Institut Teknologi Bandung

Menurut Alfredo, fotosintesis selain penting untuk tumbuhan agar dapat bertahan hidup, juga sebagai sebuah reaksi biokimia yang tidak kalah krusial dalam menopang kehidupan manusia di permukaan bumi. Hal ini disebabkan oleh konversi gas karbon dioksida pada udara menjadi gula, yang kemudian dapat digunakan sebagai sumber energi untuk berbagai mahkluk hidup. Di samping itu, melalui proses fotosintesis, oksigen juga dapat dihasilkan.

Namun, dipaparkannya bahwa ada beberapa faktor pembatas yang menghambat sebuah proses fotosintesis. Faktor ini disebabkan oleh terbatasnya energi kinetik dari enzim Rubisco serta rendahnya konsentrasi karbon dioksida pada atmosfer.

Begitu juga halnya dengan tumbuhan akuatik. Tumbuhan akuatik memiliki tantangan yang jauh lebih berat terkait kandungan karbon dioksida pada habitat mereka. Faktor-faktor yang membatasi keberadaan gas karbon dioksida di perairan antara lain durasi difusi gas karbon dioksida yang panjang jika dibandingkan dengan di daratan, pH atau derajat keasaman yang fluktuatif.

Untuk faktor yang terakhir, perubahan pH akan menimbulkan masalah jika kandungan karbonat lebih banyak dibandingkan kandungan karbon dioksida sebab enzim Rubisco membutuhkan kandungan karbon dioksida. “Mikroalga akhirnya dituntut untuk mengeluarkan sebuah mekanisme unik; CCM atau CO2 concentrating mechanism,” ujarnya.

Pada CCM, terdapat beberapa bagian krusial. Ci transporters adalah protein pada membran sel yang memiliki tugas mengangkut karbon dioksida dan bikarbonat. Setelah kedua komponen tersebut diangkut serta terakumulasi di dalam sel, karbonat akan dikonversi menjadi bentuk karbon dioksida oleh enzim carbonic anyhydrases (CAs). Hal ini disebabkan oleh Rubisco yang hanya dapat memproses karbon dioksida.
Selanjutnya, karbon dioksida di dalam sel tersebut akan digunakan oleh enzim Rubisco. “Untuk merespons terhadap berkurangnya konsentrasi karbon dioksida pada lingkungan, Rubisco akan terkonsentrasi pada organel atau microcompartments tertentu di dalam sel, sehingga mikroalga dapat melaksanakan fiksasi karbon dioksida.”

Bukan hanya berguna bagi tumbuhan akuatik maupun di daratan, CCM oleh mikroalga dapat diaplikasikan dalam berbagai hal. Yang pertama, ketika fungsi dari setiap komponen pada CCM telah dikarakterisasi, bukanlah hal yang mustahil jika mikroalga CCM dapat ditransfer ke tumbuhan C3 seperti padi atau singkong. Diharapkan, jika hal ini berhasil, laju fotosintesis pada tumbuhan C3 dapat lebih ditingkatkan kembali.
CCM juga dapat diberdayakan menjadi salah satu bahan penyerap gas karbon dioksida, atau yang disebut sebagai CO2 mitigation system. “Masalah lain yang dapat dientaskan dengan CCM adalah meningkatkan konsumsi karbon dioksida khususnya untuk alga pada bioreaktor.”

Reporter: Athira Syifa P. S. (Teknologi Pascapanen, 2019)