Organel Sel Untuk Proses Fotosintesis

By On Wednesday, February 22nd, 2017 Categories : Sains

Sel mendapatkan nutrisi dari lingkungan mereka, tetapi di mana nutrisi mereka berasal? Hampir semua bahan organik di Bumi telah diproduksi oleh sel-sel yang mengkonversi energi dari matahari menjadi energi yang mengandung makromolekul.

Proses ini, disebut fotosintesis, adalah penting untuk siklus karbon global dan organisme yang melakukan fotosintesis merupakan tingkat terendah dalam sebagian besar rantai makanan.

Apa itu Fotosintesis? Mengapa itu Penting?

Semua makhluk hidup tergantung pada sel yang berfotosintesis untuk memproduksi molekul organik kompleks yang mereka butuhkan sebagai sumber energi. Sel fotosintetik cukup beragam dan termasuk sel yang ditemukan pada tumbuhan hijau, fitoplankton, dan cyanobacteria. Selama proses fotosintesis, sel menggunakan karbon dioksida dan energi dari matahari untuk membuat molekul gula dan oksigen. Molekul gula merupakan dasar untuk molekul yang lebih kompleks yang dibuat oleh sel fotosintetik, seperti glukosa. Kemudian, melalui proses respirasi, sel menggunakan oksigen dan glukosa untuk mensintesis molekul pembawa energi yang kaya, seperti ATP, dan karbon dioksida yang dihasilkan sebagai produk limbah. Oleh karena itu, sintesis glukosa dan pemecahannya oleh sel adalah proses yang berlawanan.

Pembangunan dan pemecahan bahan berbasis karbon – dari karbon dioksida untuk molekul organik kompleks (fotosintesis) kemudian kembali ke karbon dioksida (respirasi) – adalah bagian dari apa yang biasa disebut siklus karbon global. Memang, bahan bakar fosil yang kita gunakan untuk energi dunia kita saat ini adalah sisa-sisa organisme kuno yang pernah hidup, dan mereka memberikan contoh dramatis siklus ini bekerja. Siklus karbon tidak akan mungkin tanpa fotosintesis, karena proses ini bisa menjelaskan tetap “membangun” bagian dari siklus (Gambar 2).

Namun, fotosintesis tidak hanya mendorong siklus karbon – juga menciptakan oksigen yang diperlukan untuk organisme yang bernapas. Menariknya, meski tanaman hijau berkontribusi banyak oksigen di udara yang kita hirup, fitoplankton dan cyanobacteria di lautan dunia diperkirakan menghasilkan antara sepertiga dan setengah dari oksigen atmosfer di Bumi.

Apakah Organel Sel yang Terlibat Dalam Fotosintesis?

Sel yang fotosintetik mengandung pigmen khusus yang menyerap energi cahaya. Pigmen yang berbeda merespon panjang gelombang cahaya terlihat yang berbeda. Klorofil, pigmen utama yang digunakan dalam fotosintesis, memantulkan cahaya hijau dan menyerap cahaya merah dan biru paling kuat. Pada tumbuhan, fotosintesis terjadi di kloroplas, yang mengandung klorofil. Kloroplas dikelilingi oleh membran ganda dan mengandung membran dalam ketiga, yang disebut membran tilakoid, yang membentuk lipatan panjang dalam organel. Pada mikroskop elektron, membran tilakoid terlihat seperti tumpukan koin, meskipun kompartemen mereka merupakan terhubung seperti labirin kamar. Pigmen hijau klorofil terletak di dalam membran tilakoid, dan ruang antara tilakoid dan membran kloroplas disebut stroma (Gambar 3, Gambar 4).

Klorofil adalah pigmen utama yang digunakan dalam fotosintesis, tetapi ada beberapa jenis klorofil dan berbagai pigmen lainnya yang merespon cahaya, termasuk merah, coklat, dan pigmen biru. Pigmen lain dapat membantu menyalurkan energi cahaya untuk klorofil A atau melindungi sel dari-kerusakan cahaya. Misalnya, protista yang berfotosintesis disebut dinoflagellata, yang bertanggung jawab untuk “pasang merah”, mengandung berbagai pigmen peka cahaya, termasuk klorofil dan pigmen merah bertanggung jawab untuk pewarnaan dramatis mereka.

Apakah Langkah Fotosintesis?

Fotosintesis terdiri dari reaksi tergantung cahaya dan reaksi -tanpa cahaya. Pada tumbuhan, yang disebut reaksi “cahaya” terjadi dalam tilakoid kloroplas, dimana pigmen klorofil tersebut berada. Ketika energi cahaya mencapai molekul pigmen, maka energi elektron dalam diri mereka, dan elektron ini didorong ke rantai transpor elektron dalam membran tilakoid. Setiap langkah dalam rantai transpor elektron kemudian membawa setiap elektron ke keadaan energi yang lebih rendah dan memanfaatkan energi dengan memproduksi ATP dan NADPH. Sementara itu, setiap molekul klorofil menggantikan elektron yang hilang dengan elektron dari air, proses ini pada dasarnya membagi molekul air untuk menghasilkan oksigen
Setelah reaksi cahaya telah terjadi, atau reaksi “gelap” tanpa-cahaya terjadi di stroma kloroplas. Selama proses ini, juga dikenal sebagai fiksasi karbon, energi dari molekul ATP dan NADPH yang dihasilkan oleh reaksi cahaya mendorong jalur kimia yang menggunakan karbon dalam karbon dioksida (dari atmosfer) untuk membangun gula tiga-karbon yang disebut gliseraldehida-3-fosfat (G3P). Sel kemudian menggunakan G3P untuk membangun berbagai gula lain (seperti glukosa) dan molekul organik. Banyak interkonversi ini terjadi di luar kloroplas, menyusul pengangkutan G3P dari stroma. Produk dari reaksi-reaksi ini kemudian diangkut ke bagian lain dari sel, termasuk mitokondria, di mana mereka dipecah untuk membuat molekul pembawa energi lebih untuk memenuhi kebutuhan metabolisme sel. Pada tumbuhan, beberapa molekul gula disimpan sebagai sukrosa atau pati.

Kesimpulan

Sel yang fotosintetik mengandung klorofil dan pigmen peka cahaya lain yang menangkap energi surya. Dengan keberadaan karbon dioksida, sel-sel tersebut dapat mengubah energi matahari menjadi molekul organik kaya energi, seperti glukosa. Sel-sel ini tidak hanya mendorong siklus karbon global, tetapi mereka juga menghasilkan banyak oksigen hadir di atmosfer Bumi. Pada dasarnya, sel yang non-fotosintetik menggunakan produk fotosintesis untuk melakukan kebalikan dari fotosintesis: memecah glukosa dan pelepasan karbon dioksida.