Fotosintesis

Posted on

Fotosintesis adalah proses yang digunakan oleh tumbuhan, alga, dan bakteri tertentu untuk memanfaatkan energi dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia. 

Di sini, kami menjelaskan prinsip umum fotosintesis dan menyoroti bagaimana para ilmuwan mempelajari proses alami ini untuk membantu mengembangkan bahan bakar bersih dan sumber energi terbarukan. 

Jenis fotosintesis

fotosintesis

Ada dua jenis proses fotosintesis: fotosintesis oksigenik dan fotosintesis anoksigenik. 

Prinsip umum fotosintesis anoksigenik dan oksigenik sangat mirip, tetapi fotosintesis oksigenik adalah yang paling umum dan terlihat pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria. 

Selama fotosintesis oksigenik, energi cahaya mentransfer elektron dari air (H 2 O) ke karbon dioksida (CO 2 ), untuk menghasilkan karbohidrat . 

Dalam transfer ini, CO 2  “tereduksi”, atau menerima elektron, dan air menjadi “teroksidasi”, atau kehilangan elektron. 

Akhirnya, oksigen diproduksi bersama dengan karbohidrat.

Fotosintesis oksigenik berfungsi sebagai penyeimbang respirasi dengan mengambil karbon dioksida yang dihasilkan oleh semua organisme yang bernapas dan memasukkan kembali oksigen ke atmosfer.

Di sisi lain, fotosintesis anoksigenik menggunakan donor elektron selain air. Proses ini biasanya terjadi pada bakteri seperti bakteri ungu dan  bakteri belerang hijau , yang terutama ditemukan di berbagai habitat perairan.

Sebagai contoh, banyak bakteri menggunakan gas hidrogen sulfida yang berbau telur dan menghasilkan sulfur padat sebagai produk sampingan.”

Meskipun kedua jenis fotosintesis itu rumit, memiliki banyak langkah, keseluruhan proses dapat diringkas dengan rapi sebagai persamaan kimia.

Fotosintesis oksigenik ditulis sebagai berikut: 

6CO 2  + 12H 2 O + Energi Cahaya → C 6 H 12 O 6  + 6O 2  + 6H 2 O

Di sini, enam molekul karbon dioksida (CO 2 ) bergabung dengan 12 molekul air (H 2 O) menggunakan energi cahaya. 

Hasil akhirnya adalah pembentukan molekul karbohidrat tunggal (C 6 H 12 O 6 , atau glukosa) bersama dengan enam molekul masing-masing oksigen dan air yang dapat bernapas.

Demikian pula, berbagai reaksi fotosintesis anoksigenik dapat direpresentasikan sebagai rumus umum tunggal:

CO  + 2H 2 A + Energi Cahaya → [CH 2 O] + 2A + H 2 O

Huruf A dalam persamaan tersebut adalah variabel dan H 2 A mewakili donor elektron potensial. 

Misalnya, A dapat mewakili belerang dalam donor elektron hidrogen sulfida (H 2 S), jelas Govindjee dan John Whitmarsh, ahli biologi

Artikel Lainnya: Jaringan Tumbuhan

Alat fotosintesis

Berikut adalah komponen utama pada sistem fotosistesis.

Pigmen

Pigmen  adalah molekul yang memberi warna pada tumbuhan , alga, dan bakteri, tetapi pigmen juga bertanggung jawab untuk secara efektif menjebak sinar matahari. Pigmen dengan warna berbeda menyerap panjang gelombang cahaya yang berbeda. Di bawah ini adalah tiga kelompok utama.

  • Klorofil: Pigmen berwarna hijau ini mampu menangkap cahaya biru dan merah. Klorofil memiliki tiga subtipe, yang disebut klorofil a, klorofil b, dan klorofil c. Menurut Eugene Rabinowitch dan Govindjee dalam buku mereka ” Fotosintesis ” (Wiley, 1969), klorofil a ditemukan di semua tumbuhan berfotosintesis. Ada juga varian bakteri yang diberi nama bakteriochlorophyll, yang menyerap cahaya inframerah. Pigmen ini terutama terlihat pada bakteri ungu dan hijau, yang melakukan fotosintesis anoksigenik.  
  • Karotenoid : Pigmen berwarna merah, oranye atau kuning ini menyerap cahaya hijau kebiruan. Contoh karotenoid adalah xantofil (kuning) dan karoten (oranye) dari mana wortel mendapatkan warnanya.
  • Phycobilins: Pigmen merah atau biru ini menyerap panjang gelombang cahaya yang tidak diserap dengan baik oleh klorofil dan karotenoid. Mereka terlihat di cyanobacteria dan alga merah . 

