Pemecahan Molekul Air (H2O) dalam Proses Fotosintesis: Fotolisis vs Reaksi Enzimatik

“Setelah sekian lama vakum dari dunia tulis menulis, saya akhirnya terbangun dari hibernasi yang panjang, dengan harapa yang tinggi bisa menulis sebanyak-banyaknya.  Izinkan saya memulai kembali aktivitas menulis ini dengan mengulas masalah “Pemecahan H2O dalam reaksi terang FOTOSINTESIS” Mungkin bagi kawan-kawan
hal ini sangat sepele, tapi bagi saya sekecil apapun, jika itu adalah ilmu, maka hukumnya wajib untuk disampaikan…..

Mungkin masalah ini pernah diperdebatkan atau dipertanyakan di bangku sekolah atau kuliah.  Salah satu hipotesis mengatakan bahwa dalam reaksi terang fotosintesis terjadi yang namanya FOTOLISIS, yaitu penguraian air (H2O) menjadi H2 dan O. Disebut fotolisis karena penguraian ini terjadi dengan bantuan energi cahaya (foton). Maka reaksi terang disebut sebagai Reaksi Fotolisis. 

Fotosintesis merupakan proses sintesis bahan organik (gula) dari bahan anorganik (H2O dan CO2) dengan bantuan cahaya. Fotosintesis dapat terjadi pada organisme yang memiliki pigmen fotosintesis. Pada tumbuhan dan alga eukariotik pigmen tersebut berupa klorofil dan terdapat dalam organel kloroplas. Sedangkan pada organisme prokariotik (bakteri ungu, bakteri hijau, dan alga hijau-biru) pigmen fotosintetis terdapat pada lipatan-lipatan membran selnya dan disebut tilakoid.
 Dalam reaksi terang yang pertama kali terjadi adalah penyerapan cahaya oleh FOTOSISTEM II (pusat reaksi 680 nm). Hal ini mengakibatkan elektron klorofil pusat reaksinya tereksitasi dan ditangkap oleh akseptor elektron primer. Untuk selanjutnya elektron tersebut mengalir dari akseptor elektron primer FOTOSISTEM II menuju akseptor elektron primer FOTOSISTEM I (pusat reaksi 700 nm) melalui sistem transpor elektron.

Gambar 1. Elektron klorofil tereksitasi

Karena adanya aliran elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi, maka energi yang jatuh oleh proses tersebut dipungut oleh membran tilakoid untuk mensintesis ATP. Sementara itu elektron yang telah mencapai dasar dari rantai transport elektron akan mengisi LUBANG elektron di P700, molekul klorofil a yang terdapat dalam pusat reaksi FOTOSISTEM I (perhatikan bahwa FOTOSISTEM I sama saja dengan P700). Lubang ini tercipta ketika energi cahaya mengeksitasi elektron dari klorofil FOTOSISTEM I dan ditangkap oleh akseptor elektron P700. ………….

Gambar 2. Reaksi terang fotosintesis

Lubang pada klorofil P700 ini bisa dikatakan bersamaan tercipta dengan lubang yang terdapat pada klorofil P680, yaitu ketika tereksitasi oleh cahaya matahari. Masalahnya adalah lubang klorofil pada P700 telah terisi kembali dengan elektron yang bersumber dari klorofi P680, sedangkan klorofil masih memiliki LUBANG ini. Maka untuk menutupi kekurangan elektron (LUBANG) pada P680, maka terjadilah hidrolisis air (H2O) oleh suatu enzim. Reaksi ini melepaskan H+(proton), elektron dan O2. Elektron kemudian digunakan untuk menutupi kekurangan lubang dan O2 dikeluarkan dari stomata. Ion H+ sendiri digunakan untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH. Reaksi ini terjadi ketika elektron yang diterima oleh akseptor elektron primer P700 kemudian dialirkan melalui sistem transpor elektron (berbeda dengan system transport elektron sebelumnya) menuju enzim NADP+ reduktase yang mengkatalisis reduksi NADP+ (NADP+ + H+ + elektron = NADPH).