Mengenal Proses Fotosintesis Tumbuhan, Reaksi Kimia Sederhana Yang Sangat Penting Bagi Kehidupan

Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya dan sintesis yang berarti penyusunan. Jadi fotosintesis adalah proses penyusunan dari zat organic H₂O dan CO₂ menjadi senyawa organik yang kompleks yang memerlukan cahaya. Fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil, yaitu pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari

Apa sebenarnya fotosintesis tersebut? Secara sederhana, ia bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan berwarna hijau dengan melibatkan cahaya matahari di dalamnya.

Selain matahari, proses fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim. Proses fotosintesis ini biasa dilakukan oleh tumbuh-tumbuhan, beberapa jenis alga dan juga bakteri dalam rangka menghasilkan energi yang akan digunakan dalam berbagai aktivitas. Energi tersebut biasa juga disebut dengan nutrisi.

Baca Juga:

• • Memahami Sistem Gerak Pada Tumbuhan Berdasarkan Rangsangan, Beserta Contohnya
  • Mengenal Tumbuhan Paku; Struktur, Siklus hidup, Pengelompokan, Klasifikasi, dan Manfaatnya

Daun pada tumbuhan memiliki fungsi utama yakni sebagai tempat terjadinya proses fotosintesis. Sebenarnya, fotosintesis tak hanya penting bagi tumbuhan tetapi juga bagi semua makhluk hidup yang menghuni bumi. Mengapa? Sebab oksigen yang ada di bumi ini sebagian besar diproduksi oleh tumbuhan.

Hal inilah yang menjadikan pepohonan sering dijuluki paru-paru planet bumi. Organisme yang melakukan proses fotosintesis dikenal dengan nama fototrof. Fotosintesis sebenarnya merupakan salah satu cara asimilasi karbon sebab pada proses fotosintesis tumbuhan, karbon bebas kemudian diikat sehingga menjadi gula.

Proses terjadinya fotosintesis secara umum

Dalam proses transformasi kimia ini, sangat membutuhkan 4 hal ini: air, karbondioksida, klorofil dan yang terakhir adalah sinar matahari. Berikut dibawah ini terjadinya proses fotosintesis:

1. Tumbuhan mengambil air dari tanah, kemudian diambil oleh akar, dan dari akar dimetabolisme oleh sistem transportasi yaitu jaringan xilem dan floem. Didistribusikan ke seluruh organ tubuh tumbuhan, termasuk daun.
2. Karbondioksida diperoleh dari udara yang masuk melalui stomata. Tempatkan stomata di bagian bawah daun.
3. Fotosintesis terjadi ketika klorofil di daun menerima sinar matahari dan kemudian cahaya digunakan untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi gula dan oksigen.
4. Gula yang dihasilkan dapat digunakan langsung oleh tanaman, atau dapat disimpan di organ tanaman lain, seperti buah-buahan.
5. Selain dengan gula, oksigen yang terbentuk lolos melalui stomata dan kemudian ke udara. Oksigen inilah yang digunakan manusia untuk bernafas.
6. Melalui polimerisasi, glukosa atau gula yang dihasilkan dari proses ini akan diubah menjadi pati atau amilum. Esensinya atau zat pati akan tersimpan di akar

Baca Juga:

• • 6 Tumbuhan Beracun Yang Mematikan, Semuanya Ada di Indonesia!
  • Mengenal Lebih Dekat Dunia Bakteri, Mikroorganisme Yang Tak kasat Mata

Tahap pada fotosintesis

Secara lebih detail, fotosintesis terdiri dari dua tahap yang disebut reaksi terang (membutuhkan cahaya) dan melibatkan pemecahan air serta pelepasan oksigen, dan reaksi gelap ( tidak membutuhkan cahaya) atau siklus Calvin yang mengubah karbondioksida menjadi gula.

1. Tahap reaksi terang

Reaksi terang terjadi jika ada cahaya, misalnya cahaya matahari. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH. Reaksi ini diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya panjang tertentu.

