Fotosintesis adalah proses pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia yang dilakukan oleh tumbuhan, alga, dan cyanobacteria
Gambar Samuel Austin yang telah diedit dan diubah ukurannya, tersedia di Unsplash
Kata fotosintesis berarti sintesis oleh cahaya dan mengacu pada salah satu proses biologis terpenting di Bumi. Dengan melepaskan oksigen dan mengonsumsi karbon dioksida, fotosintesis telah mengubah dunia menjadi lingkungan layak huni yang kita kenal sekarang. Selain itu, proses tersebut merupakan sumber energi utama bagi semua makhluk hidup.
Fisikawan Belanda Jan Ingenhousz adalah orang pertama yang menemukan bahwa tanaman menghasilkan oksigen di hadapan sinar matahari, pada tahun 1779, dan dianggap sebagai penemu fotosintesis. Pada 1782, Jean Senebier menambahkan, selain sinar matahari, fotosintesis menggunakan karbon dioksida. Pada tahun 1818, Maria Pelletier dan Joseph Caventou menciptakan istilah "klorofil" untuk merujuk pada pigmen hijau dan diberkahi dengan enzim fotoreseptor yang memungkinkan terjadinya fotosintesis.
Apa itu fotosintesis
Fotosintesis dapat didefinisikan sebagai proses mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Ini dilakukan oleh tumbuhan, alga dan cyanobacteria, yang diklasifikasikan sebagai organisme autotrofik dan fotosintetik karena mereka mampu menghasilkan makanan sendiri dari cahaya.
Pentingnya fotosintesis
Oksigen yang dihasilkan oleh organisme fotosintetik sangat penting untuk pemeliharaan kehidupan di planet seperti yang kita kenal. Selain itu, produk yang dihasilkan dari fotosintesis telah membentuk sejarah material umat manusia, karena mereka telah menghasilkan sumber daya seperti minyak, gas alam, selulosa, batu bara, dan kayu bakar. Sumber daya ini ada sebagai hasil transformasi sinar matahari menjadi cadangan energi (fotosintesis), diikuti oleh proses geologi dan teknologi lainnya.
Persamaan fotosintesis
Fotosintesis adalah proses yang panjang dan kompleks yang dapat diringkas, secara umum, dengan persamaan berikut:
- 6CO2 + 12H2O + cahaya → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Dimana fotosintesis terjadi
Pada tumbuhan dan alga, fotosintesis terjadi di dalam kloroplas. Dalam cyanobacteria, itu dilakukan di sebelah lamellae membran yang ada di bagian cair sitoplasma.
Kloroplas merupakan organel yang memiliki selaput luar dan selaput dalam. Bagian dalamnya memiliki lamellae membran, melekat pada kantong kecil yang disebut thylacoids. Ruang internal diisi oleh stroma, cairan kental yang mengandung DNA, ribosom, dan enzim yang membantu proses fotosintesis. Di dalam tilakoid dan penutup mata inilah klorofil ditemukan.
Langkah fotosintesis
Fotosintesis dapat dibagi menjadi dua fase: fase fotokimia dan fase kimia.
Fase fotokimia hanya terjadi dengan adanya cahaya dan terjadi di tilakoid dan lamellae membran. Fungsi utamanya adalah mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Ini terdiri dari dua proses utama: fotoolisis air dan fotofosforilasi.
Fase kimiawi tidak bergantung pada cahaya dan dilakukan di bagian lain kloroplas, stroma. Di dalamnya, produk dari fase sebelumnya, fotokimia, bergabung dengan CO2 di atmosfer untuk menghasilkan glukosa, air dan pati, yang disebut Siklus Calvin-Benson.
Fase fotokimia
Fotolisis air
Fotolisis air adalah tahap pertama fotosintesis dan momen ketika energi cahaya yang diterima mendorong pemecahan molekul air, menghasilkan gas oksigen, elektron, dan H +. Oksigen berbentuk gas dilepaskan ke atmosfer, sedangkan molekul hidrogen bebas (H +) tertarik ke senyawa yang disebut NADP +, sehingga menimbulkan NADPH, yang akan digunakan dalam fase kimia untuk pembentukan molekul glukosa.
Langkah ini diwakili oleh rumus:- H2O ⇾ 2H + + 2 elektron + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Fotofosforilasi
Dalam fotofosforilasi pembentukan ATP terjadi, dari penambahan fosfat anorganik (Pi) ke molekul ADP (adenosin difosfat), menggunakan energi cahaya. Molekul ATP adalah bentuk utama energi kimia yang disintesis oleh makhluk hidup. Tahap fotofosforilasi ini terjadi secara paralel dengan fotolisis air dan masing-masing menghasilkan produk yang akan digunakan pada tahap fotosintesis berikutnya.
Langkah ini diwakili oleh rumus: ADP + Pi ⇾ ATP
Fase kimia
Fase terakhir fotosintesis, dalam fase kimia inilah karbon dioksida dari lingkungan atau respirasi sel tanaman digunakan dan dua senyawa yang dihasilkan pada fase sebelumnya digunakan: ATP dan NADPH. Pada tahap inilah yang disebut Siklus Calvin-Benson terjadi, rangkaian reaksi yang menghasilkan glukosa, air dan pati.
Kesimpulan
Fotosintesis adalah hasil dari penggabungan dua fase yang dijelaskan di atas, fase fotokimia dan fase kimia. Semua bentuk kehidupan di Bumi bergantung pada produk yang dihasilkan oleh fotosintesis: oksigen dan glukosa. Selain itu, fotosintesis sangat penting untuk keseimbangan komposisi atmosfer.
