Urutan Tahapan dalam Fotosintesis

Fotosintesis, proses di mana suatu organisme mengubah energi cahaya dan karbon dioksida menjadi karbohidrat dan oksigen, terjadi di semua tumbuhan hijau serta beberapa jamur dan organisme bersel tunggal. Sebagian besar langkah fotosintesis terjadi pada pigmen yang disebut klorofil. Fotosintesis menggunakan energi dari matahari, serta karbon dioksida dan air dari lingkungan tanaman, untuk menghasilkan glukosa.

Fotosintesis juga menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan. Hampir semua oksigen di atmosfer merupakan hasil fotosintesis yang dilakukan oleh fitoplankton di laut. Fotosintesis terdiri dari dua tahap utama: reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya dan reaksi yang tidak bergantung pada cahaya.

Kloroplas adalah organel tempat berlangsungnya fotosintesis pada semua tumbuhan. Diyakini bahwa pada tahap awal kehidupan, kloroplas ada sebagai entitas mereka sendiri. Mereka kemudian ditelan oleh sel yang lebih besar dan menjadi apa yang kita kenal sebagai organel. Ini disebut teori endosimbiosis.
Baca lebih lanjut tentang struktur dan fungsi kloroplas.

Langkah-langkah fotosintesis dapat diringkas dengan persamaan berikut:

6 CO2 (karbon dioksida) + 6 H2O (air) + Energi = C6H12O6 (glukosa)+ 6 O2 (oksigen).

Karbon dari karbon dioksida bergabung dengan hidrogen dan oksigen dari air untuk membentuk glukosa, dengan oksigen dan air sebagai produk sampingan. Proses ini melibatkan beberapa tahap perantara dan membutuhkan berbagai mesin seluler untuk dijalankan. Ini juga menunjukkan urutan umum fotosintesis.

Karbon dioksida harus berpindah dari atmosfer ke dalam kloroplas tumbuhan hijau tempat berlangsungnya fotosintesis. Karbon dioksida dan air memasuki organisme bersel tunggal dan tanaman air melalui difusi sederhana. Tumbuhan darat memiliki struktur khusus yang disebut stomata yang berfungsi sebagai katup kecil untuk memungkinkan gas masuk dan keluar dari tumbuhan.

Air dipindahkan dari tanah ke tumbuhan darat melalui akar dan diangkut oleh jaringan pembuluh. Cahaya ditangkap terutama oleh daun tanaman, yang bentuknya telah berevolusi untuk menangkap energi matahari dengan efisiensi maksimum di lingkungan yang berbeda dari setiap spesies.

Berikutnya dalam urutan fotosintesis adalah reaksi tergantung cahaya. Selama reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya, energi cahaya diubah menjadi energi kimia. Cahaya menggerakkan pemecahan molekul air menjadi hidrogen, oksigen, dan elektron bebas.

Elektron bebas digunakan untuk mengisi molekul pembawa energi seperti adenosin trifosfat, juga disebut ATP, dan nikotinamida adenin dinukleotida fosfat, juga disebut NADP. Ada beberapa jalur molekuler dimana energi cahaya diubah menjadi energi kimia, termasuk fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi non-siklik.
Baca lebih lanjut tentang reaksi bergantung cahaya.

Urutan fotosintesis selanjutnya adalah reaksi bebas cahaya. Selama reaksi ini, produk dari reaksi terang digunakan untuk membentuk karbohidrat. Karbon dioksida dari atmosfer ditangkap dan diikat dengan komponen hidrogen air molekul terbelah selama reaksi terang, dan karbohidrat dibentuk oleh proses yang disebut Calvin Siklus. Bagian fotosintesis ini juga dikenal sebagai fiksasi karbon, faktor penting dalam menjaga tingkat karbon dioksida atmosfer tetap stabil.

Glukosa larut dalam air dan larut dalam cairan internal tanaman. Glukosa dipindahkan dari daun dan didistribusikan ke seluruh tanaman dengan difusi pada tanaman sederhana dan melalui jaringan vaskular pada tanaman yang lebih kompleks. Glukosa kemudian dapat digunakan segera atau disimpan.

Tumbuhan mempertahankan beberapa oksigen di dalam jaringannya untuk digunakan nanti saat memetabolisme glukosa yang disimpan dengan proses kimia yang mirip dengan respirasi hewan. Oleh karena itu, tumbuhan harus berfotosintesis lebih banyak daripada bernafas. Kelebihan oksigen dilepaskan dengan cara yang sama seperti pengambilan karbon dioksida, dengan difusi sederhana atau melalui stomata tanaman.