digunakan untuk membentuk ulang 3 molekul RuBP. Sisanya dari 3G3P ini kemudian digunakan untuk membuat gula,  asam lemak dan gliserol.  Dua molekul G3P membentuk satu glukosa fosfat. Jadi siklus Calvin  harus terjadi 6 kali untuk  menghasilkan 1 molekul glukosa. Molekul ini bisa dihilangkan gugus fosfatnya dan menambah fruktosa  untuk membentuk sukrosa. Selanjutnya molekul tersebut kemudian dipindahkan ke seluruh bagian tubuh tanaman.

Selain membentuk sukrosa, glukosa fosfat juga menjadi bahan untuk sintesis pati dan selulosa.  Tumbuhan menghasilkan gula yang digunakan sebagai molekul penyimpan energi dan komponen struktural.  Dengan bantuan cahaya matahari ditambah air dan karbondioksida melalui  proses yang sudah dijelaskan, tumbuhan menghasilkan glukosa dan oksigen. Glukosa dan oksigen ini merupakan bahan penting bagi proses kehidupan seluruh makhluk hidup yang ada di bumi.

Demikianlah penjelasan mengenai proses fotosintesis kali ini.

Semoga bermanfaat :)