Agar tanaman mampu tumbuh, mereka membutuhkan karbondioksida air dan energi tanaman menggunakan sumberdaya tersebut melalui proses kimia untuk memproduksi bahan penyusun tumbuhan yaitu berupa glukosa proses sintesis glukosa ini disebut dengan fotosintesis
Pada fotosintesis gas oksigen dihasilkan sebagai produk sampingan. Energi untuk fotosintesis berasal dari pancaran sinar matahari yang menerangi bumi cahaya matahari ini memiliki sifat gelombang dan juga memiliki partikel. Partikel cahaya atau disebut foton adalah satuan cahaya terkecil
Foton berisolasi di sepanjang jalur dan membentuk suatu panjang gelombang cahaya yang dipancarkan matahari mengandung foton dalam spektrum panjang gelombang yang luas yang disebut spektrum elektromagnetik. Organisme fotosintetik hanya menggunakan sebagian kecil dari spektrum elektromagnetik yang disebut cahaya tampak. Organisme fotosintetik mengandung pigmen yang memungkinkan terjadinya penangkapan panjang gelombang cahaya dalam kisaran cahaya tampak.
Warna pigmen berasal dari panjang gelombang cahaya yang dipantulkan. Tanaman tampak berwarna hijau karena memantulkan panjang gelombang cahaya kuning dan hijau. Sedangkan panjang gelombang merah dan biru diserap oleh pigmen tanaman, gelombang yang diserap tersebut memberikan energi yang digunakan untuk proses fotosintesis. Dalam organisme fotosintetik eukariotik, atau dikenal sebagai organisme fotoautotrof, reaksi kimia fotosintesis terjadi di dalam sel tumbuhan dalam struktur khusus yang disebut kloroplas.
Fotosintesis terdiri dari dua set reaksi, yaitu reaksi bergantung cahaya atau reaksi terang dan reaksi gelap atau siklus calvin.
di dalam kloroplas terdapat struktur seperti cakram kecil yang disebut tilakoid, dan dikelilingi oleh ruang berisi cairan yang disebut sroma. reaksi yang mensintesis glukosa,atau yang disebut dengan siklus calvin - terjadi di stroma.
Dan reaksi yang bergantung cahaya, atau disebut reaksi terang, terjadi di tilakoid. Di tilakoid inilah konversi energi cahaya menjadi energi kimia dimulai. Pada kebanyakan organisme fotosintetik, tilakoid mengandung sepasang fotosistem, yaitu fotosistem I dan fotosistem II, kedua fotosistem tersebut bekerja bersama- sama untuk menghasilkan energi yang nantinya akan digunakan dalam stroma untuk memproduksi gula. fotosistem tilakoid terdiri dari berbagai molekul pigmen dan klorofil, molekul-molekul tersebut mampu menyerap foton cahaya.
Dalam molekul pigmen, energi cahaya yang diserap mendorong elektron ke tingkat yang lebih tinggi. fotosistem akan menyalurkan energi eksitasi yang dikumpulkan oleh molekul pigmen, menuju ke pusat reaksi molekul klorofil. Kemudian akan meneruskan elektron ke rangkaian protein yang terletak pada membran tilakoid. Foton cahaya menumbuk fotosistem I dan fotosistem II
secara bersamaan.
Kita akan lihat apa yang terjadi dengan foton yang menumbuk fotosistem II terlebih dahulu.
elektron berenergi digerakkan dari pusat reaksi fotosistem II
ke rantai transpor elektron. elektron yang hilang pada fotosistem II digantikan oleh elektron yang dihasilkan dari fotolisis, proses ini melibatkan oksidasi molekul air,
menghasilkan elektron bebas dan gas oksigen. Gas oksigen ini merupakan produk sampingan dari fotosintesis, dan menjadi mmolekul penting bagi jalur respirasi sel. ketika elektron melewati rantai transpor elektron, energi dari
elektron digunakan untuk memompa ion hidrogen dari stroma ke tilakoid, sehingga menciptakan gradien konsentrasi. gradien ini menggerakkan suatu protein yang disebut ATP sintase, yang memfosforilasi ADP untuk membentuk ATP. elektron berenergi rendah yang meninggalkan fotosistem II dibawa ke fotosistem I. dalam fotosistem I, elektron berenergi rendah diberi energi ulang dan digerakkan melalui rantai transpor elektron, digunakan untuk mereduksi pembawa elektron NADP+ menjadi NADPH. ketika kloroplas menerima suplay foton yang stabil, molekul NADPH dan ATP dengan cepat dibawa ke jalur metabolisme di stroma.
ATP dan NADH yang terbentuk selama reaksi terang, digunakan di dalam stroma untuk bahan bakar reaksi gelap atau siklus calvin. Siklus calvin terdiri dari serangkaian reaksi yang mereduksi karbondioksida menjadi karbohidrat gliseraldehida-3-fosfat GTP). Siklus calvin terdiri dari tiga tahap. yang pertama adalah fiksasi karbon. pada langkah ini
karbondioksida diikat oleh Rubisco dan dilekatkan pada ribulosa 1,5-bifosfat atau RuBp, menghasilkan enam molekul karbon yang terpecah menjadi dua molekul berkarbon tiga, yaitu tri fosfogliserat. Tahap kedua adalah reduksi. Trifosfogliserat memperoleh tambahan fosfor dari ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat. Kemudian direduksi oleh elektron dari NADPH menjadi gliseraldehida trifosfat atau GTP.
Pada langkah terakhir, yaitu regenerasi RuBp. untuk setiap tiga putaran siklus, lima molekul gliseraldehida-3-fosfat
digunakan untuk membentuk kembali tiga molekul ribulosa 1,5 bifosfat. Satu molekul gliseraldehid tri fosfat yang tersisa,
kemudian digunakan untuk membuat glukosa, asam lemak atau gliserol.
dibutuhkan dua molekul gliseraldehid trifosfat untuk membuat satu molekul glukosa fosfat.
jadi,siklus calvin
harus berjalan 6 kali untuk menghasilkan satu molekul glukosa. molekul-molekul ini dapat menghilangkan fosfatnya dan
menambahkan fruktosa untuk embentuk sukrosa.Bentuk molekul tersebut, digunakan untuk mengangkut karbohidrat ke seluruh sistem tanaman. glukosa fosfat juga merupakan molekul awal
untuk sintesis pati dan selulosa. Tanaman menghasilkan gula untuk digunakan sebagai simpanan cadangan makanan, dan komponen struktural lainnya.
Dengan memanfaatkan energy matahari bersama dengan air dan karbondioksida, tumbuhan mampu menjadi pabrik
penghasil glukosa. Organisme fotosintetic merupakan produsen utama penghasil glukosa di planet ini.
la juga menghasilkan gas oksigen sebagai produk sampingan, dengan demikian berfungsi sebagai dasar kehidupan, menyediakan makanan dan oksigen untuk jaring-jaring makanan yang kompleks, baik di darat maupun di lautan.
