Reaksi Anabolisme – Penjelasan Lengkap Tahap dan Faktor-Faktor Fotosintesis dan Kemosintesis
Telah kita pelajari pada postingan sebelumnya mengenai metabolisme, enzim dan katabolisme pada postingan sebelumnya. Kali ini kita akan membahas lengkap anabolisme.
Anabolisme atau biosintesis atau asimilasi merupakan reaksi penyusunan senyawa kompleks dari senyawa-senyawa sederhana, misalnya sintesis asam lemak, sintesis asam amino, atau sintesis berbagai metabolit sekunder lainnya. Dalam reaksi anabolisme dibutuhkan energi yang diperoleh dari reaksi katabolisme.
Berdasarkan sumber energi yang dipakai, reaksi anabolisme dapat dibedakan menjadi fotosintesis dan kemosintesis. Fotosintesis menggunakan energi cahaya sebagai sumber energi, sedangkan sumber energi untuk kemosintesis adalah energi kimia.
Fotosintesis
Fotosintesis merupakan peristiwa penyusunan senyawa karbon organik (glukosa) dari senyawa karbon anorganik (karbon dioksida) dan air dengan bantuan energi cahaya. Reaksi fotosintesis dapat diringkas dengan persamaan berikut.
Fotosintesis hanya dapat dilakukan oleh organisme fotoautotrof, seperti tumbuhan hijau, ganggang, dan beberapa jenis bakteri tertentu. Organisme-orga- nisme tersebut dapat melakukan fotosintesis karena memiliki pigmen fotosintetik yang merupakan perangkat untuk menangkap cahaya matahari. Yang termasuk pigmen fotosintetik, antara lain klorofil, karoten, fikoeritrin, dan fikosianin.
Apakah peran cahaya matahari dalam fotosintesis? Cahaya matahari berperan sebagai sumber energi. Besar kecilnya energi yang dikandung cahaya bergantung pada panjang gelombangnya. Cahaya matahari yang dapat digunakan untuk fotosintesis adalah yang memiliki panjang gelombang tertentu.
Sebagai contoh, klorofil a hanya dapat menyerap secara maksimum cahaya dengan panjang gelombang sekitar 600-700 nm, sedangkan klorofil b menyerap cahaya dengan panjang gelombang 400-500 nm.
Di antara pigmen-pigmen fotosintetik yang ada, klorofil merupakan pigmen utama. Klorofil atau zat hijau daun terdapat di dalam kloroplas. Dengan demikian, proses fotosintesis juga terjadi di dalam kloroplas. Kloroplas dapat dijumpai pada daun, batang, atau kelopak bunga tumbuhan yang berwarna hijau. Jadi, proses fotosintesis dapat terjadi pada bagian tumbuhan yang berwarna hijau, tetapi terutama terjadi di dalam daun. Di daun, kloroplas banyak dijumpai pada jaringan bunga karang (spons) dan pada jaringan palisade atau jaringan tiang.
Tempat Berlangsungnya Fotosintesis
Di dalam kloroplas terdapat butiran-butiran yang disebut granum. Antara granum yang satu dan granum yang lain dihubungkan oleh suatu lamela yang disebut lamela antargranum. Satu granum tersusun oleh unit yang disebut tilakoid. Klorofil a dan klorofil b terdapat di dalam membran tilakoid tersebut. Grana terdapat di dalam cairan yang disebut stroma.
Pigmen penyerap cahaya yang tersusun atas klorofil a serta klorofil b terdapat pada membran tilakoid dan membentuk kelompok-kelompok yang disebut fotosistem. Fotosistem merupakan satuan fungsional penangkap cahaya. Satu fotosistem tersusun oleh sekitar 200 molekul klorofil. Fotosistem ada dua, yaitu fotosistem I (FS I) dan fotosistem II (FS II).
Tahap-Tahap Fotosintesis
Reaksi fotosintesis terdiri atas dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
- Reaksi Terang
Reaksi terang terjadi jika ada cahaya matahari dan berlangsung di dalam bagian grana. Pada reaksi terang terjadi penyerapan energi ma-tahari oleh klorofil untuk diubah menjadi energi kimia. Energi kimia ini tersimpan dalam dua jenis molekul berenergi tinggi, yaitu ATP dan NADPH. Pada saat reaksi terang terjadi fotolisis, yaitu penguraian air oleh cahaya yang menghasilkan ion hidrogen dan oksigen. Fotolisis merupakan pemasok elektron dalam reaksi terang. - Reaksi Gelap
Reaksi gelap dapat berlangsung baik ada cahaya maupun tanpa ca¬haya. Reaksi ini terjadi di dalam bagian stroma. Pada reaksi gelap, ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang digunakan sebagai sumber energi untuk mereduksi karbon dioksida menjadi glukosa. Pembentukan glukosa dari karbon dioksida adalah melalui siklus Calvin Benson
Faktor-Faktor yang Memengaruhi Fotosintesis
Proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman sangat dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor internal (dari dalam) atau faktor eksternal (dari luar). Faktor internal, misalnya genetik, sedangkan faktor eksternal, antara lain suhu, cahaya, air, karbon dioksida, dan mineral.
