Agar tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang, dibutuhkan karbon dioksida, air, dan energi melalui suatu proses kimia yang dinamakan fotosintesis. Dalam prosesnya, fotosintesis menghasilkan glukosa, yang adalah bahan dasar membangun saat makanan yang dibutuhkan sebagai sumber energi. Mari kita mempelajari lebih detail bagaimana proses fotosintesis dalam lab IPA.
Dalam proses fotosintesis, selain menghasilkan glukosa, juga dihasilkan oksigen. Energi yang dibutuhkan dalam proses fotosintesis berasal dari matahari dalam bentuk cahaya. Cahaya matahari berbentuk gelombang yang tersusun dari partikel-partikel energi yang disebut foton. Sebuah foton dapat dikarakterisasikan oleh panjang gelombang. Cahaya matahari yang dipancarkan terdiri dari paket foton yang memiliki panjang gelombang yang berbeda, yang kemudian dikelompokkan dan dikenal dengan istilah spektrum elektromagnetik.
Pada prosesnya, fotosintesis hanya menggunakan sebagian cahaya dalam spektrum gelombang elektromagnetik, yaitu cahaya dengan panjang gelombang tertentu, misalnya cahaya tampak. Hal ini dikarenakan pada tumbuhan terdapat pigment warna khusus yang hanya mampu menyerap cahaya matahari dengan kisaran panjang gelombang dalam spektrum cahaya tampak. Warna pada tumbuhan dihasilkan dari pantulan cahaya matahari. Mengapa tumbuhan berwarna hijau karena memantulkan cahaya hijau dan kuning, sedangkan cahaya merah dan biru diserap oleh tumbuhan.
Cahaya merah dan biru yang diserap adalah paket energi yang digunakan dalam proses fotosintesis. Karena kebutuhan akan cahaya ini, fotosintesis kemudian terjadi dalam dua reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Proses fotosintesis terjadi di dalam sel tumbuhan, tepatnya pada organel yang disebut kloroplast. Di dalam kloroplas terdapat struktur cakram bertumpuk yang dinamakan membran tilakuit.
Membran tilakuit dikelilingi ruangan berisi cairan yang disebut stroma. Stroma merupakan tempat terjadinya reaksi gelap atau siklus Kelvin, sedangkan reaksi terang terjadi di dalam membran tilakuit. Reaksi terang merupakan tahapan awal dari serangkaian reaksi yang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia.
Di dalam memberan tilakue terdapat bagian yang bernama fotosistem. Ada dua fotosistem, yaitu fotosistem 1 dan fotosistem 2. Kedua bagian ini bekerja memproduksi energi kimia yang kemudian digunakan dalam stroma. untuk membentuk glukosa. Fotosistem tilakoid terdiri dari molekul pigment dan klorofil. Molekul pigment pada fotosistem berfungsi menyerap foton cahaya.
Foton yang diserap menyebabkan elektron-elektron berada pada tingkatan tinggi. Elektron ini kemudian berpindah ke pusat klorofil dan kemudian dipindahkan ke protein khusus yang ada di dalam tilakoid. Partikel energi cahaya menabrak fotosistem 1 dan fotosistem 2 secara bersamaan. Pada fotosistem 2, setelah foton diserap oleh molekul pigment dan dipindahkan ke protein, maka dalam fotosistem 2 akan kekurangan elektron. Kekurangan elektron pada fotosistem ini akan diganti.
melalui proses fotolisis yang melibatkan proses oksidasi molekul air yang menghasilkan elektron bebas dan oksigen. Oksigen yang dihasilkan merupakan bahan penting dalam proses respirasi sel. Saat elektron dalam protein khusus melewati rantai transport elektron, energi dari elektron digunakan untuk memumpah ion hidrogen dari stroma ke tilakuit, kemudian menciptakan gradien konsentrasi. Saat gradien konsentrasi terbentuk, terjadilah proses sintesis ATP, di mana ADP diubah menjadi ATP.
Proses ini menjadikan elektron menjadi lemah. Elektron yang lemah kemudian dipindahkan ke fotosistem 1. Di dalam fotosistem 1, Elektron diisi kembali dalam protein yang dipindahkan ke rantai transport elektron untuk mereduksi elektron pembawa NADP+, menjadi NADPH. Saat foton terus-menerus memasuki membran tilakoid, maka ATP dan NADPH terus diproduksi menuju jalur metabolik di stroma.
Molekul ATP dan NADPH yang diproduksi dalam reaksi terang digunakan di stroma sebagai penggerak reaksi gelap atau yang dikenal dengan siklus Kelvin. Siklus Kelvin terdiri dari serangkaian reaksi yang mereduksi karbon dioksida menjadi G3P. Siklus Kelvin terbagi dalam 3 tahapan.
Tahapan pertama adalah fiksasi karbon. Dalam tahap ini, karbon dioksida diikat oleh RUBP menghasilkan 6 molekul karbon yang terpecah menjadi 2 molekul karbon 3. Tahap kedua adalah tahap reduksi. Pada tahap ini, molekul NADPH dan ATP mereduksi karbon dioksida. Dan pada tahap akhir, RUBP disusun ulang untuk setiap 3 pengulangan siklus. 5 molekul G3P digunakan untuk membentuk ulang 3 molekul RUBP.
Sisanya dari 3 G3P ini kemudian digunakan untuk membuat gula, asam lemak, dan gliserol. 2 molekul G3P membentuk 1 glukosa berfosfat. Jadi siklus Kelvin harus terjadi 6 kali untuk menghasilkan 1 molekul glukosa. Molekul ini bisa dihilangkan gugus fosfatnya dan menambah fructosa untuk membentuk sukrosa.
Molekul yang kemudian dipindahkan ke seluruh bagian tubuh tanaman. Glukosa berfosfat juga menjadi bahan untuk sintesis pati dan selulosa. Tumbuhan menghasilkan gula yang digunakan sebagai molekul penyimpan energi dan komponen struktural. Dengan bantuan cahaya matahari, Ditambah air dan karbon dioksida, melalui proses yang sudah dijelaskan, tumbuhan menghasilkan glukosa dan oksigen.
Glukosa dan oksigen ini merupakan bahan penting, proses kehidupan seluruh makhluk hidup yang ada di bumi. Demikianlah penjelasan mengenai proses fotosintesis kali ini. Semoga video ini bermanfaat buat kamu.