FOTOSINTESIS

FOTOSINTESIS

• PENGERTIAN

Adalah proses pembentukan zat makanan (senyawa organik) dari senyawa anorganik, dengan bantuan energi yang berasal dari matahari. Energi matahari yang digunakan pada proses fotosintesis diubah menjadi energi kimai (ATP) dengan bantuan klorofil.<br />Zat anorganik yang diprlukan dalam proses fotosintesis berupa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dari hasil respirasi seluler. Pada tumbuhan air diambil dari tanah melalui rambut-rambut akar, kemudian dibawa menuju daun oleh xylem. Sedangkan, karbon dioksida berasal dari udara yang masuk ke daun melalui stomata (mulut daun). Reaksi umum fotosintesis adalah sebagai berikut :<br />

• 6CO2 + 6 H2O + Cahaya C6H12O6 + 6 O2
• KLOROPLAS

Kloroplas merupakan organel bermembran ganda yang mengandung pigmen klorofil. Pada prosenya, klorofil akan menyerap energi cahaya matahari dan akan menggerakkan sintesis molekul makanan di dalam kloroplas. Pada umumnya, kloroplas ditemukan pada sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Di dalam kloroplas terdapat sistem membran yang tersusun seperti kantong-kantong pipih yangh disebut dengan tilakoid. Di beberapa daerah, tilakoid menumpuk seperti tumpukan uang logam yang membentuk struktur yang disebut dengan grana (tunggal, granum). Cairan di luar membran tilakoid disebut stroma. Adanya membran tilakoid membagi kloroplas menjadi dua ruangan, yaitu ruangan tilakoid dan stroma.<br />Proses fotosintesis dibagi menjadi dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang yaitu reaksi yang membutuhkan cahaya. Reaksi gelap (siklus Calvin) yaitu reaksi pembentukan karbohidrat tanpa membutuhkan cahaya. Reaksi terang terjadi di membran tilakoid kloroplas. Pada reaksi terang, energi cahaya atau foton diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH2, sedangkan pada reaksi gelap berupa pengikatan karbon dioksida yang kemudian melalui proses reduksi dan regenerasi dihasilkan karbohidrat. Proses reaksigelap ini berlangsung tanpa adanya cahaya dan membutuhkan ATP dan NADPH2 dari reaksi terang.<br />

• REAKSI TERANG

Reaksi terang fotosintesis terjadi di membran tilakoid kloroplas. Pada membran tilakoid, terdapat pigmen klorofil yang bersamaprotein dan molekul organik yang lebih kecil lainnya disebut fotosistem. Setriap fotosistem, memiliki pengumpul cahaya yang disebut dengan kompleks antena. Fungsi kompleks antena untuk membantu fotosistem menerima cahaya dengan spektrum yang lebih luas. Ketika kompleks antena menyerap foton maka energi foton akan disalurkan dari molekul pigmen yang satu ke molekul pigmen yang lain.<br />Pada membran tilakoid terdapat dua jenis fotosistem yang dinamakan berdasarkan urutan ditemukannya, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I mempunyai pusat reaksi P700 karena paling baik menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm. Fotosistem II mempunyai pusat reaksi P680 karena menyerap cahaya paling puncak pada panjang gelombang 680 nm. Kedua pusat reaksi ini tersusun oleh klorofil a.<br />

• Aliran Elektron Nonsiklik

Proses aliran elektron nonsiklik disebut juga fotofosforilasi nonsiklik yang melibatkan dua fotosistem sekaligus yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Diawali dari penyerapan cahaya oleh fotosistem II, elektron dari pusat reaksi (P680) tereksitasi dan ditangkap oleh akseptor elektron primer yang kemudian elektron menuju ke fotosistem I. Selama aliran elektron dari fotositstrem II ke fotosistem I terjadi pembentukan ATP. Kekurangan elektron pada P680 digantikan oleh hasil fotolisis air, yaitu H2O yang dipecah menjadi 2H+ + 2e + ½ O2. Oksigen (O2) dari fotolisis dilepaskan ke lingkungan, sedangkan elektronnya digunakan untuk mengganti kekurangan elektron pada P680.<br />Hal itulah yang menyebabkan pada fotosintesis dihasilkan oksigen.<br />Elektron yang sampai pada fotosistem I digunakan untuk menutup kekurangan elektron pada fotosistem I. Seperti halnya fotosistem II, pada fotosistem I juga telah terjadi eksitasi elektron karena menyerap cahaya . elektron pada fotosistem I ditangkap oleh akseptor elektron primer, kemudian mengalir dari akseptor elektron satu ke akseptor elektron yang lain, dan akhirnya digunbakan untuk pembentukan NADPH.<br />

• Aliran Elektron Siklik

Pada kondisi tertentu, elektron yang tereksitasi dapat mengambil jalan singkat lintasan yaitu fotofosforilasi siklik dan hanya melibatkan fotosistem I. Eksitasi elektron dari P700 ditangkap akseptor elektron primer, kemudian melalui aliran elektron seperti feredoksin dan kompleks sitokrom, elektron kembalike P700. Pada proses ini tidak terjadi fotolisis air dan tidak dibentuk NADPH2. Fotofosforilasi siklik hanya membentuk ATP.<br />Perbandingan Fotofosforilasi<br />No.Fotofosforilasi NonsiklikFotofosforilasi Siklik1.Melibatkan fotosistem I dan IIHanya melibatkan fotosistem I2.Dibentuk ATP dan NADPH2Dibentuk ATP3.Terjadi fotolisis air untuk menutupi kekurangan elektron pada fotosistem IITidak terjadi fotolisis air<br />

• REAKSI GELAP

Reaksi gelap disebut juga siklus calvin. Seperti halnya pada siklus krebs, pada siklus calvin materi awal diregenerasi lagi untuk melakukan siklus selanjutnya. Prosesnya dibagi dalam tiga tahap yaitu fiksasi, reduyksi dan regenerasi.<br />Tahap fiksasi merupakan tahap pengikatan CO2 oleh enyawa baratom 5 karbon, ribulosa difosfat (RDP), dan dikatalisis oleh enzim RuBP karboksilase atau rubisko. Hasil fiksasi ialah senyawa 6 karbon yang tidak stabil sehingga terurai menjadi asam 3-fosfogliserat (APG). <br />Tahap reduksi diawali dari proses fosforilasi APG menjadi 1,3 difosfogliserat (DPG) yang kemudian direduksi oleh NADPH2 membentuk gliseraldehida-3-fosfat (G3P). G3P melalui sederetan reaksi membentuk ribulosa fosfat (RP0, yang kemudian difosforilasi oleh ATP menjadi ribulosa difosfat (RDP)