Proses Fotosintesis

Fotosintesis merupakan peristiwa konversi energi pertama yang terjadi di atas permukaan bumi, dengan mengkonversi cahaya matahari (energi photon) sebagai sumber energi utama menjadi sebuah sumber energi lain dalam bentuk ikatan kimia yang dapat dimanfaatkan makhluk hidup lain (heterotrof). Peristiwa tersebut terjadi atau dilakukan oleh seluruh makhluk hidup yang memiliki klorofil (zat hijau daun) atau berkas sejenis klorofil, misal karoten, dan makhluk yang dapat berfotosintesis digolongkan sebagai makhluk hidup autotrof. Pernahkah kita bertanya, bagaimana bisa tanaman tumbuh besar dan kokoh padahal yang dikonsumsi hanyalah air dan hara, sedangkan kita jika minum terus-menerus yang didapat hanyalah kembung? Kenapa tumbuhan tidak dapat tumbuh di tempat yang gelap, meskipun kita beri nutrisi dan air yang cukup? Antara tanaman ternaungi dengan yang tidak, manakah yang lebih bagus, mengapa demikian? Semua jawaban pertanyaan tersebut erat kaitannya dengan peristiwa fotosintesis.

Penjelasan Fotosintesis

       Fotosintesis adalah peristiwa pembentukan bahan makanan berupa glukosa (C6H12O6) dengan 2 rangkaian reaksi yang saling berkaitan, yaitu reaksi terang (fotosintesis) dan reaksi gelap (siklus celvin) dengan air (H2O) dan CO2 sebagai bahan bakunya, itulah mengapa cukup dengan disiram air tanaman sudah bisa tumbuh dan bertahan hidup (dianggap hara terpenuhi). Jalannya proses ini begitu mengagumkan, rumit, akan tetapi berjalan dengan begitu tertata seperti ada yang memberi skenario. Dengan mengetahui sebagian kecil proses yang ada pada tanaman, menguatkan kita bahwa adanya Sang Pencipta yang menciptakan sesuatu yang ada di langit dan di bumi, tidak serta merta muncul sendiri seperti yang dikemukakan Charles Darwin dalam buku-bukunya. Proses fotosintesis diawali dengan pemanfaatan energi cahaya dan pemecah molekul air pada reaksi terang dan mensintesis CO2 menjadi molekul glukosa pada reaksi gelap yang berlangsung dalam mesofil daun, berikut penjelasan lengkapnya.

Reaksi Terang

Source : Youtube

       Reaksi terang adalah proses pemanfaatan cahaya sebagai sumber energi photon yang diserap oleh klorofil yang tersusun dalam photosystem I dan photosystem II yang berjejer dengan Protein Transport, B6-f-Complex, dan ATP Sintesis pada membran tilakoid, yang berada pada disk/piringan tilakoid yang membatasi Stroma dengan bagian dalam tilakoid, kumpulan tumpukan tilakoid disebut Grana dan kompleks Grana tersusun membentuk kloroplas yang terbungkus oleh 2 lapis membran. Reaksi terang berlangsung ketika inti logam klorofil menerima sinar tampak yaitu sinar dengan panjang kelombang kurang dari 800nm dan sinar tersebut terbagi atas 7 warna, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu (mejikuhibiniu). Klorofil daun mampu menyerap ke 5 dari 7 warna tersebut dengan sempurna, sinar kuning sebagian mampu terserap dan sebagiannya lagi dipantulkan, besar perbandingan antara yang terserap dan dipantulkan berbeda-beda pada setiap tumbuhan, sedangkan sinar hijau seluruhnya dipantulkan, sinar hijau inilah yang sampai ke mata kita yang menyebabkan kita melihat daun sebagai benda berwarna hijau, dengan gabungan sinar hijau dan sebagian sinar kuning menyebabkan kita melihat daun memiliki warna hijau muda, semakin besar sinar kuning yang dipantulkan maka semakin muda warna hijau daun tersebut dan sebaliknya semakin sedikit warna kuning yang dipantulkan maka semakin tua warna hujau daun tersebut.
       Energi cayaha yang terserap oleh klorofil kemudian akan disalurkan dan dikumpulkan pada 1 titik di 1 klorofil pada photosystem yang disebut klorofil pusat reaksi (reaction center chlorophyll) hingga terkumpul energi yang cucup untuk digunakan memisahkan molekul air menjadi atom Hidrogen dan Oksigen dengan membebaskan 2 elektron, proses pemisahan ini disebut fotolisis, peristiwa tersebut berlangsung di dalam photosystem II. 2 elektron yang diperoleh pada photolisis akan dipindahkan oleh rantai transport elektron ke-1 (sejenis protein fungsional) dari photosystem II menuju B6-f-Complex. Energi yang dibawa elektron digunakan dalam B6-f-Complex untuk memompa ion Hidrogen dari Stroma menuju ke dalam Tilakoid. Gradien konsentrasi menjadi berubah akibat pemompaan ion Hidrogen ke dalam Tilakoid, perbedaan konsentrasi ini menjadi sumber energi yang memacu bekerjanya Protein Sintesis ATP, dorongan ion Hidrogen yang keluar dari Protein Sintesis ATP menghasilkan energi besar yang digunakan untuk mensintesis ADP (Adenosin Dipospat) menjadi ATP (Adenosin Tripospat) yang merupakan senyawa berenergi tinggi.
Kembali ke B6-f-Complex, elektron yang sudah digunakan energinya untuk memompa Hidrogen, dipindahkan oleh rantai transport elektron ke-2 ke dalam photosystem I untuk kembali diisi energinya. Elektron yang sudah terisi energi akan kembali dipindahkan oleh rantai transport elektron ke-3 menuju NADP reduktase (sejenis enzim/protein fungsional) yang akan digunakan untuk mereduksi NADP+ sebagai carrier/penerima menjadi NADPH.