Plastida

Organisme eukariotik fotosintetik  mengandung organel yang disebut plastida dalam sitoplasma mereka. 

Plastida membran ganda pada tumbuhan dan alga disebut sebagai plastida primer, sedangkan varietas dengan banyak membran yang ditemukan di plankton disebut plastida sekunder.

Plastida umumnya mengandung pigmen atau dapat menyimpan nutrisi. 

Leukoplas tak berwarna dan tidak berpigmen menyimpan lemak dan pati, sedangkan kromoplas mengandung karotenoid dan kloroplas mengandung klorofil.

Fotosintesis terjadi di kloroplas; khususnya di wilayah grana dan stroma. Grana adalah  bagian  organel yang paling dalam; kumpulan membran berbentuk cakram, ditumpuk menjadi kolom seperti pelat. 

Diskus individu disebut tilakoid. Di sinilah transfer elektron terjadi. Ruang-ruang kosong di antara kolom-kolom grana membentuk stroma.   

Kloroplas mirip dengan  mitokondria , pusat energi sel, karena mereka memiliki genom sendiri, atau kumpulan gen, yang terkandung di dalam DNA sirkuler. 

Gen-gen ini  mengkode protein  penting untuk organel dan fotosintesis. Seperti mitokondria, kloroplas juga diperkirakan berasal dari sel bakteri primitif melalui proses endosimbiosis. 

Antena

Molekul pigmen dikaitkan dengan protein, yang memungkinkan mereka bergerak fleksibel menuju cahaya dan satu sama lain. Sebuah koleksi besar dari 100 sampai 5.000 molekul pigmen merupakan “antena,”

Akhirnya, energi cahaya harus ditransfer ke kompleks protein-pigmen yang dapat mengubahnya menjadi energi kimia, dalam bentuk elektron. 

Pada tumbuhan, misalnya, energi cahaya ditransfer ke pigmen klorofil . 

Konversi menjadi energi kimia dilakukan ketika pigmen klorofil mengeluarkan elektron, yang kemudian dapat berpindah ke penerima yang sesuai. 

Pusat reaksi

Pigmen dan protein, yang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dan memulai proses transfer elektron, dikenal sebagai pusat reaksi.

Artikel Lainnya: Perbedaan Pertumbuhan Primer & Sekunder

Proses fotosintesis

fotosintesis

Reaksi fotosintesis tanaman  dibagi menjadi orang-orang yang membutuhkan kehadiran sinar matahari dan mereka yang tidak. 

Kedua jenis  reaksi ini terjadi dalam kloroplas : reaksi bergantung cahaya pada tilakoid dan reaksi tidak tergantung cahaya di stroma. 

Reaksi bergantung  cahaya (juga disebut reaksi terang): Ketika foton cahaya menyentuh pusat reaksi, molekul pigmen seperti klorofil melepaskan elektron.

Elektron yang dilepaskan berhasil melarikan diri dengan melakukan perjalanan melalui  rantai transpor elektron , yang menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan ATP (adenosine triphosphate, sumber energi kimia untuk sel) dan NADPH. 

“Lubang elektron” pada pigmen klorofil asli diisi dengan mengambil elektron dari air. Akibatnya, oksigen dilepaskan ke atmosfer.

Reaksi tidak bergantung cahaya  (juga disebut reaksi gelap dan dikenal sebagai siklus Calvin): Reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH, yang merupakan sumber energi kaya yang mendorong reaksi gelap. 

Tiga langkah reaksi kimia membentuk siklus Calvin: fiksasi karbon, reduksi dan regenerasi. Reaksi ini menggunakan air dan katalis. 

Atom karbon dari karbon dioksida “tetap”, ketika mereka dibangun menjadi molekul organik yang pada akhirnya membentuk gula tiga karbon. 

Gula ini kemudian digunakan untuk membuat glukosa atau didaur ulang untuk memulai siklus Calvin lagi. 

Artikel Lainnya: Pengertian dan Contoh Hewan Ovovivipar, Ovipar dan Vivipar

Nah, Jadi itulah pembahasan dari kami mengenai definisi fotosistesis, jenis dan juga proses terjadinya fotosistesis, yang telah kami tulis pada artikel kali ini.

Semoga artikel ini dapat menambah wawasan dan ilmu pengetahuan kita dalam bidang biologi dan sains. Terimakasih..