Fotosintesis, proses dimana suatu organisme mengubah energi cahaya dan karbon dioksida menjadi karbohidrat dan oksigen, terjadi pada semua tanaman hijau serta beberapa jamur dan organisme bersel tunggal. Sebagian besar langkah fotosintesis terjadi pada pigmen yang disebut klorofil. Fotosintesis menggunakan energi dari matahari, serta karbon dioksida dan air dari lingkungan tumbuhan, untuk menghasilkan glukosa.
Fotosintesis juga menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan. Hampir semua oksigen atmosfer merupakan hasil fotosintesis yang dilakukan oleh fitoplankton di lautan. Fotosintesis terdiri dari dua tahap utama: reaksi fotosintesis yang bergantung cahaya dan reaksi bebas cahaya.
Asal Kloroplas
Kloroplas adalah organel tempat berlangsungnya fotosintesis pada semua tumbuhan. Dipercayai bahwa pada tahap awal kehidupan, kloroplas ada sebagai entitas mereka sendiri. Mereka kemudian ditelan oleh sel yang lebih besar dan menjadi apa yang kita kenal sebagai organel. Ini disebut teori endosimbiotik.
Baca lebih lanjut tentang struktur dan fungsi kloroplas.
Langkah-langkah Ringkas Fotosintesis
Langkah-langkah fotosintesis dapat diringkas dengan persamaan berikut:
6 CO2 (karbon dioksida) + 6 H2O (air) + Energi = C6H12O6 (glukosa) + 6 O2 (oksigen).
Karbon dari karbon dioksida bergabung dengan hidrogen dan oksigen dari air untuk membentuk glukosa, dengan oksigen dan air sebagai produk sampingan. Prosesnya melibatkan beberapa tahap perantara dan membutuhkan berbagai mesin seluler untuk melaksanakannya. Ini juga menunjukkan urutan umum fotosintesis.
Akuisisi Bahan Baku
Karbon dioksida harus berpindah dari atmosfer ke dalam kloroplas tanaman hijau tempat terjadinya fotosintesis. Karbon dioksida dan air memasuki organisme bersel tunggal dan tumbuhan air melalui difusi sederhana. Tumbuhan darat memiliki struktur khusus yang disebut stomata yang berfungsi sebagai katup kecil untuk memungkinkan gas masuk dan keluar dari tumbuhan.
Air dipindahkan dari tanah ke tanaman darat melalui akar dan diangkut oleh jaringan pembuluh. Cahaya ditangkap terutama oleh daun tumbuhan, yang bentuknya telah berevolusi untuk menangkap energi matahari dengan efisiensi maksimum di lingkungan yang berbeda dari setiap spesies.
Reaksi Fotosintesis yang Tergantung Cahaya
Berikutnya dalam urutan fotosintesis adalah reaksi tergantung cahaya. Selama reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya, energi cahaya diubah menjadi energi kimia. Cahaya menggerakkan pemisahan molekul air menjadi hidrogen, oksigen, dan elektron bebas.
Elektron bebas digunakan untuk mengisi molekul pembawa energi seperti adenosin trifosfat, juga disebut ATP, dan nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, juga disebut NADP. Ada beberapa jalur molekuler dimana energi cahaya diubah menjadi energi kimia, termasuk fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi non-siklik.
Baca lebih lanjut tentang reaksi tergantung cahaya.
Reaksi Independen Ringan
Berikutnya dalam urutan fotosintesis adalah reaksi bebas cahaya. Selama reaksi ini, produk dari reaksi terang digunakan untuk membentuk karbohidrat. Karbon dioksida dari atmosfer ditangkap dan diikat dengan komponen hidrogen dari molekul air yang terbelah selama reaksi terang, dan karbohidrat dibentuk oleh proses yang disebut Siklus Calvin. Bagian fotosintesis ini juga dikenal sebagai fiksasi karbon, faktor penting dalam menjaga tingkat karbon dioksida di atmosfer tetap stabil.
Transportasi dan Penyimpanan Glukosa
Glukosa larut dalam air dan larut dalam cairan internal tanaman. Glukosa dipindahkan dari daun dan didistribusikan ke seluruh tumbuhan melalui difusi pada tumbuhan sederhana dan melalui jaringan pembuluh pada tumbuhan yang lebih kompleks. Glukosa kemudian dapat digunakan segera atau disimpan.
Tumbuhan mempertahankan beberapa oksigen di dalam jaringannya untuk digunakan nanti saat memetabolisme glukosa yang disimpan dengan proses kimia yang mirip dengan pernapasan hewan. Oleh karena itu, tumbuhan harus berfotosintesis lebih banyak daripada bernafas. Oksigen berlebih dilepaskan dengan cara yang sama seperti karbon dioksida diserap, dengan difusi sederhana atau melalui stomata tanaman.
gambar daun musim semi oleh John Sfondilias dari Fotolia.com
