2.4 - Organ Utama Fotosintesis

Struktur Kloroplas

Kloroplas merupakan organel dwi-membran yang khusus untuk menjalankan fotosintesis. Di dalam kloroplas terdapat:

• Tilakoid: Pundi berbentuk cakera leper yang mengandungi klorofil dan pigmen fotosintesis lain pada membrannya.

• Granum (plural: Grana): Timbunan tilakoid. Susunan bertindan ini memaksimumkan luas permukaan untuk penyerapan tenaga cahaya.

• Stroma: Bendalir tidak berwarna yang mengelilingi grana. Stroma mengandungi enzim-enzim yang diperlukan untuk tindak balas tidak bersandarkan cahaya.

Dua Peringkat Fotosintesis

1. Tindak Balas Bersandarkan Cahaya (berlaku di dalam Tilakoid)

1. Pigmen klorofil menyerap tenaga cahaya, yang menguja elektron ke tahap tenaga yang lebih tinggi.

2. Tenaga yang diserap digunakan untuk memecahkan molekul air dalam proses yang dipanggil fotolisis air:

$2{\text{H}}_2\text{O}\stackrel{\text{Tenaga cahaya, Klorofil}}{\to }4{\text{H}}^{+}+4e^{-}+{\text{O}}_2$

3. Gas oksigen (${\text{O}}_2$) yang terhasil dibebaskan ke atmosfera sebagai hasil sampingan.

4. Ion hidrogen (${\text{H}}^{+}$) menurunkan ${\text{NADP}}^{+}$ untuk membentuk $\text{NADPH}$.

5. ADP bergabung dengan fosfat bukan organik untuk menghasilkan ATP (fotofosforilasi).

2. Tindak Balas Tidak Bersandarkan Cahaya / Kitar Calvin (berlaku di dalam Stroma)

1. Gas karbon dioksida (${\text{CO}}_2$) diserap ke dalam stroma dan diikat pada sebatian organik 5-karbon untuk membentuk sebatian 6-karbon.

2. Sebatian 6-karbon yang tidak stabil ini pecah kepada sebatian 3-karbon.

3. $\text{NADPH}$ dan $\text{ATP}$ daripada tindak balas bersandarkan cahaya digunakan untuk menurunkan sebatian 3-karbon ini kepada monomer glukosa.

4. Glukosa akhirnya ditukarkan kepada kanji dan disimpan di dalam tumbuhan.

Perbandingan Antara Tindak Balas Bersandarkan dan Tidak Bersandarkan Cahaya

• Tapak tindak balas: Tilakoid (Bersandarkan cahaya) lwn. Stroma (Tidak bersandarkan cahaya).

• Bahan tindak balas: Air (${\text{H}}_2\text{O}$), ${\text{NADP}}^{+}$, dan $\text{ADP}$ lwn. Karbon dioksida (${\text{CO}}_2$), $\text{NADPH}$, dan $\text{ATP}$.

• Hasil tindak balas: Oksigen (${\text{O}}_2$), $\text{NADPH}$, dan $\text{ATP}$ lwn. Glukosa (${\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6$), ${\text{NADP}}^{+}$, dan $\text{ADP}$.

• Keperluan cahaya: Memerlukan cahaya secara langsung lwn. Tidak memerlukan cahaya secara langsung (tetapi memerlukan produk daripada tindak balas bersandarkan cahaya).

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kadar Fotosintesis

• Kepekatan Karbon Dioksida: Peningkatan kepekatan ${\text{CO}}_2$ meningkatkan kadar fotosintesis sehingga mencapai satu takat tepu, di mana faktor lain (seperti cahaya atau suhu) menjadi faktor had.

• Keamatan Cahaya: Peningkatan keamatan cahaya meningkatkan kadar fotosintesis sehingga mencapai takat tepu cahaya.

• Suhu: Fotosintesis dikawal oleh tindakan enzim. Kadar fotosintesis meningkat dengan peningkatan suhu sehingga suhu optimum (biasanya sekitar $35^{\circ }\text{C}$ - $40^{\circ }\text{C}$). Melebihi suhu ini, enzim akan dinyahasil, menyebabkan kadar fotosintesis menurun dengan mendadak.

• Spektrum Cahaya: Klorofil menyerap cahaya merah dan biru dengan paling cekap. Oleh itu, kadar fotosintesis adalah paling tinggi di bawah cahaya merah dan biru, dan paling rendah di bawah cahaya hijau (kerana cahaya hijau dipantulkan).