Sinar matahari memainkan peran yang besar dalam rezeki yang kita dapatkan lebih dari yang diharapkan: semua makanan yang kita makan dan semua bahan bakar fosil yang kita gunakan adalah produk fotosintesis, yang merupakan proses yang mengubah energi sinar matahari menjadi bentuk energi kimia yang dapat digunakan oleh sistem biologi. Fotosintesis dilakukan oleh banyak organisme yang berbeda, mulai dari tanaman sampai bakteri.

Bentuk yang paling dikenal dari fotosintesis adalah salah satu yang dilakukan oleh tumbuhan tingkat tinggi dan ganggang, serta oleh cyanobacteria dan kerabat mereka, yang bertanggung jawab dalam bagian utama dari fotosintesis di lautan.

Semua organisme ini mengkonversi CO₂ (karbon dioksida) ke bahan organik dengan mereduksi gas ini menjadi karbohidrat dalam satu set reaksi yang agak kompleks. Elektron untuk reaksi reduksi ini akhirnya datang dari air, yang kemudian diubah menjadi oksigen dan proton. Energi untuk proses ini disediakan oleh cahaya, yang diserap oleh pigmen (terutama klorofil dan karotenoid).

Klorofil menyerap cahaya biru dan merah dan karotenoid menyerap cahaya biru-hijau, tapi sinar hijau dan kuning tidak efektif diserap oleh pigmen fotosintesis pada tumbuhan; Oleh karena itu, cahaya warna-warna ini adalah baik tercermin daun atau melewati daun. Inilah sebabnya mengapa tanaman hijau.

Fotosintesis, yaitu suatu proses pembentukan bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil. Fotosintesis berlangsung di dalam kloroplas, stroma, tilakoid, dan grana. Di kloroplas, fotosintesis terjadi di sel-sel palisade dan sel-sel jaringan bunga karang pada mesofil daun. Fotosintesis terdiri dari dua fase sebagai berikut.

Reaksi Fotokimia (reaksi terang)

Reaksi Fotokimia disebut juga reaksi fotolisis air atau fosforisasi atau hill. Reaksinya berlangsung di grana, yaitu di membran tilakoid, menghasilkan ATP, dan NADPH. Pada reaksi terjadi penangkapan energi cahaya yang di teruskan ke pusat reaksi (klorofil) a), dari pusat reaksi elektron dilepaskan melalui dua tahap yaitu jalur elektron sikilis dan jalur elektron non siklis.

Pada jalur siklis, di fotosistem I (P700), terjadi perputaran elektron yang dihasilkan dan di tangkap oleh akseptor sebagai hasil dari reaksi reduksi dan oksidasi. Elektron yang di eksitasikan oleh P700 akan di pindahkan ke setiap akseptor hingga akhirnya kembali ke sistem P700. Jalur ini menghasilkan ATP.

Reaksi nonsiklik ini memerlukan tambahan berupa fotosistem II (P680). Sumber elektron utama diperoleh dari fotolisis air yang akan digunakan oleh klorofil pada fotosistem II (P680). Reaksi ini menghasilkan dua elektron dari hasil fotolisis air.

Reaksi Termokimia (Reaksi Gelap/Siklus Calvin)

Reaksi termokimia berlangsung dalam gelap karena untuk fiksasi CO₂, enzim-enzim di stroma tidak membutuhkan cahaya, tetapi memerlukan ATP dan NADPH. Reaksi gelap berlangsung dalam tiga tahap berikut :

• Fiksasi

CO₂ + RuDP (ribolusa difosfat) — ^rubisco  → PGA (fosfogliserat)

• Reduksi

Fosfogliserat + ATP  →   1,3 difosfogliserat + PI

1,3 difosfogliserat + NADPH₂   → fosfogliseral dehida (PGAL) + ADP

• Regenerasi (sintesis)

Fosfogliseral dehida (PGAL) → ribolusa fosfat (RuDP)

Ribolusa fosfat + ATP → ribolusa difosfat + ADP

Beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis adalah intensitas cahaya, konsentrasi karbondioksida, suhu, kadar air, kadar fotosintas (hasil fotosintesis) dan tahap pertumbuhan.