FOTOSINTESIS

A.       Definisi Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses penyusunan makanan dengan menggunakan energi cahaya matahari. Fotosintesis dilakukan oleh tumbuhan hijau, beberapa bakteri, dan protista tertentu, berlangsung di kloroplas. Energi matahari digunakan untuk mengubah 6 molekul air dan 6 molekul karbondioksida menjadi 1 molekul glukosa dan 6 molekul oksigen. Fotosintesis merupakan kebalikan dari respirasi aerob sel.

B.        Tahapan Fotosintesis

1.         Reaksi Terang

Reaksi terang merupakan suatu reaksi yang bergantung pada cahaya. Cahaya yang mengenai klorofil a akan menyebabkan electron tereksitasi sehingga mempunyai energy lebih tinggi. Energy tersebut akan diubah menjadi ATP dan NADPH, sedangkan air terurai dengan melepaskan oksigen sebagai hasil reaksi. ATP dan NADPH akan digunakan untuk membuat karbohidrat pada reaksi gelap.

Pada kloroplas terdapat membrane tilakoid. Di dalamnya klorofil bersama pigmen lainnya bergabung membentuk struktur fotosistem. Dalam fotosistem, klorofil a, klorofil b dan karoten berfungsi sebagai penangkap energy cahaya (foton). Energy tersebut dibebaskan dari satu molekul ke molekul pigmen lainnya hingga sampai ke pusat reaksi. Suatu pusat reaksi mengandung 1 molekul klorofil a dan 1 molekul penerima electron utama. Molekul penerima electron utama akan menangkap electron yang tereksitasi dari molekul klorofil pusat reaksi dan membebaskannya ke rantai transport electron. Ada dua macam fotosistem, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

Pada fotosistem I, klorofil pusat reaksinya disebut P700. Disebut demikian karena klorofil a mampu menyerap energi cahaya pada panjang gelombang 700 nm. Pada fotosistem II, pusat reaksi klorofil a disebut P680 karena klorofil mampu menyerap energy cahaya pada panjang gelombang 680 nm.

Pada reaksi terang terjadi 2 macam aliran electron, yaitu aliran siklik dan nonsiklik. Disebut siklik karena electron brenergi kembali mangalir ke pusat reaksi asalnya. Disebut nonsiklik karena electron berenergi ditransfer ke NADP⁺, bukan ke pusat reaksi. Keduanya menghasilkan ATP, tetapi pada nonsiklik dihasilkan pula NADPH. Pembentukan ATP pada kedua aliran tersebut disebut fotofosforilasi. NADPH yang terbentuk berguna untuk membawa energy yang diperlukan dalam reaksi gelap.

2.         Reaksi Gelap (Siklus Calvin/Jalur C-3)

Reaksi gelap tidak bergantung pada cahaya. Reaksi gelap terjadi jika tersedia ATP dan NADPH hasil dari reaksi terang. Reaksi gelap dimulai dengan pengikatan molekul karbon dioksida (gas asam arang).

 Enam molekul karbon diokasida masuk ke dalam sel melalui stomata dan diikat oleh ribulosa bifosfat (RuBP) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase. Selanjutnya RuBP diubah menjadi molekul glukosa. Peristiwa tersebut terjadi di dalam stroma pada kloroplas. Selanjutnya glukosa berubah menjadi 2 molekul fosfogliserat (PGA). Masing-masing PGA akan menerima fosfat dari ATP dan hydrogen serta electron dari NADPH sehingga membentuk fosfogliseraldehid (PGAL). Jadi, dari 6 molekul karbon dioksida yang difiksasi dihasilkan 12 PGAL. Sebanyak 2 PGAL digunakan untuk membuat 1 molekul glukosa, dan 10 PGAL lainnya diubah menjadi 6 molekul RuBP untuk mengikat kembali molekul karbon dioksida.

3.         Jalur C-4

 Tumbuhan berdaun sejajar (ex: rumput, jagung, dan tebu) melakukan langkah persiapan menuju siklus Calvin, yang disebut jalur C-4. Disebut jalur C-4 karena produk dari fiksasi karbon dioksida adalah berupa molekul berkarbon 4. Pada reaksi ini karbon dioksida difiksasi oleh fosfoenolpiruvat (PEP) dengan bantuan enzim PEP karboksilase. Hasil fiksasi tersebut membentuk asam oksalaoasetat (OAA). Selanjutnya OAA diubah menjadi asam malat. Asam malat di mesofil berdifusi ke berkas sel seludang. Di dalam sel seludang terbentuk asam piruvat dengan membebaskan karbon dioksida. Asam piruvat dengan bantuan ATP dipecah menjadi PEP untuk digunakan kembali pada jalur C-4 di dalam mesofil. Sementara itu karbon dioksida masuk ke siklus Calvin membentuk glukosa. Glukosa yang dihasilkan selanjutnya diangkut ke seluruh bagian tumbuhan.