Source: Youtube

Reaksi Gelap

       Reaksi gelap berlangsung dalam Stroma dengan menggunakan energi yang dihasilkan pada reaksi terang hingga menghasilkan glukosa sebagai hasil akhir yang diharapkan dengan bahan baku dari gas CO2. Reaksi gelap disebut juga siklus Celvin yang dibagi atas 3 tahapan, yaitu Carbon Fixation (Fiksasi Karbon), Reduction (Reduksi), dan Regeneration of RuBP (Regenerasi RuBP).

Carbon Fixation

       Proses bermula ketika CO2 difiksasi/diikat oleh enzim Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (RuBP/RuBisCO) yang beratom karbon 5 yang kemudian membentuk senyawa berantai karbon 6 dan terbagi menjadi 2 menjadi senyawa yang masing-masing berantai karbon 3 yang disebut 3-Phosphoglycerat (karena letak gugus pospat ada di atom nomor 3).

Redution

       Kemudian dalam tahap ini, 2 senyawa 3-Phoshphoglycerat direduksi dengan menggunakan energi dari 2ATP menjadi 2 senyawa 1,3-Phosphoglycerat karena ketambahan 1 atom phosphat dari ATP, dimana kita ketahui phosfat fungsinya sebagai lintasan elektron penampung atau jembatan aliran energi, dalam bentuk ikatan kimia berenergi tinggi seperti ATP dan NADPH. ATP yang kehilang phosphat berubah menjadi ADP yang akan kembali ke fotosistem, dan 2 senyawa 1,3-Phosphoglycerat tadi akan direduksi kembali oleh 2NADPH yang merubahnya menjadi 2 senyawa Glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) dan melepaskan sebuah senyawa phospat anorganik. NADPH yang telah digunakan akan berubah menjadi NADP+ yang kemudian akan dikembali lagi ke reaksi terang. 2 senyawa Glyceraldehyde-3-phosphate yang terbentuk akan tertahan di tahap ini hingga G3P berjumlah menjadi 6 senyawa. Maka proses fiksasi karbon dan reduksi akan diulangi sebanyak 3 kali sehingga akan terbentuk 6 senyawa Glyceraldehyde-3-phosphate, barulah siklus bisa berlanjut ke fase ke-3.
       Dari 6 senyawa Glyceraldehyde-3-phosphate inilah yang terbentuk hanya 1 senyawa Glyceraldehyde-3-phosphate dilepaskan keluar dari siklus. Untuk menghasilkan 1 senyawa glukosa (C6H12O6) diperlukan 2 senyawa Glyceraldehyde-3-phosphate. 2 senyawa Glyceraldehyde-3-phosphate akan membentuk 1 gula fosfat/glukosa phosphat. Jadi, fase fiksasi dan fase reduksi dalam siklus Celvin berlangsung sebanyak 6 kali untuk menghasilkan 1 molekul glukosa. Gula fosfat yang terbentuk, kemudian akan melepaskan ikatan fosfatnya dan berikatan dengan fruktosa dan membentuk sukrosa dan mengirimnya keseluruh jaringan tubuh tumbuhan.

Fase Regeneration of RuBP

       Pada fase ini, 5 molekul Glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) akan tetap dalam siklus dan masuk dalam fase pembentukan kembali enzim aseptor CO2 yaitu RuBP. Proses pembentukan RuBP dari 5 molekul G3P digunakan energi dari 3 molekul ATP, maka akan terbentuk RuBP dan 3 molekul ATP yang telah digunakan energinya akan menjadi ADP yang kemudian kembali ke siklus terang. RuBP yang terbentuk akan kembali memfiksasi CO2 dan proses akan terus berulang selama energi dari photosystem masih bisa memenuhi. Untuk menghasilkan 1 molekul glukosa, perlu 2 kali ulangan siklus celvin (reaksi gelap), karena seperti yang disebutkan di atas, 1 kali siklus hanya dapat menghasilkan 1 molekul G3P (Glyceraldehyde-3-Phosphate) yang beratom karbon 3, sehingga untuk menghasilkan glukosa yang merupakan molekul dengan 6 rantai karbon.

Source: Youtube

       Rangkaian proses tersebutlah yang terjadi ketika sebuah berkas cahaya jatuh pada daun yang akan mengawali proses fotosintesis dengan hasil glukosa yang dapat disimpan sebagai cadangan energi atau direaksikan kembali oleh tumbuhan untuk mendukung proses metabolisme yang lain. secara garis besar, reaksi terang merupakan proses awal dalam menghasilkan sejumlah energi yang diperlukan dalam proses reaksi gelap dengan menggunakan cahaya matahari dan untuk memecah molekul air. kemudian dalam reaksi gelap, energi dari reaksi terang digunakan dalam pembentukan glukosa dan regenerasi enzim aseptor CO2.
       Demikian tulisan saya mengenai Proses Fotosintesis yang mampu saya paparkan, karena keterbatasan ilmu dan pemahaman penuliis yang terbatas kurang lebihnya saya mohon maaf.

Sutan S.

I was a shy person and full imagination also hopes to be realized.

Share this post