Pengertian Fotosintesis dan prosesnya

Pernahkah Anda memperhatikan bahwa tumbuhan membutuhkan sinar matahari untuk hidup? Tampaknya seperti aneh bukan? Bagaimana sinar matahari bisa menjadi sejenis makanan? Nah, sinar matahari adalah energi bagi tumbuhan dan proses fotosintesis gunakan untuk mengambil energi dari sinar matahari dan menggunakannya untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi makanan.

Fotosintesis adalah proses di mana fotoautotrof mengubah energi cahaya menjadi energi kimia yang nantinya dapat digunakan untuk bahan bakar kegiatan organisme. Proses fotosintesis membutuhkan tiga elemen penting agar berfungsi: Air, karbon dioksida dan cahaya. Jika salah satu dari unsur-unsur ini tidak ada, maka prosesnya dapat terhambat.

Fotosintesis adalah proses mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dan menyimpannya dalam ikatan gula. Proses ini terjadi pada tumbuhan dan beberapa ganggang (Kingdom Protista). Tumbuhan hanya perlu energi cahaya, CO2, dan H2O untuk membuat gula. Proses fotosintesis terjadi di kloroplas, khususnya menggunakan klorofil, pigmen hijau yang terlibat dalam fotosintesis.

Pengertian

Fotosintesis adalah suatu teknik untuk mengubah sinar matahari menjadi energi yang telah digunakan oleh organisme tertentu untuk sekitar 3,4 miliar tahun. Rumus dasar melibatkan konversi karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen, dibantu oleh reaksi yang tergantung pada cahaya.

Fotosintesis muncul dengan cepat setelah munculnya kehidupan itu sendiri, diperkirakan terjadi 3,5 miliar tahun yang lalu, setelah kerak bumi didinginkan. Organisme fotosintetik pertama merupakan nenek moyang modern cyanobacteria.

Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas, organel khusus yang terletak di sel-sel tumbuhan dan organisme photosynthesizing lainnya. Kloroplas berwarna hijau karena mereka memanfaatkan pigmen klorofil. Organ primer tanaman yang menyerap sinar matahari adalah daun. Meskipun kloroplas terletak di sel-sel di seluruh tanaman, kepadatan kloroplas yang jauh tertinggi ada pada daun, dimana antara 450.000 sampai 800.000 kloroplas dapat ditemukan di setiap milimeter persegi.

Kloroplas diperkirakan berasal dari bakteri fotosintetik, dengan mana mereka memiliki banyak kesamaan. Seperti pembangkit listrik dari sel eukariotik (kompleks), mitokondria, kloroplas diperkirakan berasal dari hubungan simbiosis yang sangat erat antara mikroba awal, begitu dekat sehingga mereka menjadi bagian dari entitas tak terpisahkan yang sama.

Salah satu produk sampingan dari fotosintesis adalah oksigen, molekul yang diperlukan oleh manusia dan hewan lain untuk hidup. Meskipun saat ini oksigen membawa kehidupan, selama peristiwa bencana besar dua miliar tahun yang lalu, itu membawa kematian. Pada saat itu, atmosfer bumi mengandung sedikit oksigen, dan batu besi besar bisa terkena permukaan tanpa berkarat.

Kemudian, tiba-tiba selama periode geologis yang terdiri dari beberapa puluhan juta tahun, cyanobacteria fotosintesis penghasil oksigen berkembang dan menutupi bumi, memproduksi sejumlah besar oksigen dan menyebabkan kepunahan massal dari garis keturunan evolusi terbiasa dengan konsentrasi oksigen atmosfer tinggi. Hal ini dikenal sebagai bencana oksigen.

Hari ini, udara sekitar 23% oksigen dan sisanya nitrogen. Kebutuhan oksigen dari tanaman adalah alasan lain mengapa kita harus mencegah pengrusakan hutan hujan di seluruh dunia, khususnya di Amazon.

Organisme fotosintetik menjadi dasar dari setiap ekosistem. Dalam peran ini mereka disebut sebagai produsen. Organisme yang mengkonsumsi mereka disebut konsumen.

Tiga hal yang diperlukan tumbuhan untuk hidup

Tumbuhan membutuhkan tiga hal dasar untuk hidup: air, sinar matahari, dan karbon dioksida. Tumbuhan bernapas dengan karbon dioksida sama seperti kita menghirup oksigen. Ketika tumbuhan bernapas mengambil karbon dioksida, mereka menghembuskan oksigen. Tumbuhan merupakan sumber utama oksigen di planet Bumi dan membantu menjaga kita tetap hidup.

Kita tahu sekarang bahwa tumbuhan menggunakan sinar matahari sebagai energi, mereka mendapatkan air dari hujan, dan mereka mendapatkan karbon dioksida dari bernapas. Proses pengambilan tiga bahan utama ini dan membuat mereka menjadi makan yang disebut fotosintesis.

Bagaimana tumbuhan menangkap sinar matahari?

