Selama berabad-abad, para Ilmuwan telah berusaha untuk memahami proses pembentukan makanan pada tumbuhan. Walaupun beberapa langkah masih belum bisa dipahami, namun persamaan fotosintetik telah ditemukan sejak tahun 1800-an. Proses fotosintesis dipahami jika ada cahaya, bagian tumbuhan yang hijau akan menghasilkan senyawa organik dan oksigen dari karbon dioksida dan air.
Dengan menggunakan rumus molekul maka serangkaian reaksi kimia yang berada dalam proses fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut :
Dari rumus kimia diatas, kita mengetahui bahwa keseluruhan perubahan kimia selama fotosintesis merupakan kebalikan dari proses respirasi selular. Namun kloroplas tidak hanya sekedar mensintetis gula hanya dengan sekedar membalikkan proses respirasi.
Jika rumus kimia fotosintesis kita bagi dengan 6, maka akan diperoleh bentuk yang paling sederhana :
Tanda kurung siku pada persamaan diatas mengindikasikan bahwa CH2O bukan merupakan gula sungguhan, namun representasi dari rumus umum karbohidrat. Kita dapat membayangkan bahwa sintesis suatu molekul glukosa adalah satu karbon demi satu karbon. Sehingga secara teoritis pengulangan selama enam kali akan menghasilkan satu molekul glukosa.
Penguraian Air
Salah satu petunjuk dari mekanisme fotosintesis adalah bahwa penemuan oksigen (O2) yang dihasilkan adalah berasal dari air (H2O) dan bukan berasal dari karbon dioksida (CO2). Sebelum penemuan ini, hipotesis tentang fotosintesis menyatakan bahwa dalam proses fotosintesis karbon dioksida dipecah dan ditambahkan air kedalam atom C. Dalam hipotesis ini oksigen yang dilepaskan selama proses fotosintesis berasal dari karbon dioksida.
Namun pada tahun 1930-an, hipotesis ini mendapat tentangan dari Standford University oleh C. B. van Niel. Dia menyelidiki bahwa fotosintesis dari bakteri yang menghasilkan karbohidrat dari CO2, namun tidak melepaskan oksigen. Sehingga dia menyatakan bahwa setidaknya pada bakteri ini karbon dioksida tidak dipecah menjadi karbon dan oksigen.
Salah satu kelompok bakteri lain menggunakan hidrogen sulfida (H2S) untuk fotosintesis, dan tidak menggunakan air. Pada proses ini terbentuk globula sulfur berwarna kuning sebagai zat yang dikeluarkan.
Dengan demikian Van Niel membuat hipotesis bahwa tumbuhan memecah air (H2O) sebagai sumber elektron dari atom-atom hidrogen dan melepaskan O2 sebagai produk sampingan.
Selama hampir 20 tahun para ilmuwan mengonfirmasi hipotesis Van Niel dengan menggunakan oksigen-18, sejenis isotop berat sebagai perunut untuk mengetahui keadaan oksigen selama fotosintesis.
Hasil yang signifikan dari penataan ulang atom selama fotosintesis adalah ekstraksi hidrogen dari air dan penggabungan hidrogen tersebut kedalam gula, sedangkan oksigen sebagai zat buangan dari proses fotosintesis dilepaskan ke atmosfer.
Fotosintesis sebagai proses redoks
Jika kita membandingkan proses fotosintesis dengan respirasi selular, ternyata kedua proses tersebut melibatkan reaksi redoks didalamnya. Dalam respirasi selular, energi dilepaskan dari gula ketika elektron yang berasosiasi dengan hidrogen ditranspor oleh molekul pembawa ke oksigen dan membentuk air sebagai produk sampingan. Elektron kehilangan energi selama menuruni rantai transpor elektron dan mitokondria menggunakan hal tersebut untuk mensintesis ATP.
Sedangkan pada fotosintesis arah aliran elektron dibalikkan. Air dipecah dan elektron bersama ion hidrogen ditransfer ke karbon dioksida, sehingga karbon dioksida tereduksi menjadi gula. Karena elektron mengalami peningkatan energi potensial selama bergerak dari air ke gula, sehingga proses ini membutuhkan energi atau bersifat endergonik. Dorongan energi ini disediakan oleh cahaya matahari.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar