Bagaimana perubahan energi dalam fotosintesis? Reaksi kimia yang dipicu oleh energi matahari, fotosintesis mengubah karbon dioksida, air, dan sinar matahari menjadi glukosa dan oksigen. Autotrof, organisme seperti tumbuhan yang membuat makanannya sendiri, menggunakan fotosintesis untuk memicu pertumbuhan, reproduksi, dan perbaikan sel mereka. Fotosintesis berlangsung dalam dua tahap: reaksi yang bergantung pada cahaya dan reaksi yang tidak bergantung pada cahaya.
Karena tumbuhan tidak dapat menggunakan energi dari matahari secara langsung untuk menghasilkan glukosa, sinar matahari diubah menjadi energi kimia melalui produksi adenosine triphosphate (ATP) dan nicotinamide adenine dinucleotide phosphate hydrogen (NADPH). Selama reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya, ATP dan NADPH dibuat; ini adalah molekul pembawa energi. Energi kimia yang disimpan dalam ATP dan NADPH kemudian digunakan selama tahap fotosintesis tanpa cahaya, yang juga dikenal sebagai siklus Calvin, untuk menghasilkan karbohidrat.
Konversi Energi Fotosintesis
Pada dasarnya, energi dari matahari disimpan dalam ATP dan NADPH selama reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Khususnya, kedua molekul pembawa energi ini tidak hanya digunakan pada tanaman untuk fotosintesis – mereka juga merupakan molekul penting untuk menyimpan energi kimia pada hewan.
Pada fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya, tanaman menyerap sinar matahari menggunakan pigmen khusus yang disebut klorofil. Klorofil, pigmen hijau yang memberi warna pada tumbuhan, terletak di dalam kloroplas. Kloroplas adalah organel dalam sel tumbuhan yang penting untuk proses fotosintesis.
Klorofil menangkap energi dari sinar matahari dengan memberi energi elektron, dan energi dari elektron berenergi ini digunakan untuk menghasilkan NADPH. ATP juga dibuat selama fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya, menggunakan energi yang diciptakan oleh aliran ion hidrogen.
Siklus Calvin
Bagian kedua dari fotosintesis, tahap bebas cahaya, juga dikenal sebagai siklus Calvin. Siklus Calvin juga terjadi di dalam kloroplas sel tumbuhan. Ada tiga tahap dalam siklus Calvin, yang terdiri dari serangkaian reaksi kimia.
Secara umum, energi kimiawi dari ATP dan NADPH yang diciptakan dalam reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya digunakan untuk membuat karbohidrat selama siklus Calvin. Melalui serangkaian reaksi kompleks, karbohidrat dan oksigen dibuat dari karbon dioksida dengan energi dari ATP dan NADPH.
ATP dan NADPH adalah molekul yang dapat dianggap sebagai “penuh” energi. Karena energi ini digunakan selama siklus Calvin, molekul pembawa energi ini diubah menjadi bentuk “kosong”: ADP dan NADP. Molekul pembawa energi “penuh” dan “kosong” ini berputar bolak-balik antara fase fotosintesis yang bergantung cahaya dan tidak bergantung cahaya, menyediakan bahan bakar yang dibutuhkan untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi karbohidrat dan oksigen.
Mengubah Cahaya Menjadi Hidup
Autotrof seperti pohon dan ganggang membentuk dasar dari semua jaring makanan di planet ini. Bahkan karnivora, hewan yang memakan hewan lain, pada akhirnya bergantung pada bahan organik yang dihasilkan oleh autotrof – misalnya serigala memakan kelinci, dan kelinci adalah herbivora yang hidup dari tumbuhan.
Oleh karena itu, molekul pembawa energi yang digunakan dalam proses fotosintesis, ATP dan NADPH, sangat penting bagi semua kehidupan di Bumi. ATP dan NADPH tidak bertahan lama – beberapa memperkirakan rentang hidup mereka dalam sepersejuta detik – tetapi karbon dan karbohidrat yang dihasilkan oleh energi mereka bertahan selama ratusan juta tahun, dalam bentuk tumbuhan dan hewan.
Tumbuhan tidak hanya menggunakan energi dari ATP dan NADPH untuk mendorong pertumbuhannya sendiri, tetapi juga menghasilkan oksigen dalam prosesnya. Sebagian besar oksigen di atmosfer kita adalah produk fotosintesis – jadi, hewan bergantung pada tumbuhan untuk mendapatkan makanan dan oksigen.
Transformasi energi yang terjadi selama fotosintesis sangat penting untuk membuat planet ini dapat dihuni, dan molekul pembawa energi ATP dan NADPH memungkinkan semuanya.