Tumbuhan menangkap sinar matahari dengan menggunakan senyawa yang disebut klorofil. Klorofil berwarna hijau, itulah sebabnya mengapa begitu banyak tumbuhan tampak hijau. Anda mungkin berpikir pada awalnya bahwa itu hijau karena ingin menyerap dan menggunakan lampu hijau.

Namun, dari penelitian kita tentang cahaya, kita tahu bahwa warna yang kita lihat sebenarnya adalah warna cahaya yang dipantulkan. Jadi klorofil sebenarnya memantulkan cahaya hijau dan menyerap cahaya biru dan merah.

Rincian lebih lanjut tentang Fotosintesis untuk anak-anak

Di dalam sel-sel tumbuhan adalah struktur yang disebut kloroplas. Ada dalam struktur ini di mana klorofil berada. Hal pertama yang terjadi adalah bahwa sinar matahari ditangkap dan energi disimpan dalam bahan kimia yang disebut ATP. Kemudian ATP digunakan untuk membuat gula dan senyawa organik yang merupakan pangan bagi tumbuhan utama digunakan untuk hidup dan tumbuh. Bagian pertama dari proses harus memiliki sinar matahari, bagian kedua bisa terjadi tanpa cahaya dan bahkan di malam hari. Bagian kedua disebut Siklus Calvin karena ditemukan dan dijelaskan oleh ilmuwan Melvin Calvin.

Meskipun tumbuhan membutuhkan sinar matahari dan air untuk hidup, tumbuhan yang berbeda membutuhkan jumlah yang berbeda dari masing-masing. Beberapa tumbuhan hanya perlu sedikit air sementara yang lain perlu banyak. Beberapa tumbuhan berada langsung mendapat sinar matahari sepanjang hari, sementara yang lain lebih teduh. Belajar tentang kebutuhan tumbuhan dapat membantu Anda belajar di mana untuk menanam mereka di halaman Anda dan cara terbaik untuk memberikan air pada mereka sehingga mereka akan berkembang.

Tinjauan Proses Fotosintesis

Proses sebenarnya terjadi pada siang hari dan dua fase yang saling terkait terlibat dalam proses:

  • Reaksi Tergantung Cahaya
  • Reaksi bebas cahaya

Reaksi Tergantung Cahaya (reaksi terang)

Reaksi fotosintesis ini membutuhkan sinar matahari untuk menghasilkan molekul energi (ATP & NADPH). Selain itu, fotosintesis meningkat dengan lebih banyak foton (cahaya) dan akibatnya, lebih banyak molekul energi diproduksi.

Reaksi terang terjadi pada membran tilakoid yang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Ini adalah reaksi kimia yang harus berlangsung dalam keadaan terang. Klorofil dan beberapa pigmen lain seperti beta-karoten diatur dalam cluster dalam membran tilakoid dan terlibat dalam reaksi terang. Masing-masing pigmen berwarna berbeda dapat menyerap warna yang sedikit berbeda dari cahaya dan meneruskan energi ke molekul klorofil pusat untuk melakukan fotosintesis. Bagian tengah dari struktur kimia dari molekul klorofil adalah cincin porfirin, yang terdiri dari beberapa cincin yang menyatukan karbon dan nitrogen dengan ion magnesium di tengah.

Energi yang dihasilkan melalui reaksi terang disimpan dengan membentuk zat kimia yang disebut ATP (adenosin trifosfat), suatu senyawa yang digunakan oleh sel untuk penyimpanan energi. Kimia ini terbuat dari adenin nukleotida terikat pada gula ribosa, dan yang terikat pada tiga gugus fosfat. Molekul ini sangat mirip dengan bahan penyusun untuk DNA kita.

Reaksi bebas cahaya (reaksi gelap)

Pada dasarnya, reaksi gelap fotosintesis menggunakan molekul energi yang dihasilkan oleh reaksi yang bergantung pada cahaya untuk menghasilkan lebih banyak molekul energi.

Reaksi gelap terjadi pada stroma dalam kloroplas, dan mengkonversi CO2 menjadi gula. Reaksi ini tidak secara langsung membutuhkan cahaya untuk terjadi, tapi itu tidak membutuhkan produk dari reaksi terang (ATP dan kimia lain yang disebut NADPH). Reaksi gelap melibatkan siklus yang disebut siklus Calvin dimana CO2 dan energi dari ATP digunakan untuk membentuk gula. Sebenarnya, perhatikan bahwa produk pertama fotosintesis adalah senyawa tiga karbon disebut gliseraldehida 3-fosfat. Hampir seketika, keduanya ini bergabung untuk membentuk molekul glukosa.

