FOTOSINTESIS

FOTOSINTESIS
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi.Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi.Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof.
Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Secara fisiologis, umumnya tanaman memiliki kemampuan untuk menggunakan zat-karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasikan di dalam tubuh tanaman tersebut. Peristiwa ini hanya dapat berlangsung ketika ada cukup cahaya, dan oleh karena itu maka asimilasi zat-karbon disebut juga sebagai fotosintesis.
Lengkapnya kita katakan, bahwa fotosintesis atau asimilasi zat-karbon itu suatu proses, dimana zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil diubah menjadi zat organic karbohidrat dengan pertolongan sinar/cahaya/foto. Peristiwa fotosintesis dinyatakan dengan persamaan reaksi kimia sebagai beriktut:
6 CO2 + 6 H2O + energi cahaya è C6H12O6 + 6 O2
Peristiwa ini hanya berlangsung pada tumbuhan yang berklorofil, karena mampu menangkap energi cahaya. Fotosintesis selain menghasilkan karbihidrat juga menghasilkan gas oksigen yang merupakan bahan vital untuk melaksanakan respirasi aerob. CO2 yang digunakan untuk fotosintesis sama jumlahnya dengan oksigen yang dihasilakan selama proses fotosintesis. Molekul glukosa yang terbentuk kemudian bergabung dan membentuk tepung
(amilum) dengan rumus kimia (C6H10O5)n . Persamaan reaksi kimia fotosintesis belum dapat menujukkan adanya produk antara dan tahapan fotosintesis. Ada 2 macam fotosintesis menurut ada tidaknya cahaya :
Reaksi terang : 2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap sebagai berikut :
12 NADPH + 18 ATP+6 CO2 + 6 H2O è C6H12O6 + 12 NADP +18 P + 6H2O
Reaksi terang merupakan fotosintesis saat adanya cahaya matahari dengan menghasilkan energi untuk kegiaatan fotosintesis saat gelap bisa disebut juga reaksi gelap yang menghasilkan karbohidrat.
Peran klorofil dalam fotosintesis
klorofil a dan klorofil b berperan dalam proses fotosintesis.
Proses fotosintesis terdiri dari 2 reaksi yakni reaksi terang dan reaksi gelap.
Fungsi klorofil yakni:
1. Menyerap energi matahari untuk memecah molekul air dalam proses reaksi terang menjadi oksigen dan hidrogen.
2.sebagai mediator pemindahan elektron dalam proses transmisi elektron pada reaksi kimia di daun.
3.menuntun energi agar terdapat ATP yang mengumpul di kloroplas.
4.menjaga agar kloroplas tidak mengalami degenerasi.
Klorofil merupakan pigmen berwarna hijau yang paling banyak mengarbsorbsi warna biru dan ungu.
Sinar matahari = Sinar ultraviolet = Sinar ultraungu
Biru + merah = Ungu
Jadi klorofil merupakan pigmen warna yang paling efektif dalam mengarbsorbsi sinar matahari. Selanjutnya sinar matahari tersebut digunakan dalam reaksi fotosintesis sebagai energi aktivasi reaksi.

Peran cahaya matahari dalam fotosintesis
fotosintesis berasal dari kata  'foto' yang berarti cahaya dan 'sintesis' berarti proses pengolahan. Jadi jelas cahaya matahari digunakan oleh klorofil untuk menghasilkan bahan makanan untuk tanaman itu sendiri dari bahan-bahan yang diserap oleh akar seperti nutrisi (kalsim, natrium, dll) dan air. Cahaya matahari sangat penting dalam proses fotosintesis. Tanpa adanya cahaya matahari, fotosintesis tidak akan bisa terjadi. Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis

Reaksi Terang & Gelap

Reaksi Terang

Tahap pertama dari sistem fotosintesis adalah reaksi terang, yang sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari. Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.

Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas . Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.

Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik untuk membentuk senyawa fosfat organik. Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya, fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi.

Reaksi Gelap

Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2, yang berasal dari udara bebas. Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme. Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap. Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

Bagan Reaksi Gelap, klik disini untuk bagan yang lebih besarPada fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO2 dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil yang kemudian pecah menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA). Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat, dan membentuk 1,3-bifosfogliserat. Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini direduksi oleh H+ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP+, dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C. Selanjutnya, 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C6H12O6). 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat. Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi ribulosa difosfat (RDP), yang kemudian kembali mengikat CO2 dan menjalani siklus reaksi gelap. (Lihat Bagan)

Reaksi gelap ini menghasilkan APG (asam fosfogliserat), ALPG (fosfogliseraldehid), RDP (ribulosa difosfat), dan glukosa (C6H12O6).

Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.

Peran klorofil dalam fotosintesis

klorofil a dan klorofil b berperan dalam proses fotosintesis.
Proses fotosintesis terdiri dari 2 reaksi yakni reaksi terang dan reaksi gelap.
Fungsi klorofil yakni:
1. Menyerap energi matahari untuk memecah molekul air dalam proses reaksi terang menjadi oksigen dan hidrogen.
2.sebagai mediator pemindahan elektron dalam proses transmisi elektron pada reaksi kimia di daun.
3.menuntun energi agar terdapat ATP yang mengumpul di kloroplas.
4.menjaga agar kloroplas tidak mengalami degenerasi.

Klorofil merupakan pigmen berwarna hijau yang paling banyak mengarbsorbsi warna biru dan ungu.
Sinar matahari = Sinar ultraviolet = Sinar ultraungu
Biru + merah = Ungu
Jadi klorofil merupakan pigmen warna yang paling efektif dalam mengarbsorbsi sinar matahari. Selanjutnya sinar matahari tersebut digunakan dalam reaksi fotosintesis sebagai energi aktivasi reaksi.