ITU fotosintesis adalah proses fotokimia yang terdiri dari produksi energi melalui sinar matahari dan fiksasi karbon dari atmosfer.
Ini dapat diringkas sebagai proses mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Syarat fotosintesis memiliki arti sintesis oleh cahaya.
Proses fotosintesis
Fotosintesis adalah proses yang terjadi di dalam sel tumbuhan, dari CO2 (karbon dioksida) dan H2O (air), sebagai cara untuk menghasilkan glukosa.
Tumbuhan, alga, cyanobacteria, dan beberapa bakteri melakukan fotosintesis dan disebut makhluk klorofil, karena mereka memiliki pigmen penting untuk proses tersebut, klorofil.
Fotosintesis terjadi di kloroplas, organel yang hanya ada di sel tumbuhan, dan di mana pigmen klorofil, yang bertanggung jawab atas warna hijau tumbuhan, ditemukan.
Pigmen dapat didefinisikan sebagai segala jenis zat yang mampu menyerap cahaya. Klorofil adalah pigmen terpenting pada tumbuhan untuk penyerapan energi foton selama fotosintesis. Pigmen lain juga berpartisipasi dalam proses tersebut, seperti karotenoid dan fikobilin.
Sinar matahari yang diserap memiliki dua fungsi dasar dalam proses fotosintesis:
- Meningkatkan transfer elektron melalui senyawa yang menyumbangkan dan menerima elektron.
- Menghasilkan gradien proton yang diperlukan untuk sintesis ATP (Adenosin Trifosfat - energi).
Baca juga tentang bagian tanaman.
persamaan fotosintesis
Singkatnya, kita dapat memperjelas proses fotosintesis melalui reaksi berikut:
H2O dan CO2 adalah zat yang diperlukan untuk melakukan fotosintesis. Molekul klorofil menyerap sinar matahari dan memecah H2O, melepaskan O2 dan hidrogen. Hidrogen bergabung dengan CO2 dan membentuk glukosa.
Proses ini menghasilkan persamaan fotosintesis umum, yang mewakili reaksi oksidasi-reduksi. H2O menyumbangkan elektron, seperti hidrogen, untuk mereduksi CO2 membentuk karbohidrat dalam bentuk glukosa (C6H12HAI6).
Namun, proses fotosintesis lebih rinci dan berlangsung dalam dua tahap, seperti yang akan kita lihat di bawah.
Langkah fotosintesis
Fotosintesis dibagi menjadi dua tahap: fase terang dan fase gelap.
fase cahaya
Fase bening, fotokimia atau bercahaya, seperti namanya, adalah reaksi yang terjadi hanya dengan adanya cahaya dan berlangsung di lamela tilakoid kloroplas.
Penyerapan sinar matahari dan transfer elektron terjadi melalui fotosistem, yang merupakan himpunan protein, pigmen, dan pengangkut elektron, yang membentuk struktur di membran tilakoid kloroplas.
Ada dua jenis fotosistem, masing-masing dengan sekitar 300 molekul klorofil:
- Fotosistem I: Berisi pusat reaksi P700 dan secara istimewa menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm.
- Fotosistem II: Berisi pusat reaksi P680 dan menyerap cahaya lebih disukai dari panjang gelombang pada 680 nm.
Kedua fotosistem dihubungkan oleh rantai transpor elektron dan bertindak secara independen tetapi saling melengkapi.
Dua proses penting terjadi pada tahap ini: fotofosforilasi dan fotolisis air.
Fotofosforilasi
Fotofosforilasi pada dasarnya adalah penambahan P (fosfor) ke ADP (Adenosin difosfat), menghasilkan pembentukan ATP.
Saat foton cahaya ditangkap oleh molekul antena fotosistem, energinya ditransfer ke pusat reaksi, di mana klorofil ditemukan. Ketika foton mengenai klorofil, ia menjadi berenergi dan melepaskan elektron yang telah melewati berbagai akseptor dan terbentuk, bersama dengan H2O, ATP dan NADPH.
