Fotosintesis merupakan proses biologis dimana tanaman mengubah energi cahaya menjadi gula untuk bahan bakar sel tanaman. Terdiri dari dua tahap, satu tahap mengubah energi cahaya menjadi gula, dan kemudian respirasi seluler mengubah gula menjadi Adenosin trifosfat, yang dikenal sebagai ATP, bahan bakar untuk semua kehidupan seluler. Konversi sinar matahari yang tidak dapat digunakan membuat tanaman menjadi hijau.
Sementara mekanisme fotosintesis adalah kompleks, reaksi keseluruhan terjadi sebagai berikut: karbon dioksida + sinar matahari + air > glukosa (gula) + oksigen molekuler. Fotosintesis berlangsung melalui beberapa langkah yang terjadi selama dua tahap: fase terang dan fase gelap.
Tahap Satu: Reaksi Ringan
Dalam proses yang bergantung pada cahaya, yang terjadi di grana, struktur membran bertumpuk di dalam kloroplas, energi cahaya langsung membantu tanaman membuat molekul yang membawa energi untuk digunakan dalam fase gelap fotosintesis. Tanaman menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan co-enzim Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, atau NADPH dan ATP, molekul yang membawa energi. Ikatan kimia dalam senyawa ini menyimpan energi dan digunakan selama fase gelap.
Tahap Dua: Reaksi Gelap
Fase gelap, yang terjadi di stroma dan dalam gelap ketika molekul yang membawa energi hadir, juga dikenal sebagai siklus Calvin atau C3 siklus. Fase gelap menggunakan ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam fase terang untuk membuat ikatan kovalen C-C karbohidrat dari karbon dioksida dan air, dengan bahan kimia ribulosa bifosfat atau RuBP, bahan kimia 5-C yang menangkap karbon dioksida. Enam molekul karbon dioksida memasuki siklus, yang pada gilirannya menghasilkan satu molekul glukosa atau gula.
Bagaimana Fotosintesis Bekerja
Komponen kunci yang mendorong fotosintesis adalah molekul klorofil. Klorofil adalah molekul besar dengan struktur khusus yang memungkinkannya menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi elektron berenergi tinggi, yang digunakan selama reaksi dua fase untuk menghasilkan gula atau glukosa.
Pada bakteri fotosintetik, reaksi berlangsung di membran sel dan di dalam sel, tetapi di luar nukleus. Pada tumbuhan dan protozoa fotosintesis -- protozoa adalah organisme bersel tunggal milik eukariota domain, domain kehidupan yang sama yang mencakup tumbuhan, hewan, dan jamur -- fotosintesis terjadi di dalam kloroplas. Kloroplas adalah jenis organel atau kompartemen yang terikat membran, disesuaikan untuk fungsi tertentu seperti menciptakan energi untuk tanaman.
Kloroplas -- Sebuah Kisah Evolusi
Sementara kloroplas ada saat ini di dalam sel lain, seperti sel tumbuhan, mereka memiliki DNA dan gen sendiri. Analisis urutan gen ini telah mengungkapkan bahwa kloroplas berevolusi dari organisme fotosintetik yang hidup secara mandiri yang terkait dengan sekelompok bakteri yang disebut cyanobacteria.
Proses serupa terjadi ketika nenek moyang mitokondria, organel di dalam sel tempat respirasi oksidatif, kebalikan dari fotosintesis, berlangsung. Menurut teori endosimbiosis, sebuah teori yang mendapat dorongan baru-baru ini, karena sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature, kedua kloroplas dan mitokondria pernah hidup sebagai bakteri independen, tetapi ditelan dalam nenek moyang eukariota, yang pada akhirnya mengarah pada munculnya tanaman dan hewan.