Semua organisme hidup yang dapat kita amati di tumbuhan kita, termasuk manusia, membutuhkan energi untuk dapat menyebabkan reaksi metabolisme berbeda yang berpartisipasi dalam pertumbuhan, perkembangan dan reproduksi. Namun, organisme tidak dapat menggunakan energi dari cahaya secara langsung untuk memenuhi semua kebutuhan metaboliknya, karena energi pertama-tama harus diubah menjadi energi kimia dan ini memerlukan proses yang disebut fotosintesis.
Pengertian
Fotosintesis adalah proses yang digerakkan oleh energi dimana energi cahaya diubah menjadi energi kimia dalam bentuk gula, membentuk glukosa dan molekul gula dari air, karbon dioksida sambil melepaskan oksigen sebagai produk sampingan.
Terdiri dari apa
Fotosintesis adalah proses kimiawi yang digunakan oleh tumbuhan dimana energi kimianya dihasilkan dari energi cahaya matahari. Dengan menggunakan energi ini, tanaman mengubah air di tanah dan karbon dioksida di udara menjadi glukosa, nutrisi penting yang menyediakan energi dan menghasilkan selulosa. Fotosintesis adalah proses kimia terpenting yang dengannya zat organik disintesis dari energi cahaya matahari.
Karakteristik fotosintesis
Karakteristik utama fotosintesis adalah sebagai berikut:
- Hampir semua energi yang dikonsumsi makhluk hidup di biosfer berasal dari fotosintesis.
- Unit struktural fotosintesis adalah kloroplas.
- Mereka memiliki kantung pipih atau vesikula yang disebut tilakoid, yang mengandung pigmen fotosintesis.
- Energi kimia dihasilkan dari energi cahaya matahari.
- Ini adalah proses kimia terpenting di Bumi, karena melaluinya zat organik disintesis dari energi cahaya matahari.
- Sumber energi untuk fotosintesis adalah sinar matahari dan sumber utama hidrogen adalah air.
- Itu dianggap sebagai bentuk dasar nutrisi kerajaan Plantae.
- Ini memiliki fase terang dan fase gelap.
Asal
Asal usul fotosintesis diyakini pada eukariota. Beberapa studi molekuler menunjukkan asal mula tumbuhan hijau di era Prekambrium, meskipun para ilmuwan mengklaim telah menemukan fosil jauh sebelumnya yang dapat dikaitkan dengan nenek moyang klorobion.
Sejarah
Di Yunani Kuno, Aristoteles yang mengajukan hipotesis bahwa sinar matahari berkaitan dengan warna hijau tanaman. Ini dianalisis lagi pada abad ketujuh belas, ketika Stephen Hales menyebutkan hipotesis yang menyatakan bahwa udara yang menembus daun dalam sayuran digunakan sebagai sumber makanan.
Pada 1778, dokter Jan Ingenhousz membuat eksperimen tentang produksi oksigen oleh tumbuhan. Ia menemukan bahwa tanaman, ketika diterangi dengan sinar matahari, melepaskan udara dengan oksigen. Ia juga menyimpulkan bahwa fotosintesis terjadi di bagian tanaman yang hijau.
Jean Senebier, menetapkan kebutuhan cahaya untuk asimilasi karbon dioksida dan pelepasan oksigen dan menetapkan bahwa bahkan dalam kondisi pencahayaan, jika CO2 tidak disuplai, tidak ada pelepasan oksigen yang tercatat. Pada tahun 1905, Frederick Frost Blackman dapat mengukur kecepatan terjadinya fotosintesis dalam kondisi yang berbeda. Pada tahun 1920, Cornelius Bernardus van Niel mengusulkan bahwa oksigen yang dilepaskan dalam fotosintesis berasal dari air dan bukan dari karbon dioksida. Pada tahun 1937, Robert Hill mendemonstrasikan bahwa kloroplas mampu menghasilkan oksigen tanpa adanya karbon dioksida.
Tokoh penting dalam penelitian ini adalah ahli fisiologi tumbuhan Daniel Arnon yang menggunakan komponen dari daun bayam untuk melakukan fotosintesis saat tidak ada sel untuk menjelaskan bagaimana mereka mengasimilasi karbon dioksida dan bagaimana mereka membentuk ATP.
Fungsi
Proses fotosintesis fungsinya membantu tumbuhan untuk dapat memberi makan, tumbuh dan berkembang, dan berkat mereka, tumbuhan hijau mampu mengubah air dan karbondioksida menjadi oksigen dan zat yang kaya energi. Ini juga berfungsi untuk mendapatkan oksigen di atmosfer, yang diperlukan untuk perkembangan makhluk hidup yang tepat. Itu adalah bagian fundamental dari kehidupan manusia, karena melaluinya tumbuhan dapat tumbuh dan menjadi salah satu sumber makanan terpenting yang dimiliki manusia.
Komponen fotosintesis
Berikut ini adalah komponen yang diperlukan untuk fotosintesis:
- Cahaya: diperlukan karena tumbuhan melakukan fotosintesis tergantung pada jumlah cahaya yang mereka terima.
- Suhu: harus berkisar antara 10º dan 35º C. Jika tidak, enzim bisa rusak.
- Pigmen fotosintesis: yang utama adalah klorofil, yaitu molekul yang memungkinkan penangkapan energi dari matahari selama proses fotosintesis.
- Karbon dioksida: Fotosintesis dapat diperkuat ketika jumlah CO2 meningkat, hingga mencapai tingkat yang memungkinkan menstabilkan kinerja proses.
