Jelaskan apa yang dimaksud dengan fotosintesis dan bagaimana reaksinya.?

Fotosintesis: Mesin Ajaib Tumbuhan Hijau

Fotosintesis, proses ajaib yang menjana kehidupan di Bumi, merupakan kunci kepada kewujudan ekosistem kita. Ia merupakan satu proses biokimia unik yang dilakukan oleh tumbuhan hijau, alga, dan sesetengah bakteria, di mana tenaga cahaya matahari ditukarkan kepada tenaga kimia yang tersimpan dalam bentuk molekul glukosa (gula). Proses ini bukan sekadar menyediakan makanan kepada tumbuhan itu sendiri, malah menjadi asas kepada rantaian makanan seluruh dunia, menyokong kehidupan haiwan, termasuk manusia.

Bagaimana proses menakjubkan ini berlaku? Jawapannya terletak pada struktur sel tumbuhan, khususnya di dalam organel yang dikenali sebagai kloroplas. Kloroplas, dipenuhi dengan pigmen hijau yang dipanggil klorofil, bertindak sebagai loji kuasa bagi proses fotosintesis. Klorofil ini berperanan penting dalam menyerap tenaga daripada spektrum cahaya matahari, khususnya cahaya merah dan biru. Cahaya hijau pula kebanyakannya dipantulkan, itulah sebabnya tumbuhan tampak berwarna hijau.

Proses fotosintesis terbahagi kepada dua fasa utama: fasa bergantung cahaya dan fasa tidak bergantung cahaya. Fasa bergantung cahaya, atau juga dikenali sebagai reaksi cahaya, berlaku di dalam tilakoid, iaitu struktur membran yang terdapat di dalam kloroplas. Di sini, tenaga cahaya matahari yang diserap oleh klorofil digunakan untuk memecahkan molekul air (H₂O) melalui proses fotolisis. Proses ini menghasilkan elektron bertenaga tinggi, ion hidrogen (H+), dan oksigen (O₂). Oksigen, sebagai hasil sampingan, dibebaskan ke atmosfera, menjadi nafas kehidupan bagi kebanyakan organisma. Elektron bertenaga tinggi pula digunakan untuk menghasilkan ATP (adenosine triphosphate) dan NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), dua molekul pembawa tenaga yang penting untuk fasa seterusnya.

Fasa tidak bergantung cahaya, atau juga dikenali sebagai reaksi gelap, berlaku di dalam stroma, iaitu ruangan cecair yang mengelilingi tilakoid di dalam kloroplas. Fasa ini tidak memerlukan cahaya matahari secara langsung, tetapi bergantung kepada ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam fasa bergantung cahaya. Dalam fasa ini, karbon dioksida (CO₂) daripada atmosfera diserap oleh tumbuhan melalui stoma, iaitu liang-liang kecil pada permukaan daun. Melalui satu siri reaksi yang kompleks yang dikenali sebagai kitaran Calvin-Benson, karbon dioksida ini kemudiannya direduksi menggunakan ATP dan NADPH untuk menghasilkan glukosa (C₆H₁₂O₆). Glukosa, sejenis gula ringkas, menyimpan tenaga kimia yang dihasilkan daripada proses fotosintesis. Glukosa ini kemudiannya boleh digunakan oleh tumbuhan untuk pertumbuhan, pembiakan, dan proses metabolik lain, atau disimpan sebagai kanji untuk kegunaan kemudian.

Secara ringkasnya, persamaan kimia bagi fotosintesis boleh digambarkan seperti berikut:

6CO₂ + 6H₂O + cahaya → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Di mana:

• 6CO₂ mewakili enam molekul karbon dioksida
• 6H₂O mewakili enam molekul air
• Cahaya mewakili tenaga cahaya matahari
• C₆H₁₂O₆ mewakili satu molekul glukosa
• 6O₂ mewakili enam molekul oksigen

Proses fotosintesis adalah amat penting bagi keseimbangan alam sekitar. Ia bukan sahaja menghasilkan oksigen yang diperlukan untuk pernafasan organisma aerobik, malah menjadi asas kepada pengeluaran makanan bagi hampir semua organisma di Bumi. Memahami proses fotosintesis membolehkan kita menghargai betapa pentingnya memelihara tumbuhan hijau dan alam sekitar bagi memastikan kelangsungan hidup kita dan generasi akan datang. Penyelidikan berterusan dalam bidang ini amat penting untuk meningkatkan produktiviti tanaman dan mencari penyelesaian kepada cabaran makanan global yang semakin meningkat.