Fotosintesis merupakan proses biokimia di mana tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri menggunakan energi matahari, air, dan karbon dioksida (CO₂) untuk menghasilkan glukosa (gula) dan oksigen. Proses tersebut terjadi dalam organel bernama kloroplas. Salah satu struktur penting di dalam kloroplas yang terlibat dalam fotosintesis adalah granum.

Granum adalah sekumpulan tilakoid yang tersusun dalam tumpukan dalam kloroplas. Tilakoid adalah struktur pipih dan diskus yang mengandung klorofil, pigmen yang bertanggung jawab untuk menyerap energi cahaya matahari selama fotosintesis.

Granum terdiri dari beberapa tilakoid yang saling berhubungan melalui bagian-bagian yang disebut lamella. Tumpukan granum memberikan area permukaan yang besar bagi pigmen klorofil untuk menangkap cahaya matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia yang digunakan dalam tahap selanjutnya dari fotosintesis.

Berikut Proses Fotosistesis

Proses fotosintesis terjadi di dalam kloroplas, dan salah satu komponen penting dalam kloroplas adalah granum. Berikut adalah rangkuman proses fotosintesis granum secara lengkap.

1. Menangkap Cahaya

Granum atau grana adalah struktur dalam kloroplas yang terlibat dalam proses fotosintesis. Granum terdiri dari tumpukan cakram membran tilakoid yang mengandung pigmen fotosintetik, termasuk klorofil. Fungsi utama granum adalah menangkap energi cahaya matahari dan mengkonversinya menjadi energi kimia yang digunakan dalam proses fotosintesis.

Ketika cahaya matahari mencapai granum, pigmen fotosintetik seperti klorofil akan menyerap energi cahaya. Absorpsi energi tersebut memungkinkan klorofil untuk melepaskan elektronnya dan memulai reaksi kimia dalam proses fotosintesis.

Elektron yang terlepas akan melalui serangkaian reaksi reaksi di dalam membran tilakoid, menghasilkan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat hidrogen), yang merupakan molekul pembawa energi.

Dengan kata lain, granum berperan penting dalam proses menangkap cahaya dan mengkonversikannya menjadi energi kimia yang dapat digunakan dalam langkah-langkah selanjutnya dari fotosintesis, seperti siklus Calvin. Granum yang mengandung pigmen fotosintetik membantu meningkatkan efisiensi penangkapan cahaya dan memaksimalkan produksi energi dalam sel-sel fotosintetik.

2. Tahap Terang (Reaksi Terang)

Tahap terang (reaksi terang) dalam fotosintesis terjadi di grana kloroplas. Tahap ini melibatkan penangkapan energi cahaya oleh pigmen fotosintetik (terutama klorofil) yang terdapat dalam membran tilakoid grana.

Energi cahaya ini kemudian digunakan untuk menghasilkan energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH. Berikut adalah langkah-langkah utama dalam fotosntesis tahap terang.

• Menangkap cahaya.

Klorofil dan pigmen fotosintetik lainnya menyerap energi cahaya. Setiap pigmen memiliki kemampuan untuk menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu. Energi cahaya yang ditangkap oleh pigmen tersebut digunakan untuk merangsang pemisahan elektron.

• Pemisahan elektron.

Energi cahaya yang diserap oleh klorofil memicu pemisahan elektron dari molekul klorofil. Elektron yang terpisah kemudian ditransfer ke molekul akseptor elektron primer dalam rantai transport elektron.

• Rantai transport elektron.

Elektron yang ditransfer oleh molekul akseptor elektron primer melewati serangkaian protein pembawa elektron dalam membran tilakoid. Selama proses tersebut, energi elektron digunakan untuk memompa proton (H+) dari stroma ke ruang tilakoid, menciptakan gradien elektrokimia.

• Fotofosforilasi dan ATP.

Gradien elektrokimia yang dihasilkan oleh rantai transport elektron digunakan untuk sintesis ATP melalui proses yang disebut fotofosforilasi. Proton yang kembali ke stroma melalui enzim ATP sintase menghasilkan ATP, yang menjadi sumber utama energi kimia dalam sel.

• Reduksi NADP+.

Elektron yang telah melewati rantai transport elektron digunakan untuk mereduksi molekul NADP+ menjadi NADPH. NADPH adalah pembawa elektron yang penting dalam tahap gelap fotosintesis (siklus Calvin).

3. Siklus Calvin (Reaksi Gelap)

Tahap gelap fotosintesis, juga dikenal sebagai Siklus Calvin, terjadi di stroma kloroplas. Berikut ringkasan tentang reaksi tahap gelap dalam fotosintesis granum.

• Fiksasi karbon.

Tahap pertama dalam siklus Calvin adalah fiksasi karbon. Pada tahap pertama, karbon dioksida (CO₂) dari udara diikat oleh enzim RuBisCO (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase) ke dalam senyawa organik yang lebih kompleks, yaitu 3-fosfogliseraldehida (3-PGA). Reaksi tersebut menggabungkan CO₂ dengan senyawa yang disebut ribulosa 1,5-bisfosfat (RuBP).

• Reduksi.

Selanjutnya, senyawa 3-PGA yang dihasilkan dari fiksasi karbon diubah menjadi senyawa gliseraldehida 3-fosfat (G3P) melalui serangkaian reaksi. Reaksi-reaksi tersebut melibatkan penggunaan energi dari ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat reduksi) yang dihasilkan pada tahap terang fotosintesis. G3P yang dihasilkan dapat digunakan untuk membentuk glukosa atau molekul organik lainnya.

• Regenerasi RuBP.