- Air: bila ada sedikit air maka stomata menutup dan tidak memungkinkan pertukaran gas yang cukup antara daun dan atmosfer.
- Mineral: Kalsium, Nitrogen dan Magnesium dalam jumlah yang sangat sedikit, ada pengaruh dalam perkembangan tanaman.
Organisme apa yang melakukan fotosintesis
Organisme yang mampu melakukan fotosintesis dikenal sebagai foto autotrof dan terdiri dari tumbuhan hijau, alga, dan beberapa bakteri. Proses tersebut dilakukan oleh alga biru-hijau, bakteri hijau dan bakteri ungu serta oleh organisme eukariotik, baik uniseluler maupun euglenoid, dinoflagelata dan diatom, serta oleh alga multiseluler yang dapat berwarna hijau, merah dan coklat, dan oleh tumbuhan hijau tingkat tinggi. Ada juga beberapa organisme protista yang mampu menghasilkan fotosintesis karena memiliki struktur yang mirip dengan tumbuhan, seperti alga Euglena dan Volvox. Juga beberapa jenis bakteri seperti cyanobacteria.
Dimana fotosintesis berlangsung
Fotosintesis terjadi terutama di kloroplas yang mengandung daun tumbuhan. Daunnya memiliki epidermis yang dikenal sebagai mesofil atau lapisan tengah, yang memiliki ikatan pembuluh yang merupakan saluran di mana zat gizi dan air bergerak, dan stomata, yang merupakan lubang yang memungkinkan terjadinya pertukaran gas.
Jenis
Pada dasarnya ada dua jenis fotosintesis: fotosintesis anoksigenik bakteri atau di mana oksigen tidak diproduksi dan fotosintesis oksigenik atau tumbuhan, di mana oksigen dilepaskan dan mana yang paling umum.
Fotosintesis tumbuhan
Tumbuhan mengambil karbon dioksida dari udara dan air dari tanah dan, menggunakan energi dari matahari, mensintesis glukosa, yang kaya energi dan melepaskan oksigen. Ini adalah proses yang terjadi di daun berkat klorofil, pigmen yang terkandung dalam kloroplas.
Fotosintesis bakteri
Dalam fotosintesis anoksigenik atau bakteri, organisme tidak menggunakan air sebagai unsur pemasok elektron, sehingga oksigen tidak diproduksi. Ada tiga organisme yang melakukan fotosintesis jenis ini: sulfobakteri ungu dan sulfobakteri hijau, dan bakteri hijau yang menggunakan bahan organik sebagai zat donor elektron.
Proses atau tahapan Fotosintesis
Ada dua tahapan yang berbeda dalam proses fotosintesis, yaitu sebagai berikut:
- Fase terang: ada partisipasi sinar matahari. Ini terjadi di tilakoid kloroplas, yang merupakan kantung yang direndam dalam larutan yang disebut stroma. Klorofil menangkap sinar matahari dan memecah molekul air, menghasilkan pemisahan hidrogen dari oksigen. Oksigen dilepaskan ke atmosfer dan energi yang tidak digunakan disimpan dalam molekul ATP.
- Fase gelap: tidak membutuhkan energi matahari. Ini diproduksi di stroma kloroplas dan di dalamnya, hidrogen yang muncul dari fase cahaya bergabung dengan karbon dioksida yang menghasilkan senyawa organik, terutama karbohidrat.
Rumus
Proses fotosintesis membutuhkan jenis reaksi kimia yang berbeda-beda agar dapat dilakukan dengan benar, dan dapat diekspresikan menggunakan rumus kimia berikut:
Karbon Dioksida + Air (+ Sinar Matahari) → Glukosa + Oksigen
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Prosesnya terjadi berkat adanya sinar matahari, yang memungkinkan tanaman mengubah karbondioksida dan air menjadi nutrisi dan oksigen, yang kemudian dilepaskan sebagai limbah. Pada saat yang sama, unsur-unsur kimiawi formula masuk dan keluar dari sel tumbuhan melalui difusi atau osmosis, yang memungkinkan tumbuhan mengambil karbon dioksida dari udara dan kemudian melepaskan oksigen ke dalamnya.
Produk akhir fotosintesis
Tiga produk utama yang dihasilkan dari proses fotosintesis adalah:
- Glukosa: ini adalah gula sederhana yang digunakan dengan berbagai cara tergantung pada kebutuhan tanaman. Dapat langsung dikonsumsi oleh sel tumbuhan, dapat disimpan dalam bentuk pati yang tidak dapat larut, dapat diubah menjadi sukrosa atau digunakan dalam sintesis lemak dan protein.
- Air: diproduksi selama proses dan dapat digunakan kembali oleh pabrik dalam proses tersebut.
- Oksigen: sebagian kecil digunakan dalam respirasi sel, tetapi sebagian besar oksigen dilepaskan ke atmosfer melalui stomata.
Pentingnya
Fotosintesis adalah proses yang memberi kita sebagian besar oksigen yang diperlukan untuk bertahan hidup dan bernapas. Ini adalah proses penting untuk mengubah energi agar dapat menghasilkan oksigen sehingga membantu menjaga tingkat keseimbangan oksigen dan karbon dioksida di atmosfer. Ini berpartisipasi dalam komposisi atmosfer bumi karena menghasilkan gas oksigen sebagai produk sampingan. Ini menghilangkan sejumlah besar karbon dioksida dari atmosfer dan menggunakan atom karbon untuk membuat molekul organik.