- Faktor Genetik
Faktor genetik atau keturunan sangat menentukan aktivitas foto-sintesis suatu tanaman. Hal ini disebabkan kondisi genetik yang berbeda akan menyebabkan perbedaan fasilitas fotosintesis pada setiap tanaman. Ada tanaman yang memiliki kandungan klorofil sangat banyak sehingga aktivitas fotosintesisnya juga akan sangat baik. Sebaliknya, ada tanaman yang kandungan klorofilnya sedikit sehingga aktivitas fotosintesisnya juga rendah. - Suhu
Kita tahu bahwa untuk berlangsungnya proses fotosintesis diper- lukan enzim-enzim. Enzim dapat bekerja secara maksimal jika suhu lingkungannya optimum. Jika suhu di atas suhu optimum, laju fotosin-tesisnya berkurang karena aktivitas enzimnya makin lambat. Demikian pula, jika di bawah suhu optimum, laju fotosintesis akan berkurang karena aktivitas enzim juga berkurang. - Cahaya
Untuk berlangsungnya fotosintesis mudak diperlukan cahaya sebagai sumber energi. Faktor cahaya yang penting adalah lama pencahayaan, intensitas cahaya, serta panjang gelombang cahaya. Makin lama pen-cahayaan, makin banyak aktivitas fotosintesis yang dapat dilakukan. Ma-kin tinggi intensitas cahaya, makin cepat laju fotosintesis suatu tanaman. - Air
Reaksi yang terjadi di dalam fotosintesis adalah sintesis glukosa dari karbon dioksida. Tanpa air, reaksi fotosintesis tidak akan berlangsung. Karena air pada reaksi terang melalui proses fotolisis menjadi pemasok elektron yang berperan dalam fotofosforilasi pembentukan ATP dan NADPH. Di samping itu, jika kekurangan air, tanaman akan mengalami gangguan fisiologis yang dapat menghambat reaksi-reaksi metabolisme yang terjadi di dalam tanaman tersebut, termasuk proses fotosintesis. - Karbon Dioksida
Seperti halnya air, karbon dioksida juga merupakan bahan baku untuk sintesis glukosa dalam fotosintesis. Karbon dioksida di udara akan difiksasi oleh tanaman, kemudian akan direduksi menjadi glukosa. Jika ketersediaan karbon dioksida di udara sedikit, proses fotosintesis tentunya juga akan berlangsung dengan lambat. - Mineral
Mineral, seperti magnesium dan besi, berperan dalam menyu- sun molekul klorofil. Jika kekurangan mineral tersebut, tanaman akan kekurangan klorofil. Akibatnya, tanaman tersebut akan mengalami gangguan dalam melakukan fotosintesis.
Kemosintesis
Kemosintesis adalah reaksi biosintesis yang menggunakan energi dari reaksi kimia. Kemosintesis dilakukan oleh beberapa jenis bakteri, misalnya bakteri nitrit (Nitrosomonas dan Nitrosococcus), bakteri nitrat (Nitrosobacter), bakteri belerang (Thiobacillus, Beggiatoa, dan Thiothrix), serta bakteri besi (Cladothrix).
Bakteri nitrit mengubah amonium menjadi nitrat. Pengubahan ini terdiri atas dua tahap dan dilakukan oleh bakteri yang berbeda. Tahap pertama adalah oksidasi amonium menjadi nitrit yang dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas atau Nitrosococcus. Adapun tahap kedua adalah oksidasi nitrit tersebut menjadi nitrat yang dilakukan oleh bakteri Nitrobacter.
Reaksi-reaksi kimia tersebut menghasilkan energi yang akan digunakan untuk sintesis karbohidrat dari sumber karbon anorganik. Sumber karbon yang dapat digunakan dapat berupa karbon dioksida (C02), karbonat (CO^), atau metana (CH4).
Bakteri kemosintetik yang dapat mengoksidasi sulfur adalah Thiobacillus thio-oxidans. Bakteri ini dapat mengoksidasi sulfur (belerang) anorganik dan menghasilkan energi yang diperlukan untuk aktivitas hidupnya. Sementara itu, bakteri Thiobacillus fero-oxidans mampu mengoksidasi besi.
Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Reaksi Anabolisme – Penjelasan Lengkap Tahap dan Faktor-Faktor Fotosintesis dan Kemosintesis . Semoga postingan ini bermanfaat bagi pembaca dan bisa dijadikan sumber literatur untuk mengerjakan tugas. Sampai jumpa pada postingan selanjutnya.