Kebanyakan tanaman menaruh CO2 langsung ke siklus Calvin. Jadi senyawa organik yang pertama yang stabil yang terbentuk adalah gliseraldehida 3-fosfat. Karena molekul yang mengandung tiga atom karbon, tanaman ini disebut tanaman C3. Untuk semua tanaman, cuaca musim panas akan meningkatkan jumlah air yang menguap dari tanaman. Tanaman mengurangi jumlah air yang menguap dengan menjaga stomata mereka ditutup selama cuaca panas atau kering. Sayangnya, ini berarti bahwa sekali CO2 dalam daun mereka mencapai tingkat rendah, mereka harus berhenti melakukan fotosintesis. Bahkan jika ada sedikit CO2, enzim yang digunakan untuk meraihnya dan memasukkannya ke dalam siklus Calvin tidak memiliki cukup CO2 untuk digunakan. Biasanya rumput di pekarangan kita hanya berubah warna menjadi coklat dan mulai tidak aktif. Beberapa tanaman seperti digitaria (crabgrass), jagung, dan tebu memiliki modifikasi khusus untuk menghemat air. Tanaman ini menangkap CO2 dengan cara yang berbeda: mereka melakukan langkah ekstra pertama, sebelum melakukan siklus Calvin. Tanaman ini memiliki enzim khusus yang dapat bekerja lebih baik, bahkan pada tingkat CO2 yang sangat rendah, untuk mengambil CO2 dan mengubahnya pertama ke oksaloasetat, yang berisi empat karbon. Dengan demikian, tanaman ini disebut tanaman C4. CO2 ini kemudian dilepaskan dari oksaloasetat dan dimasukkan ke dalam siklus Calvin. Inilah sebabnya mengapa digitaria bisa tetap hijau dan terus tumbuh ketika semua rumput Anda kering dan coklat.

Ada strategi lain untuk mengatasi cuaca sangat panas, kering, cuaca gurun dan menghemat air. Beberapa tanaman (misalnya, kaktus dan nanas) yang hidup di daerah sangat panas, daerah kering seperti gurun, hanya dapat dengan aman membuka stomata mereka di malam hari ketika cuaca dingin. Dengan demikian, tidak ada kesempatan bagi mereka untuk mendapatkan CO2 yang dibutuhkan untuk reaksi gelap pada siang hari. Pada malam hari ketika mereka dapat membuka stomata mereka dan mengambil CO2, tanaman ini menggabungkan CO2 ke dalam berbagai senyawa organik untuk menyimpannya. Pada siang hari, saat reaksi terang terjadi dan ATP tersedia (tapi stomata harus tetap tertutup), mereka mengambil CO2 dari senyawa organik dan memasukkannya ke dalam siklus Calvin. Tanaman ini disebut tanaman CAM, yang merupakan singkatan dari metabolisme asam crassulacean, Crassulaceae (yang meliputi Sedum tanaman kebun) di mana proses ini pertama kali ditemukan.

Proses Fotosintesis – Langkah demi Langkah

Sinar matahari diserap oleh klorofil pada daun tumbuhan. Karbon dioksida memasuki tanaman melalui struktur yang disebut stomata, yang biasanya ditemukan di bagian bawah daun. Air diserap melalui akar tanaman.

Reaksi tergantung cahaya terjadi pada siang hari. Pada tahap ini, air tumpah ke elemen-elemennya – ion oksigen dan hidrogen. Kemudian, ion melewati serangkaian pembawa elektron, akhirnya mengarah ke akumulasi ion hidrogen. Ketika elektron ditransfer dari satu pembawa elektron ke yang lain, energi dilepaskan. Dalam hal ini, ATP & NADPH dilepaskan.

Reaksi gelap fotosintesis menggunakan energi yang dihasilkan selama cahaya tergantung pada reaksi untuk mengubah karbon dioksida menjadi glukosa. Transformasi dari karbon dioksida menjadi glukosa memerlukan beberapa reaksi. Molekul yang sama menghasilkan glukosa selama proses ini.

Bagian bawah daun memiliki sel-sel yang agak “berjarak”. Struktur ini memungkinkan karbon dioksida meresap ke bagian daun lain, sehingga memudahkan pelepasan oksigen.

Ringkasan

Reaksi kimia secara keseluruhan yang terlibat dalam fotosintesis adalah:

6CO2 + 6H2O (+ energi cahaya) C6H12O6 + 6O2.

Ini adalah sumber dari O2 yang kita hirup, dan dengan demikian, faktor yang signifikan dalam kekhawatiran kita tentang deforestasi.

Sekarang kita tahu bahwa tumbuhan membutuhkan sinar matahari, air, dan karbon dioksida untuk hidup. Mereka mengambil tiga komponen ini dan menggunakan klorofil untuk membantu mengkonversi mereka menjadi makanan, yang mereka gunakan untuk energi, dan oksigen, yang mereka bernapas dan kita gunakan untuk tinggal. Semua tumbuhan menggunakan fotosintesis, sehingga mereka semua butuh sinar matahari.

Soal dan Jawaban Fotosintesis

1. Apa yang terjadi selama proses fotosintesis?

Selama proses fotosintesis, energi cahaya dikonversi menjadi energi kimia, yang kemudian digunakan sebagai bahan bakar.

2. Apa dua reaksi penting yang terjadi selama proses fotosintesis?

Dua reaksi yang terjadi selama proses fotosintesis adalah reaksi tergantung cahaya dan reaksi bebas cahaya.

3. Apa dua produk utama yang dirilis selama proses fotosintesis?

ATP & NADPH

4. Apa tiga elemen penting yang diperlukan agar proses fotosintesis terjadi?

Air, karbon dioksida dan sinar matahari.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *