Tujuan
1. Memahami proses fotosintesis, termasuk fasa-fasa: reaksi bergantung cahaya dan kitaran Calvin.
2. Mengenal pasti reaktan yang digunakan dan produk yang dihasilkan semasa fotosintesis.
3. Mengaitkan setiap fasa fotosintesis dengan penghasilan tenaga dalam tumbuhan dan kepentingan ekologi mereka.
Kontekstualisasi
Fotosintesis adalah asas kepada kehidupan di Bumi, memainkan peranan penting dalam rantai makanan dan penghasilan oksigen. Tanpa fotosintesis, kehidupan seperti yang kita kenali tidak akan wujud. Proses ini dijalankan terutamanya oleh tumbuhan, alga, dan beberapa bakteria, yang menukarkan tenaga suria kepada tenaga kimia yang disimpan dalam bentuk glukosa, sejenis gula. Memahami fotosintesis membantu kita memahami aliran tenaga dalam ekosistem dan pentingnya tumbuhan untuk kelestarian planet kita. Sebagai contoh, dengan mengoptimumkan fotosintesis, kita boleh meningkatkan produktiviti pertanian dan menyumbang kepada penghasilan biofuel, yang merupakan alternatif lestari kepada bahan api fosil.
Relevansi Subjek
Untuk Diingat!
Reaksi Bergantung Cahaya dalam Fotosintesis
Reaksi bergantung cahaya berlaku di membran tilakoid dalam kloroplas dan secara langsung bergantung kepada cahaya matahari. Dalam fasa ini, tenaga cahaya ditangkap oleh klorofil dan molekul pigmen lain, yang digunakan untuk memecah molekul air (H2O), melepaskan oksigen (O2) sebagai hasil sampingan. Tenaga cahaya juga ditukarkan kepada tenaga kimia dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenina dinukleotida fosfat tereduksi), yang digunakan dalam kitaran Calvin.
-
Berlaku di membran tilakoid kloroplas.
-
Bergantung secara langsung kepada cahaya matahari.
-
Menghasilkan oksigen (O2) sebagai hasil sampingan.
-
Menjana ATP dan NADPH yang digunakan dalam kitaran Calvin.
Kitaran Calvin (Reaksi Gelap dalam Fotosintesis)
Kitaran Calvin, juga dikenali sebagai reaksi gelap dalam fotosintesis, berlaku di dalam stroma kloroplas dan tidak bergantung secara langsung kepada cahaya. Dalam fasa ini, karbon dioksida (CO2) ditetapkan ke dalam molekul organik menggunakan tenaga kimia yang disimpan dalam ATP dan NADPH yang dihasilkan semasa reaksi bergantung cahaya. Produk akhir kitaran ini adalah glukosa, yang berfungsi sebagai sumber tenaga bagi tumbuhan.
-
Berlaku di dalam stroma kloroplas.
-
Tidak bergantung secara langsung kepada cahaya.
-
Menetapkan karbon dioksida (CO2) ke dalam molekul organik.
-
Menghasilkan glukosa sebagai sumber tenaga.
Reaktan dan Produk Fotosintesis
Reaktan utama dalam fotosintesis adalah air (H2O) dan karbon dioksida (CO2). Tenaga suria digunakan untuk menukarkan reaktan ini kepada glukosa (C6H12O6) dan oksigen (O2). Air dipecahkan semasa reaksi bergantung cahaya untuk melepaskan oksigen, manakala karbon dioksida ditetapkan semasa kitaran Calvin untuk membentuk glukosa.
-
Reaktan: air (H2O) dan karbon dioksida (CO2).
-
Produk: glukosa (C6H12O6) dan oksigen (O2).
-
Air dipecahkan semasa reaksi bergantung cahaya.
-
Karbon dioksida ditetapkan semasa kitaran Calvin.
Aplikasi Praktis
-
Pertanian: Penggunaan teknik pengoptimuman cahaya dan manipulasi genetik untuk meningkatkan produktiviti tanaman.
-
Biofuel: Pembangunan biofuel daripada organisma fotosintetik, menyediakan alternatif boleh diperbaharui kepada bahan api fosil.
-
Kelestarian Alam Sekitar: Aplikasi pengetahuan mengenai fotosintesis untuk membangunkan amalan pertanian lestari dan mengurangkan jejak karbon.
Istilah Kunci
-
Fotosintesis: Proses di mana tumbuhan, alga, dan beberapa bakteria menukarkan tenaga suria kepada tenaga kimia, menghasilkan glukosa dan oksigen.
-
Kloroplas: Organel dalam sel tumbuhan di mana fotosintesis berlaku.
-
Klorofil: Pigmen hijau dalam kloroplas yang menangkap tenaga suria.
-
Tilakoid: Struktur membran dalam kloroplas di mana reaksi bergantung cahaya dalam fotosintesis berlaku.
-
Stroma: Cecair dalam kloroplas di mana kitaran Calvin berlaku.
-
ATP: Adenosin trifosfat, molekul yang menyimpan dan mengangkut tenaga kimia dalam sel.
-
NADPH: Nikotinamida adenina dinukleotida fosfat tereduksi, molekul yang mengangkut elektron dan tenaga kimia yang digunakan dalam kitaran Calvin.
-
Kitaran Calvin: Satu set reaksi dalam reaksi gelap fotosintesis yang menetapkan karbon dioksida dan menghasilkan glukosa.
Pertanyaan untuk Refleksi
-
Bagaimana cara mengoptimumkan fotosintesis dapat mempertingkatkan produktiviti pertanian secara lestari?
-
Dalam cara apa pengetahuan mengenai fotosintesis boleh digunakan untuk membangunkan sumber tenaga bersih dan boleh diperbaharui?
-
Apakah kepentingan fotosintesis dalam mengekalkan ekosistem terestrial dan akuatik?
Membongkar Fotosintesis
Bina satu model yang mewakili peringkat-peringkat fotosintesis menggunakan bahan-bahan ringkas.
Instruksi
-
Bentuk kumpulan yang terdiri daripada 4 hingga 5 orang.
-
Gunakan kertas, kad kertas, pen berwarna, gunting, dan gam untuk mencipta bentuk yang mewakili komponen fotosintesis: kloroplas, cahaya matahari, air, karbon dioksida, oksigen, dan glukosa.
-
Susun satu diagram yang menunjukkan urutan peringkat reaksi bergantung cahaya dan kitaran Calvin dalam fotosintesis, dengan menunjukkan reaktan dan produk di setiap peringkat.
-
Bersikap kreatif dan terperinci, menggunakan warna yang berbeza untuk menyerlahkan setiap bahagian proses.
-
Bentangkan model anda kepada kelas, sambil menjelaskan bagaimana proses fotosintesis berfungsi sebagaimana yang diwakili dalam model anda.