Reaksi terang dalam proses fotosintesis terdiri dari dua bagian. Bagian pertama disebut fotosistem I yang menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang gelombang di sekitar 700nm dan tidak melibatkan proses pelepasan O2. Bagian kedua yang menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang gelombang di sekitar 680nm, disebut fotosistem II yang melibatkan pembentukan O2.

2. Tahap reaksi gelap (Siklus Calvin-Benson)

Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson. Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis yang merupakan reaksi pembentukan gula dari bahan dasar CO₂ dan energi. Salah satu substansi penting dalam proses ini adalah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat.

CO₂ yang digunakan berasal dari udara bebas, sedangkan energi yang berupa ATP dan NADPH merupakan hasil dari reaksi terang. Reaksi ini tidak tergantung secara langsung pada cahaya matahari sehingga reaksi ini dapat berlangsung saat malam hari.

Namun demikian, reaksi ini tidak mutlak terjadi hanya pada kondisi gelap. Reaksi gelap berlangsung pada bagian kloroplas yang disebut dengan stroma. Dalam siklus ini meliputi tiga fase utama yaitu:

a. Fase Fiksasi Karbon

Pada fase ini molekul CO2 dari udara difiksasi atau ditautkan pada Ribulosa 1,5-Bifosfat (RuBP) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase (Rubisco) dan menggunakan energi dari ATP serta NADH yang dihasilkan dari reaksi terang. Reaksi ini menghasilkan senyawa intermediet berkarbon enam yang tidak stabil, sehingga dengan tepat terurai menjadi dua molekul 3-fosfogliserat (untuk setiap CO2).

b. Fase Reduksi

Pada reaksi ini suatu enzim mentransfer gugus fosfat dari ATP ke setiap molekul 3-fosfogliserat sehingga membentuk 1,3-bifosfogliserat. Selanjutnya sepasang elektron sumbangan dari NADPH mereduksi 1,3-bifosfogliserat menjadi G3P (gliseraldehid-3-fosfat). Khususnya, electron dari NADPH mereduksi gugus karboksil 3-fosfogliserat menjadi gugus karbonil yang berupa G3P, yang menyimpan banyak energi potensial.

Dalam fase ini untuk setiap tiga molekul CO2, terdapat enam molekul G3P. Tetapi hanya satu molekul dari gula berkarbon tiga ini dapat dihitung dari selisih perolehan karbohidrat. Siklus ini dimulai dengan nilai 15 karbon dari karbohidrat dalam bentuk tiga molekul berkarbon lima dalam RiBPO. Untuk selanjutnya terdapat nilai 18 karbon karbohidrat dalam bentuk enam molekul G3P. Satu molekul keluar siklus untuk digunakan tetapi lima molekul lainnya harus didaur ulang untuk meregenerasi tiga molekul RuBP.

Baca Juga:

• • Mengenal Dunia Botani, Nama Latin Tanaman dan Buah yang Sering Kita Jumpai
  • 7 Fakta Menarik Bunga Edelweis, Si Cantik Penghuni Gunung

c. Fase regenerasi akseptor CO2 (Ribulosa bifosfat RuBp)

Rangka karbon yang terdiri dari lima molekul G3P disusun kembali oleh langkah terakhir siklus calvin menjadi RuBP. Siklus ini  memerlukan tiga molekul ATP. Akhirnya RuBP terbentuk dan siap menerima CO2 kembali, dan siklus berlanjut.

Untuk selisih molekul G3P, siklus calvin secara keseluruhan menggunakan 9 molekul ATP dan 6 molekul NADPH. G3P yang tersingkir akan menjadi materi awal untuk jalur metabolime yang mensintesis senyawa organik lainnya, termasuk glukosa dan karbohidrat lainnya.

Baca juga: Beda Dari Hewan, Mengenal Struktur Sel Tumbuhan Beserta Fungsinya