Kloroplas mengubah energi cahaya menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis. Proses ini terdiri dari dua tahap utama: tahap terang (light-dependent reactions) dan tahap gelap (light-independent reactions) atau siklus Calvin.
Berikut adalah penjelasan singkat tentang bagaimana kloroplas mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dalam fotosintesis:
- Tahap Terang:
- Penangkapan energi cahaya: Klorofil dalam tilakoid kloroplas menyerap energi cahaya matahari. Klorofil ini memiliki struktur khusus yang memungkinkan mereka menangkap foton (partikel cahaya) dengan energi tertentu.
- Transfer elektron: Energi cahaya yang ditangkap oleh klorofil digunakan untuk memindahkan elektron dari molekul air yang dipecah menjadi oksigen dan elektron. Elektron ini kemudian melewati rantai transport elektron di membran tilakoid, menghasilkan energi yang digunakan untuk menghasilkan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat reduksi).
- Pembentukan ATP: Energi yang dihasilkan oleh rantai transport elektron digunakan untuk memompa proton (H+) melintasi membran tilakoid, menciptakan gradien elektrokimia. Proton ini kemudian mengalir kembali melalui ATP synthase, enzim yang menghasilkan ATP dari ADP (adenosin difosfat) dan fosfat anorganik.
- Tahap Gelap (Siklus Calvin):
- Fiksasi karbon: Dalam tahap gelap, ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam tahap terang digunakan untuk mengubah karbon dioksida (CO2) menjadi senyawa organik menggunakan enzim Rubisco. Proses ini dikenal sebagai fiksasi karbon.
- Sintesis glukosa: Senyawa organik yang dihasilkan dari fiksasi karbon, terutama glukosa, digunakan untuk membangun molekul-molekul yang diperlukan untuk pertumbuhan dan metabolisme sel tumbuhan.
- Regenerasi molekul awal: Sebagian senyawa organik yang dihasilkan dalam tahap gelap digunakan untuk meregenerasi molekul-molekul awal yang dibutuhkan untuk melanjutkan siklus Calvin.
Secara keseluruhan, tahap terang fotosintesis menghasilkan ATP dan NADPH menggunakan energi cahaya, sedangkan tahap gelap menggunakan ATP dan NADPH ini untuk mengubah karbon dioksida menjadi senyawa organik, terutama glukosa. Dalam proses ini, energi cahaya diubah menjadi energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik, yang kemudian digunakan oleh tumbuhan untuk pertumbuhan, perbaikan, dan metabolisme.