Fotosintesis

 

 

Fotosintesis

Fotosintesis merupakan reaksi penyusunan karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO2 dan H2O) dengan bantuan cahaya matahari . Fotosintesis terjadi hanya pada sel tumbuhan hijau, alge, protista dan bakteri tertentu.

Selama proses fotosintesis, sinar matahari ditangkap dan digunakan untuk merubah bahan anorganik (CO2 dan H2O) menjadi karbohidrat (C6 H12O 6 atau [CH2O] ) dan oksigen (O2). Pigmen berwarna hijau (klorofil) merupakan kunci utama reaksi ini. Fotosintesis memiliki dua tahap reaksi, yaitu:

Tahap (1) fase fotolisis = fase fotofosforilasi (reaksi Hill/reaksi terang), berlangsung dengan adanya cahaya, terjadi terutama pada grana, menghasilkan ATP dan NADPH . Pada tahap ini air (H2O) dipecahkan, dan (O2) dilepaskan ke lingkungan, proses ini bergantung pada kekuatan energi cahaya maka disebut reaksi tergantung-cahaya. Produksi energi-tinggi pada tahap ini (ATP dan NADPH/ coenzim pembawa elektron) mengendalikan reaksi fotosintesis tahap (2).

Tahap (2). Fase reduksi karbondioksida (CO2 ) = fase fikasasi (CO2 ) /asimilasi (CO2)/reaksi gelap, berlangsung pada stroma, memerlukan ATP, NADPH, dan menghasilkan karbohidrat. Pada ini atom hidrogen (H) mereduksi (CO2) menjadi karbohidrat, reaksi ini dapat terjadi dengan atau tanpa cahaya disebut reaksi tidak tergantung-cahaya.

Ketika air H2O dipecahkan, (O2) dilepaskan ke lingkungan; selanjutnya atom hidrogen (H) mereduksi (CO2) menjadi karbohidrat. Untuk membangun molekul glukosa diperlukan bahan anorganik(H2O dan CO2) dan energi sekitar 2000 kkal per mol glukosa.

Selain bahan anorganik (CO2 dan H2O), cahaya dan pigmen hijau (kloroplas) sangat berperan pada proses fotosintesis. (a). Pigmen: berfungsi mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Dalam fotosintesis terlibat beberapa pigmen 1). Klorofil/pigmen hijau: (klorofil a dan klorofil b); dan 2). Karotinoid ( karotin dan xantofil).

Unit fotosintetik adalah kelompok pigmen yang melaksanakan fotosintesis. Klorofil a /kloroplas : pigmen paling penting, sebagai pusat terjadinya reaksi fotosintesis. Karotinoid dan klorofil b: berperan sebagai sebagai pigmen antena, fungsi pigmen antena ini untuk meneruskan energi ke pigmen utama (pigmen pusat reaksi/klorofil a ). Dalam kloroplas, pigmen antena dengan klorofil berfungsi bersama dengan sejumlah polipeptida dan molekul penerima serta pemberi elektron dalam membran tilakoid, dan keseluruhannya disebut fotosistem.

Tumbuhan hijau memiliki dua tipe fotosistem, pertama : fotosistem I , merupakan klorofil pusat reaksi yang sangat kuat menyerap cahaya dengan panjang gelombang sekitar 680 nm disebut p680 (untuk pigmen 680), klorofil ini mengirim elektron melalui sejumlah pusat besi-sulfur ke NADP+ sebagai penerima energi; kedua: fotosistem II, klorofil pusat reaksi , disebut p700, yang menyerap panjang gelombang 700 nm.

Pada sel eukariotik, dua tahap fotosintesis terjadi pada kloroplas. Kloroplas mempunyai bermacam bentuk, sebagian besar berbentuk lonjong seperti pisang, tipe sel tertentu memiliki 20-80 kloroplas.

Dalam kloroplas terdapat matriks seperti gel yang disebut stroma mengandung ribosom yang merupakan ‘mesin’ untuk sintesis protein, serta dna yang membentuk gen, berfungsi menghidupkan dan mematikan respon terhadap cahaya. Sejumlah protein esensial kloroplas disandi dalam dna nuklear sel, disintesis dalam sitoplasma selanjutnya dipindahkan ke kloroplas. Struktur yang paling menonjol dalam kloroplas adalah tumpukan kantung tipis yang disebut grana, setiap kantung tipis pada satu granum disebut tilakoid, membran tilakoid mengelilingi bagian dalamnya yang disebut lumen.

Klorofil, enzim dan kofaktor yang berperan pada reaksi bergantung-cahaya disimpan dalam membran tilakoid. Sebagian besar enzim yang mengkatalisis reaksi tidakbergantung-cahaya ditemukan dalam stroma, atau matriks yang mengelilingi tumpukan tilakoid.