ANABOLISME

Anabolisme merupakan reaksi proses penyusunan (sintesis) senyawa kompleks dari senyawa sederhana yang berlangsung di dalam sel. Dalam proses penyusunan senyawa kimia tersebut diperlukan energi. Jika energi berasal dari sinar matahari akan digunakan untuk proses fotosintesis adapun jika energi berasal dari energi kimia digunakan untuk proses kemosintesis.

FOTOSINTESIS

Pengertian

Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan zat organik (gula) dari zat anorganik (air, karbondioksida) dengan pertolongan energi cahaya matahari. Karena bahan baku yang dipergunakan adalah zat karbon (karbondioksida), maka dapat juga disebut asimilasi zat karbon. Pada dasamya, proses fotosintesis merupakan kebalikan dari pemapasan. Proses pemapasan bertujuan memecah gula menjadi karbondioksida, air dan energi. Sebaliknya proses fotosintesis mereaksikan (menggabungkan) karbondioksida dan air menjadi gula dengan menggunakan energi cahaya matahari. Proses fotosintesis umumnya hanya berlangsung pada tumbuhan yang berklorofil pada waktu siang hari asalkan ada sumber cahaya.

Persamaan reaksi fotosintesis dapat dituliskan kembali sebagai berikut:

Tempat terjadinya

Semua bagian tanaman yang hijau, termasuk batang hijau dan buah yang tidak matang, memiliki kloroplas, sebagian besar daunnya merupakan lokasi utama untuk fotosintesis. Kloroplas banyak ditemukan di sel mesofil, jaringan bagian dalam daun. Karbondioksida (CO₂) memasuki daun, lalu oksigen keluar melalui pori-pori mikroskopis yang disebut stomata (dalam bahasa Yunani, stoma: tunggal, berarti 'mulut'). Sementara air diserap oleh akar dan dikirim ke daun melalui batang. Saat sinar matahari jatuh ke permukaan daun, klorofil menangkap energi dari cahaya matahari tersebut. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna atau transparan, kemudian diteruskan menuju mesofil. Di mesofil inilah sebagian besar proses fotosintesis terjadi. Energi tersebut kemudian digunakan untuk mengubah air menjadi gula/glukosa (C₆H₁₂O₆) dan oksigen (O₂). Setelah itu dari proses fotosintesis akan menghasilkan makanan bagi tumbuhan. Sementara oksigen yang dihasilkan dikeluarkan oleh tumbuhan lewat stomata. Oksigen ini kemudian berada di udara bebas untuk dihirup oleh makhluk hidup lain yaitu manusia dan hewan.

Tahapan Fotosintesis

Secara umum fotosintesis terbagi menjadi dua tahapan reaksi yang langkah-langkahnya cukup rumit, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang adalah tahapan dalam fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Pada tahap ini molekul air terpisah dan menjadi sumber elektron dan proton (ion H+) dan menghasilkan O2 sebagai by-product-nya.

Penangkapan energi cahaya pada reaksi terang melibatkan dua sistem cahaya (fotosistem) yaitu fotosistem 1 dan fotosistem 2. Fotosistem adalah molekul protein kompleks yang terdapat di dalam membran tilakoid. Klorofil yang terdapat di dalam fotosistem I (PS I) akan menyerap foton (energi cahaya) dengan maksimal panjang gelombang 700 nm sedangkan klorofil pada fotosistem II (PS II) akan menyerap maksimal panjang gelombang cahaya 680 nm.

Reaksi terang juga menghasilkan ATP melalui proses kemiosmosis untuk menambahkan gugus fosfat ke ADP (disebut fotofosforilasi). Jadi energi cahaya pada awalnya dirubah menjadi energi kimia dalam bentuk NADPH (sumber elektron yang dapat memberikan elektron kepada penerina elektron) dan ATP (energi sel). Reaksi terang tidak menghasilkan gula. Pembentukan gula terjadi pada tahap kedua fotosintesis yaitu siklus Calvin.

Siklus Calvin dimulai dengan penggabungan CO₂ dari udara dengan molekul organik yang sudah tersedia dalam kloroplas. Penggabungan karbon dengan komponen organik ini disebut fiksasi karbon. Siklus karbon kemudian mereduksi karbon terfiksasi menjadi karbohidrat dengan menambahkan elektron-elektron. Energi pereduksi disediakan oleh NADPH yang mendapatkan elektron dari reaksi terang. Untuk mengubah CO₂ menjadi karbohidrat, siklus Calvin juga membutuhkan energi kimia dalam bentuk ATP yang juga dihasilkan melalui reaksi terang.

Jadi, siklus Calvin membuat gula dengan bantuan NADPH dan ATP yang dihasilkan oleh reaksi terang. Langkah-langkah metabolik siklus Calvin ini kadang-kadang disebut sebagai reaksi gelap atau light-independent reactions karena langkah-langkah/reaksi di dalam siklus ini tidak membutuhkan cahaya secara langsung. Siklus Calvin pada tanaman berlangsung selama siang hari dimana reaksi terang menyediakan NADPH dan ATP yang dibutuhkan oleh siklus Calvin. Tilakoid dari kloroplas merupakan tempat terjadinya reaksi terang sedangkan siklus Calvin terjadi dalam stroma. Di dalam tilakoid molekul NAD+ dan ADP mengambil elektron dan gugus fosfat, dan kemudian NADPH dan ATP dilepaskan dalam stroma.

Pada bagian ini, terdapat seluruh perangkat untuk reaksi-reaksi penyusunan zat gula. Siklus ini mereduksi CO₂ menjadi (CH₂O)6 (karbohidrat). Selain ATP dan NADPH dari reaksi terang, reaksi ini membutuhkan molekul CO₂.