Tentang fotosintesis dan reaksinya

Pada tumbuhan tingkat tinggi, tubuhnya dibangun oleh banyak sel sehingga kebutuhan hidupnya lebih kompleks dibandingkan tumbuhan tingkat rendah. Untuk memenuhi kebutuhan hidupnya yang kompleks tersebut, sel-sel tubuh tumbuhan tingkat tinggi membentuk jaringan, organ, dan sistem organ yang masing-masing memiliki struktur dan fungsi berbeda-beda.

Dengan demikian, pada tumbuhan tingkat tinggi sudah ada pembagian tugas dalam memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari. Salah satu diantaranya adalah dalam upaya memenuhi kebutuhan karbohidrat sebagai bahan penting untuk membentuk ATP (adenosin trifosfat).

Dari ATP inilah setiap makhluk hidup memperoleh energi. Tumbuhan sebagai salah satu makhluk autotrof mampu membuat sendiri karbohidrat yang diperlukannya melalui fotosintesis. Bentuk paling sederhana dari karbohidrat adalah gula, khususnya glukosa.

Bagaimanakah cara tumbuhan membuat gula? Bagian daun manakah yang berperan dalam fotosintesis?

Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses penyusunan karbohidrat (glukosa) dengan sumber energi utama sinar matahari. Selain itu, fotosintesis juga memerlukan zat hijau daun (klorofil). Dalam proses fotosintesis, klorofil merefleksikan warna hijau dan sebagian kecil warna kuning sehingga menyerap seluruh energi dari warna-warna lain pada sinar matahari selain warna tersebut.

Energi tersebut kemudian disimpan dalam karbohidrat. Secara umum, klorofil terdapat di dalam kloroplas tumbuhan hijau dan alga. Klorofil juga ditemukan pada membran sitoplasma bakteri fotosintetik.

Di dalam sel tubuh tumbuhan, kloroplas dibatasi oleh membran yang terdiri atas dua lapis lemak. Membran dalam kloroplas berlekuk membentuk membran tilakoid. Di dalam tilakoid inilah energi sinar matahari ditangkap dan disimpan.

Pada sebagian besar tumbuhan, kloroplas terdiri atas dua macam klorofil yang bergabung dengan membran tilakoid. Kedua macam klorofil tersebut adalah sebagai berikut :

1. Klorofil a yang mengandung warna hijau dan mempunyai rumus molekul C55H72MgN4O5.

2. Klorofil b yang mengandung warna biru dan mempunyai rumus molekul C55H70MgN4O6.

Pada umumnya klorofil a berjumlah 3x lipat jumlah klorofil b. Dalam memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber energi pembentuk karbohidrat, klorofil b berperan sebagai pemasok tambahan energi bagi klorofil a.

Apabila klorofil b menyerap sinar matahari, maka energinya akan dipindahkan ke klorofil a. Sebagai akibatnya, spektrum panjang gelombang sinar yang dapat diserap sebagai sumber energi menjadi semakin luas. Dengan demikian, proses fotosintesis dapat berlangsung lebih efektif dan efisien.

Selain klorofil a dan b, di dalam membran tilakoid sering dijumpai pula sejenis pigmen yang berfungsi menangkap energi dari warna lain yang tidak dapat ditangkap oleh klorofil dengan baik. Pigmen tersebut antara lain karotenoid yang memberi warna merah atau kuning, seperti pada wortel, tomat, dan bahkan pada daun-daun yang gugur.

Reaksi fotosintesis

Tahap pertama dalam proses fotosintesis adalah penyerapan energi dari sinar matahari dalam kloroplas. Energi sinar matahari itu kemudian diubah menjadi energi kimia sebelum disimpan. Apabila dua senyawa pokok yang diperlukan untuk proses fotosintesis, yaitu air dan karbondioksida, sudah cukup tersedia, maka mulai berlangsunglah proses fotosintesis yang diharapkan.

Secara umum, persamaan reaksi kimia fotosintesis dapat digambarkan sebagai berikut :

Energi yang terbentuk kemudian dimanfaatkan tumbuhan untuk melangsungkan kegiatan hidup sehari-hari. Sementara itu, glukosa yang terbentuk disimpan dalam bentuk umbi, buah, atau biji dan dimanfaatkan sebagai sumber energi cadangan.

Apabila dilihat dari reaksi kimia yang berlangsung, maka fotosintesis berlangsung melalui dua proses reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi terang adalah reaksi fotosintesis yang memerlukan cahaya. Dalam reaksi tersebut berlangsung pengubahan energi sinar menjadi energi kimia, yaitu pemecahan molekul air menjadi hidrogen, oksigen, dan energi. Energi yang terbentuk kemudian dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk berlangsungnya reaksi gelap.

Reaksi gelap merupakan rangkaian reaksi pembentukan glukosa yang menggunakan karbon dioksida dan hidrogen dari air. Reaksi gelap sering disebut pula dengan siklus Clvin. Selama siklus Calvin berlangsung, tumbuhan menghasilkan molekul karbohidrat, terutama glukosa, amilum, dan selulosa. Beberapa dari molekul tersebut dimanfaatkan sebagai sumber energi bagi tumbuhan dan organisme pemakan tumbuhan tersebut.

Baca juga: Faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis

Di dalam sel-sel tubuh produsen dan konsumen, karbohidrat dipecah, diurai dan diubah menjadi energi yang dapat dimanfaatkan untuk proses-proses kehidupan di muka bumi.