Fotofosforilasi dapat terdiri dari dua jenis:
- fotofosforilasi asiklik: Elektron yang dilepaskan oleh klorofil tidak kembali ke sana, tetapi ke fotosistem lainnya. Menghasilkan ATP dan NADPH.
- Fotofosforilasi siklik: Elektron kembali ke klorofil yang sama yang melepaskannya. Hanya membentuk ATP.
fotolisis air
Fotolisis air terdiri dari pemecahan molekul air oleh energi sinar matahari. Elektron yang dilepaskan dalam proses tersebut digunakan untuk menggantikan elektron yang hilang oleh klorofil dalam fotosistem II dan untuk menghasilkan oksigen yang kita hirup.
Persamaan umum fotolisis atau reaksi Hill digambarkan sebagai berikut:
Dengan demikian, molekul air adalah donor elektron utama. ATP dan NADPH yang terbentuk akan digunakan untuk sintesis karbohidrat dari CO2. Namun, ini akan terjadi pada langkah selanjutnya, fase gelap.
fase gelap
Fase gelap, siklus pentosa atau siklus Calvin dapat terjadi tanpa adanya dan adanya cahaya dan terjadi di stroma kloroplas. Selama fase ini, glukosa akan terbentuk dari CO .2. Jadi, sementara fase terang menyediakan energi, dalam fase gelap terjadi fiksasi karbon.
Lihat ringkasan tentang bagaimana siklus Calvin terjadi:
1. Fiksasi karbon
- Pada setiap putaran siklus, molekul CO CO2 telah ditambahkan. Namun, dibutuhkan enam putaran penuh untuk menghasilkan dua molekul gliseraldehida 3-fosfat dan satu molekul glukosa.
- Enam molekul ribulosa difosfat (RuDP), dengan lima karbon, mengikat enam molekul CO2, menghasilkan 12 molekul asam fosfogliserat (PGA), dengan tiga karbon.
2. Produksi senyawa organik
- 12 molekul asam fosfogliserat (PGAL) direduksi menjadi 12 molekul aldehida fosfogliserat.
3. Regenerasi difosfat ribulosa
- Dari 12 molekul aldehida fosfogliserat, 10 bergabung satu sama lain untuk membentuk 6 molekul RuDP.
- Dua molekul aldehida fosfogliserat yang tersisa berfungsi untuk memulai sintesis pati dan komponen seluler lainnya.
Glukosa yang dihasilkan pada akhir fotosintesis dipecah dan energi yang dilepaskan memungkinkan metabolisme sel berlangsung. Proses penguraian glukosa adalah respirasi seluler.
Pentingnya Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses dasar transformasi energi di biosfer. Ini mendukung dasar rantai makanan, di mana makan zat organik yang disediakan oleh tanaman hijau akan menghasilkan makanan untuk makhluk heterotrofik.
Dengan demikian, fotosintesis memiliki kepentingannya berdasarkan tiga faktor utama:
- Mempromosikan penangkapan CO2 atmosfer;
- Melakukan pembaruan O2 atmosfer;
- Ini mendorong aliran materi dan energi dalam ekosistem.
Fotosintesis dan Kemosintesis
Tidak seperti fotosintesis yang membutuhkan cahaya untuk terjadi, kemosintesis terjadi tanpa adanya cahaya. Ini terdiri dari produksi bahan organik dari zat mineral.
Ini pada dasarnya adalah proses dua langkah yang hanya dilakukan oleh bakteri autotrofik untuk mendapatkan energi. Pada langkah pertama, zat anorganik dioksidasi dan, pada langkah kedua, karbon dioksida mengalami reduksi, yang mengarah pada produksi senyawa organik.
Langkah pertama: Senyawa Anorganik + O2 → Senyawa Anorganik Teroksidasi + Energi Kimia
Tahap 2: CO2 + H2O + Energi Kimia → Senyawa Organik + O2
Selengkapnya, baca juga:
- siklus karbon
- siklus oksigen
- Botani: studi tentang tumbuhan