Bagian terakhir dari siklus Calvin adalah regenerasi RuBP. Sebagian dari G3P yang dihasilkan pada tahap reduksi digunakan untuk meregenerasi RuBP, yang akan digunakan kembali untuk memulai siklus Calvin dengan fiksasi karbon yang baru.

Secara keseluruhan, siklus Calvin mengubah CO₂ menjadi senyawa organik yang dapat digunakan untuk membentuk glukosa dan senyawa organik lainnya. Siklus tersebut membutuhkan energi dari reaksi terang fotosintesis untuk menggerakkan reaksi-reaksinya.

Meskipun siklus Calvin terjadi di stroma kloroplas, grana atau granum dalam kloroplas penting dalam menyediakan ATP dan NADPH yang diperlukan untuk menjalankan siklus Calvin melalui reaksi terang fotosintesis.

4. Pembentukan Gula dan Karbohidrat

Dalam fotosintesis, tahap terang (reaksi terang) yang terjadi di granum menghasilkan ATP dan NADPH sebagai sumber energi dan reduktor untuk tahap gelap (siklus Calvin). Tahap gelap adalah tahap di mana karbon dioksida (CO₂) diubah menjadi senyawa organik, termasuk gula dan karbohidrat.

Berikut adalah penjelasan lebih detail mengenai pembentukan gula dan karbohidrat dalam fotosintesis.

• Siklus Calvin (Tahap Gelap).

Tahap gelap fotosintesis terjadi di stroma kloroplas, di mana CO₂ diikat dan diubah menjadi senyawa organik. Tahap gelap juga dikenal sebagai siklus Calvin Benson Bassham atau siklus CO₂ fiksasi. Tahap tersebut terdiri dari serangkaian reaksi yang menghasilkan gula dan karbohidrat.

• Fiksasi CO₂.

CO₂ yang masuk ke stroma kloroplas diikat oleh enzim RuBisCO (ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase) dengan molekul penerima yang disebut RuBP (ribulose bisphosphate). Hasilnya adalah molekul yang tidak stabil yang segera dipecah menjadi dua molekul PGA (fosfogliseraldehida).

• Reduksi PGA.

PGA yang dihasilkan dalam langkah fiksasi CO₂ kemudian diubah menjadi senyawa yang lebih kompleks melalui serangkaian reaksi redoks. Reaksi tersebut menggunakan energi dan elektron yang disediakan oleh ATP dan NADPH dari tahap terang. PGA direduksi menjadi G3P (gliceraldehida-3-fosfat), yang merupakan senyawa yang dapat digunakan untuk sintesis gula dan karbohidrat.

• Regenerasi RuBP.

Sebagian dari G3P yang dihasilkan digunakan untuk meregenerasi RuBP, molekul penerima CO₂ awal yang dibutuhkan untuk melanjutkan siklus Calvin. Dalam serangkaian reaksi tambahan, G3P diubah kembali menjadi RuBP menggunakan ATP dan energi lainnya.

• Pembentukan gula dan karbohidrat.

G3P yang tersisa setelah regenerasi RuBP dapat digunakan untuk membentuk gula dan karbohidrat. G3P dapat diubah menjadi glukosa atau digunakan untuk sintesis senyawa karbohidrat lainnya, seperti sukrosa dan amilosa. Reaksi-reaksi lanjutan melibatkan penggabungan beberapa molekul G3P dan pengaturan enzimatik yang rumit untuk membentuk molekul karbohidrat yang lebih besar dan kompleks.

Dengan demikian, melalui tahap terang (reaksi terang) dan tahap gelap (siklus Calvin), energi cahaya diubah menjadi ATP dan NADPH dalam granum. ATP dan NADPH tersebut kemudian digunakan dalam tahap gelap untuk mengubah CO₂ menjadi gula dan karbohidrat melalui siklus Calvin.

Gula dan karbohidrat yang dihasilkan dalam proses tersebut merupakan produk akhir fotosintesis dan merupakan sumber utama energi bagi organisme yang mengonsumsinya. Selama proses fotosintesis granum, energi cahaya dikonversi menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan senyawa organik yang penting bagi tumbuhan dan ekosistem.

Proses tersebut juga menghasilkan oksigen yang dilepaskan ke atmosfer sebagai produk sampingan. Granum, dengan membran tilakoidnya yang kaya pigmen klorofil, memainkan peran penting dalam menangkap energi cahaya dan mengarahkannya ke reaksi terang fotosintesis.

Fotosintesis granum juga dikenal sebagai fotosintesis terang atau reaksi terang. Istilah tersebut mengacu pada tahap fotosintesis yang melibatkan penangkapan energi cahaya dan konversinya menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH.

Reakti tersebut terjadi di dalam granum (tumpukan tilakoid) kloroplas atau energi yang dihasilkan dari penyerapan cahaya matahari digunakan untuk menghasilkan ATP (adenosine triphosphate) dan NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) melalui serangkaian reaksi kimia.

ATP dan NADPH kemudian digunakan dalam siklus Calvin, di mana karbon dioksida diubah menjadi glukosa melalui serangkaian langkah-langkah reaksi kimia. Selain itu, reaksi terang juga merujuk pada tahap fotosintesis yang melibatkan fotolisis air dan transport elektron di rantai transpor elektron pada membran tilakoid granum.

Selama tahap ini, energi cahaya digunakan untuk memisahkan molekul air menjadi oksigen, elektron, dan proton. Dengan demikian, granum merupakan struktur yang penting dalam fotosintesis karena menyediakan tempat bagi klorofil untuk menyerap energi cahaya matahari dan memulai reaksi kimia yang menghasilkan energi kimia yang diperlukan untuk produksi glukosa.

The post 4 Proses Fotosintesis Granum appeared first on HaloEdukasi.com.