Potosintésis

Fotosintésis nyaéta hiji prosés biokimiawi nalika tutuwuhan, ganggang, jeung sababaraha rupa baktéri ngamangpaatkeun énergi cahya pikeun ngahasilkeun dahareun. Gemblengna mah, ampir sadaya mahluk hirupna gumantung kana énergi nu dihasilkeun tina fotosintésis, antukna fotosintésis penting pisan pikeun kahirupan di Marcapada. Fotosintésis ogé kacida pisan pentingna dina ngahasilkeun oksigén nu ngeusi atmosfir Bumi. Organisme-organisme nu ngahasilkeun énergi ngaliwatan fotosintésis disebut fototrof.

Fotosintésis na tutuwuhan 
Tangkal sipatna autotrof, nu hartina bisa nyieun dahareun langsung tina sanyawaan anorganik, teu kudu ngahakan organisme séjén atawa gumantung kana bahan nu diturunkeun ti organisme séjén. Nu paling penting, tatangkalan ngagunakeun gas karbon dioksida jeung cai pikeun ngahasilkeun gula jeung gas oksigén. Énergi keur prosés ieu datang tina fotosintésis. Pikeun ringkesna, kasaruaan gembleng produksi glukosa bisa digambarkeun kieu

6H2O + 6CO2 + cahya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Glukosa dipaké dina rupa-rupa réaksi pikeun ngahasilkeun sanyawaan organik lianna, kayaning "bahan wangunan" selulosa, atawa dipaké salaku suluh. Ieu lumangsung dina réspirasi nu kapanggih boh di sasatoan ataaw tutuwuhan. Garis badagna mah, prosés ieu téh sabalikna tina nu di luhur: glukosa jeung sanyawaan séjén meta jeung oksigén ngahasilkeun karbon dioksida, cai, jeung tanaga kimiawi. Tapi, prosés-prosés ieu téh ngaliwatan runtuyan hambalan nu pajeulit jeung béda detilna.

Tutuwuhan nyerep cahya ngagunakeun pigmén klorofil, nu ngajadikeun warnana héjo. Klorofil ieu dikandung dina hiji organél (rohangan na jero sél) nu disebut kloroplas. Najan sadaya bagian nu héjo na tatangkalan ngandung kloroplas, énergina mah lolobana dihasilkeun na daun. Sél-sél na jaringan interior daun disebut mésofil, nu ngandung kira satengah juta kloroplas per miliméter pasagi daun. Beungeut daun rata dilapis ku kutikel nu ngandung lilin antukna teu tembus cai: ngajaga daun tina absorpsi cahya jeung nguapna cai sacara kaleuleuwihi. Lapisan épidermis nu transparan jeung teu warnaan tetep bisa nembuskeun cahya ka sél mésofil palisade tempat utama lumangsungna fotosintésis.

Fotosintésis na ganggang jeung baktéri 
Ganggang (algae) téh rupa-rupa, ti organisme multisélular kawas kelp nepi ka sél tunggal mikroskopik. Najan ganggang teu pajeulit kawas tatangkalan di darat, fotosintésisna mah lunmangsung sarua kénéh. Sadaya rupa ganggang ngahasilkeun oksigén, sarta lolobana autotrof. Tapi, aya ogé nu hétérotrofik, gumantung bahan nu dihasilkeun ku organisme séjén.

Baktéri fotosintétik teu boga kloroplas, fotosintésisna lumangsung dina jero sél. Sianobaktéria ngandung klorofil jeung oksigén dina cara nu sarua jeung kloroplas - malah kiwari loba nu nganggap yén kloroplas téh asalna tina sianobaktéria. Baktéri fotosintétik séjénna mibanda rupa-rupa pigmén nu disebut baktérioklorofil nu teu ngahasilkeun oksigén.

Na hambalan molekular 
Fotosintésis ngahasilkeun énergi nu leuwih loba mun nyerep cahya nu panjang gelombangna tangtu. Dina tutuwuhan, aya dua fotosistim nu kajeujeut, nu paling aktif na panjang gelombang 700 jeung 680 nm.

Fotosintésis dimimitian nalika cahya ngaionisasi molekul klorofil, ngaleupaskeun dua éléktron, nu dipindahkeun ngaliwatan rantay transpor éléktron, sarupa jeung nu lumangsung na réspirasi. Énergina dipaké pikeun fotofosforilasi nu ngahasilkeun adénosin trifosfat (ATP), "mata uang" utama jero sél.

Na fotosistim I, éléktron dipulangkeun ka klorofil, sedengkeun na fotosistim II dipaké pikeun nyetir réaksi

NADP+ + H+ + 2e− → NADPH

NADPH mangrupa agén pangréduksi utama jero sél nu nyadiakeun sumber éléktron énergetik pikeun réaksi séjén. Balukar tina ieu réaksi, klorofil jadi kakurangan éléktron, antukna kudu nyokot ti agén pangréduksi lianna. Na tutuwuhan jeung ganggang, fungsi ieu ditempatan ku cai, nu salajengna ngahasilkeun oksigén:

2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e−

Catet yén oksigén ngan dihasilkeun tina cai, lain ti karbon dioksida nu dipaké ku tutuwuhan. Hal ieu munggaran diajukeun ku C. B. van Neil taun1930-an, nu nalungtik baktéri fotosintétik. Misalna sianobaktéria nu ngagunakeun agén pangréduksi kayaning silfida jeung hidrogén, antukna teu ngahasilkeun oksigén.

Nu séjénna, kayaning halofil (Archéae) ngahasilkeun nu katelah mémbran bungur, tempat rodopsin baktéri bisa manén cahya pikeun ngahasilkeun énergi. -- Mémbran bungur mangrupa nu munggaran dipaké pikeun némbongkeun téori kémiosmotik: cahya nu neunggar mémbran ngajadikeun leyuran nu ngandung mémbran bungur pH-na nyirorot alatan proton dikompa kaluar ti mémbran!

ATP jeung NADPH nu dihasilkeun tina fotosintésis nyetir rupa-rupa prosés biokimia. na tutuwuhan, nu onjoy pisan mah dina daur Calvin, nu ngarobah karbon dioksida jadi ribulosa (lajeng jadi gula kayaning PGAL, nu salajengna dirobah deui jadi glukosa jeung, kadang, protéin). Réaksi-réaksi ieu disebut réaksi bébas cahya, atawa réaksi poék, sabab bisa lumangsung tanpa ayana cahya. Najan kitu, nalika oksigén dina kloroplas leuwih loba batan karbon dioksida, bisa lumnagsung ogé fotoréspirasi nu mangrupa jalur kontraproduktif, sabalikna tina produksi gula.

Papanggihan 
Najan can sadaya hambalan na fotosintésis kaharti sacara gamblang, kasaruaan fotosintétik geus dipikanyaho ti taun 1800-an.

Jan van Helmont ngamimitian nalungtik prosés ieu panengah 1600-an ku jalan ngukur massa taneuh na pot jeung massa tangkalna nalika tumuwuh. Anjeunna boga hipotésis yén parobahan massa taneuh nu saeutik tangtu balukar ayana cai, hiji-hijina zat nu ditambahkeun kana pot ku anjeunna. Sabagian mah hipotésis ieu téh bener - nambahanana massa tangkal leuwih loba datang ti karbon dioksida. Najan kitu, hipotésis ieu mangrupa tanda yén "kahakanan" tutuwuhan téh asalna tina asupan fotosintésis,lain tina taneuh.

Joseph Priestley, kimiawan, manggihan yén nalika anjeunna ngisolasi sawadah udara dina mangkok nu dibalikkeun, lajeng ngahurungkeun lilin di jerona, lilinna bakal téréh pareum. Anjeunna ogé lajeng ngabuktikeun yén beurit gé bisa "méakkeun" udara. Ti dinya lajeng kabuktikeun yén bagian udara nu béak ku lilin jeung beurit téh bisa dipulangkeun deui ku tutuwuhan.

Taun 1778, Jan Ingenhousz, dokter di Austrian Empress, ngulang ékspérimén Priestley. Anjeunna mendakan yén tutuwuhan nu bisa nulungan beurit nalika béakeun udara téh dipangaruhan ku ayana panonpoé jeung cahya.

Taun 1796, Jean Senebier, pastur Prancis, némbonkeun yén CO2 nu ngeusi udara nu "béak" téa, diserep ku tutuwuhan na fotosintésis. Teu lami ti éta, Theodore de Saussure némbongkeun yén nambahanana massa tangkal nalika tumuwuh bisa jadi lain alatan nyerep CO2 wungkul, tapi ogé ku ayana cai. Ti dinya lajeng digambarkeun réaksi dasar fotosintésis nepi ka ngahasilkeun dahareun (kawas glukosa).

Élmuwan modérn ngawangun dadasar pangaweruh ngeunaan fotosintésis tina para élmuwan nu kasebut tadi, antukna lajeng bolékér rusiah-rusiah kaélmuan séjénna.

Ékspérimén munggaran nu ngabuktikeun yén oksigén nu dihasilkeun dina fotosintésis tutuwuhan héjo asalna tina cai dipilampah ku Robin Hill taun 1937 jeung 1939. Anjeunna némbongkeun yén isolat kloroplas ngaleupaskeun oksigén ku ayana agén pangréduksi teu alami kawas oksalat beusi, férisianida, atawa bénzoquinon sanggeus kasinaran. Réaksi Hill didadarkeun dina kasaruaan
2 H2O + 2 A > (cahya, kloroplas) > 2 AH2 + O2, A mangrupa panampa éléktron. Ieu nunjukkeun yén panampa éléktron diréduksi sahingga ngahasilkeun oksigén.

Samuel Ruben jeung Martin Camen ngagunakeun isotop pikeun ngabuktikeun yén oksigén nu dihasilkeun dina fotosintésis asalna tina cai.

Melvin Calvin jeung baladna, Benson, ngaruntuykeun hambalan-hambalan dina fase poék (bébas cahya) na fotosintésis, antukna katelah Daur Calvin.

Élmuwan nu meunangkeun Hadiah Nobel, Rudolf Marcus, ngabolékérkeun fungsi jeung pentingna rantay transpor éléktron.

Faktor-faktor nu mangaruhan fotosintésis 
 inténsitas cahya jeung panjang gelombangna
 kadar karbon dioksida
 hawa/temperatur
 cai
 morfologi daun
 kadar nitrogén na daun

Wincikanana 
Jalur métabolik nu aya dina fotosintésis:
 Réaksi caang 
 Réaksi poék

Sumber rujukan 
 Photosynthesis, ti Wikipédia basa Inggris, disalin ping 29 Juni 2005.

Tempo ogé 
 Fotosintésis artifisial

Tumbu kaluar 
 Metabolism, Cellular Respiration and Photosynthesis - The Virtual Library of Biochemistry and Cell Biology

Biokimia
Botani
Fotosintésis
Métabolisme