Bagaimana Proses Fotosintesis

By On Monday, February 20th, 2017 Categories : Sains

Proses fotosintesis mudah dibagi menjadi dua bagian: reaksi memperbaiki energi (juga disebut reaksi terang) dan reaksi memperbaiki karbon (juga disebut reaksi terang-independen, atau reaksi gelap).

Reaksi Terang

Reaksi energi penetapan fotosintesis dimulai ketika cahaya diserap dalam fotosistem II dalam membran tilakoid. Energi dari sinar matahari, ditangkap di pusat reaksi P680, mengaktifkan elektron untuk melompat keluar dari molekul klorofil di pusat reaksi. Elektron ini melewati serangkaian sitokrom di sekitar sistem transpor elektron.

Setelah melewati sistem transpor elektron, elektron yang kaya energi akhirnya memasuki fotosistem 1. Beberapa energi elektron hilang karena elektron bergerak sepanjang rantai akseptor, namun sebagian dari energi memompa proton melintasi membran tilakoid, dan pompa ini mengakibatkan potensi kemiosmosis.

 Elektron dihabiskan dari P680 memasuki pusat reaksi P700 di fotosistem I. Sinar matahari sekarang mengaktifkan elektron, yang menerima dorongan kedua dari molekul klorofil. Di sana mereka mencapai tingkat energi yang tinggi. Sekarang kemajuan elektron melalui sistem transpor elektron kedua, tapi kali ini tidak ada memompa proton. Sebaliknya, energi mengurangi NADP. Penurunan ini terjadi pada saat dua elektron bergabung NADP dan energi molekul. Karena NADP memperoleh dua elektron bermuatan negatif, itu menarik dua proton bermuatan positif untuk menyeimbangkan muatan. Akibatnya, molekul NADP direduksi menjadi NADPH, sebuah molekul yang mengandung banyak energi.

Karena elektron mengalir keluar dari pusat reaksi P680, molekul klorofil dibiarkan tanpa sejumlah elektron. Elektron diamankan dari molekul air menggantikan elektron ini. Setiap molekul air membagi melepaskan dua elektron yang masuk molekul klorofil untuk menggantikan yang hilang. Molekul-molekul air yang terbagi juga merilis dua proton yang masuk sitoplasma dekat tilakoid dan saat ini tersedia untuk meningkatkan gradien kemiosmotik.

Produk ketiga dari gangguan molekul air adalah oksigen. Dua atom oksigen menggabungkan dengan satu sama lain untuk membentuk molekul oksigen, yang dilepaskan karena produk sampingan dari fotosintesis, mengisi udara dan digunakan oleh semua organisme penghirup oksigen, termasuk sel tumbuhan dan hewan.

Apa yang telah diuraikan di atas reaksi terang nonsiklik (lihat Gambar). Tanaman tertentu juga dikenal untuk berpartisipasi dalam reaksi terang siklik. Reaksi-reaksi ini hanya melibatkan fotosistem I dan pusat reaksi P700. Mengeksitasi elektron meninggalkan pusat reaksi, melewati koenzim dari sistem transpor elektron, dan kemudian mengikuti jalur khusus kembali ke P700. Setiap kekuatan elektron memompa proton dan mendorong pengangkutan proton melintasi membran tilakoid. Proses ini memperkaya gradien proton dan akhirnya mengarah ke generasi ATP.

Reaksi Terang
Reaksi Terang

Produksi ATP dalam reaksi terang fotosintesis terjadi oleh proses kemiosmosis. Pada dasarnya, proses ini terdiri dari serbuan proton melintasi membran (membran tilakoid, dalam hal ini), disertai dengan sintesis molekul ATP. Ahli biokimia telah menghitung bahwa konsentrasi proton pada satu sisi tilakoid adalah 10.000 kali di sisi berlawanan dari membran.

Dalam fotosintesis, proton melewati kembali melintasi membran melalui saluran tergeletak bersama lokasi di mana enzim berada. Ketika proton melewati saluran, energi dari proton dilepaskan untuk membentuk ikatan ATP (energi tinggi). ATP terbentuk dalam reaksi terang bersama dengan NADPH terbentuk dalam reaksi utama. Kedua ATP dan NADPH menyediakan energi yang diperlukan untuk sintesis karbohidrat yang terjadi pada set utama kedua peristiwa dalam fotosintesis.

Reaksi Gelap

Glukosa dan karbohidrat lain yang disintesis dalam reaksi gelap fotosintesis, sering disebut siklus Calvin untuk Melvin Calvin, yang melakukan banyak penelitian biokimia (lihat Gambar). Ini fase fotosintesis terjadi pada stroma dari sel tumbuhan.

Reaksi Gelap

Gambar 2. Reaksi Gelap, juga disebut siklus Calvin.

Dalam reaksi gelap, bahan pentingnya adalah karbon dioksida, yang diperoleh dari atmosfer. Pada Karbon dioksida melekat senyawa lima karbon yang disebut ribulosa difosfat. Ribulosa difosfat karboksilase mengkatalisis reaksi ini.

Setelah karbon dioksida telah bergabung dengan difosfat ribulosa, produk bentuk enam-karbon, yang segera rusak menjadi dua molekul tiga karbon yang disebut phosphoglycerate. Setiap molekul phosphoglycerate mengkonversi ke senyawa organik lain, tetapi hanya dalam kondisi adanya ATP. ATP yang digunakan adalah ATP yang disintesis dalam reaksi energi terang. Senyawa organik yang terbentuk masih mengkonversi senyawa organik lain menggunakan energi yang hadir di NADPH. Sekali lagi, reaksi energi terang menyediakan energi penting. Senyawa organik yang menghasilkan masing-masing terdiri dari tiga atom karbon. Akhirnya, senyawa berinteraksi satu sama lain dan bergabung untuk membentuk satu molekul glukosa enam karbon. Proses ini juga menghasilkan molekul tambahan difosfat ribulosa untuk berpartisipasi dalam reaksi gelap selanjutnya.

Glukosa dapat disimpan dalam tanaman dalam beberapa cara. Pada beberapa tanaman, molekul glukosa bergabung satu sama lain untuk membentuk molekul pati. Misalnya Tanaman kentang, pati disimpan dalam umbi-umbian (batang bawah tanah). Pada beberapa tanaman, glukosa diubah menjadi fruktosa (gula buah), dan energi disimpan dalam bentuk ini. Masih dalam tanaman lain, fruktosa bergabung dengan glukosa membentuk sukrosa, umumnya dikenal sebagai gula meja. Energi yang disimpan dalam karbohidrat dalam bentuk ini. Sel tumbuhan memperoleh energi untuk kegiatan mereka dari molekul-molekul ini. Hewan menggunakan bentuk yang sama glukosa oleh tanaman memakan waktu dan memberikan molekul ke sel mereka.

Semua makhluk hidup di bumi tergantung dalam beberapa cara pada fotosintesis. Ini adalah mekanisme utama untuk membawa energi sinar matahari menjadi sistem kehidupan dan membuat energi yang tersedia untuk reaksi kimia yang terjadi dalam sel.