Fotosintesis adalah proses menukar tenaga cahaya menjadi tenaga kimia yang dilakukan oleh tumbuhan, alga dan sianobakteria
Gambar Samuel Austin yang diedit dan diubah saiznya, terdapat di Unsplash
Kata fotosintesis bermaksud sintesis dengan cahaya dan merujuk kepada salah satu proses biologi terpenting di Bumi. Dengan membebaskan oksigen dan menggunakan karbon dioksida, fotosintesis telah mengubah dunia menjadi persekitaran yang dapat dihuni yang kita kenal sekarang. Di samping itu, proses itu adalah sumber tenaga utama untuk semua makhluk hidup.
Ahli fizik Belanda Jan Ingenhousz adalah yang pertama mengetahui bahawa tumbuhan menghasilkan oksigen di hadapan cahaya matahari, pada tahun 1779, dan dianggap sebagai penemu fotosintesis. Pada tahun 1782, Jean Senebier menambahkan bahawa, selain cahaya matahari, fotosintesis menggunakan karbon dioksida. Pada tahun 1818, Maria Pelletier dan Joseph Caventou mencipta istilah "klorofil" untuk merujuk kepada pigmen hijau dan dikurniakan enzim fotoreseptor yang memungkinkan fotosintesis mungkin.
Apa itu fotosintesis
Fotosintesis boleh didefinisikan sebagai proses menukar tenaga cahaya menjadi tenaga kimia. Ia dilakukan oleh tumbuhan, alga dan cyanobacteria, yang diklasifikasikan sebagai organisma autotrofik dan fotosintetik kerana mereka dapat menghasilkan makanan mereka sendiri dari cahaya.
Kepentingan fotosintesis
Oksigen yang dihasilkan oleh organisma fotosintetik sangat penting untuk pemeliharaan kehidupan di planet seperti yang kita ketahui. Di samping itu, produk yang dihasilkan dari fotosintesis telah membentuk sejarah material manusia, kerana telah menghasilkan sumber seperti minyak, gas asli, selulosa, arang batu dan kayu bakar. Sumber-sumber ini wujud sebagai hasil transformasi cahaya matahari menjadi rizab tenaga (fotosintesis), diikuti oleh proses geologi dan teknologi lain.
Persamaan fotosintesis
Fotosintesis adalah proses yang panjang dan kompleks yang dapat diringkaskan, secara umum, dengan persamaan berikut:
- 6CO2 + 12H2O + cahaya → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Di mana fotosintesis berlaku
Pada tumbuhan dan alga, fotosintesis berlaku di dalam kloroplas. Di cyanobacteria, ia dilakukan di sebelah lamellan membran yang terdapat di bahagian cytoplasm yang cair.
Kloroplas adalah organel yang mempunyai membran luar dan membran dalaman. Bahagian dalamnya mempunyai lamela membran, melekat pada poket kecil yang disebut thylacoids. Ruang dalaman dipenuhi oleh stroma, cecair likat yang mengandungi DNA, ribosom dan enzim yang membantu proses fotosintesis. Klorofil dijumpai di dalam thylacoids dan sliplips ini.
Langkah fotosintesis
Fotosintesis boleh dibahagikan kepada dua fasa: fasa fotokimia dan fasa kimia.
Fasa fotokimia hanya berlaku di hadapan cahaya dan berlaku pada tiylacoids dan lamellae membran. Fungsi utamanya adalah untuk menukar tenaga cahaya menjadi tenaga kimia. Ia terdiri daripada dua proses utama: fotolisis air dan fotofosforilasi.
Fasa kimia tidak bergantung pada cahaya dan dijalankan di bahagian lain dari kloroplas, stroma. Di dalamnya, produk dari fasa sebelumnya, fotokimia, bergabung dengan CO2 atmosfera untuk menghasilkan glukosa, air dan kanji, dalam apa yang disebut Kitaran Calvin-Benson.
Fasa fotokimia
Fotolisis air
Fotolisis air adalah tahap pertama fotosintesis dan merupakan saat ketika tenaga cahaya yang diterima mendorong pemecahan molekul air, menghasilkan gas oksigen, elektron dan H +. Oksigen gas dilepaskan ke atmosfera, sementara molekul hidrogen bebas (H +) tertarik ke sebatian yang disebut NADP +, sehingga menimbulkan NADPH, yang akan digunakan dalam fasa kimia untuk pembinaan molekul glukosa.
Langkah ini ditunjukkan oleh formula:- H2O ⇾ 2H + + 2 elektron + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Fotofosforilasi
Dalam fotofosforilasi pembentukan ATP terjadi, dari penambahan fosfat anorganik (Pi) ke molekul ADP (adenosin difosfat), menggunakan tenaga cahaya. Molekul ATP adalah bentuk utama tenaga kimia yang disintesis oleh makhluk hidup. Tahap fotofosforilasi ini berlaku selari dengan fotolisis air dan masing-masing menghasilkan produk yang akan digunakan pada fasa fotosintesis seterusnya.
Langkah ini diwakili oleh formula: ADP + Pi ⇾ ATP
Fasa kimia
Fasa terakhir fotosintesis, dalam fasa kimia digunakan karbon dioksida dari persekitaran atau respirasi sel tumbuhan dan dua sebatian yang dihasilkan pada fasa sebelumnya digunakan: ATP dan NADPH. Pada tahap inilah yang disebut Kitaran Calvin-Benson, urutan tindak balas yang menghasilkan glukosa, air dan kanji.
Kesimpulannya
Fotosintesis adalah hasil gabungan dua fasa yang dinyatakan di atas, fasa fotokimia dan fasa kimia. Semua bentuk kehidupan di Bumi bergantung pada produk yang dihasilkan oleh fotosintesis: oksigen dan glukosa. Selain itu, fotosintesis penting untuk keseimbangan komposisi atmosfera.
