Reksi Gelap dan Terang Pada Fotosintesis

1) Reaksi Terang

Proses dari reaksi terang adalah pusat fotosintesis. Pusat reaksi tersusun atas molekul klorofil yang dikelilingi oleh molekul lain yang mampu menerima elektron. Pusat reaksi terang disebut  fotosistem yang terdiri atas kompleks protein, klorofil, dan pigmen lain yang menyerap cahaya. Fotosistem ini terdapat di membran tilakoid.

Pada tumbuhan dan alga terdapat dua pusat reaksi yang bekerja secara teratur. Pusat reaksi ini ditemukan karena memiliki penyerapan panjang gelombang cahaya yang berbeda.  Fotosistem I memiliki penyerapan cahaya maksimum 700 nm, karena pada fotosistem I terdapat pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 700 nm (p700). Fotosistem II memiliki penyerapan cahaya maksimum 680 nm dengan pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 680 nm (p680). Meskipun fotosistem I ditemukan lebih dahulu, reaksi transfer elektron berawal dari fotosistem II. Elektron bergerak dari fotosistem II ke fotosistem I.

Ketika cahaya matahari (foton) mengenai fososistem II, akan menyebabkan elektronnya tereksitasi (keluar). Elektron ini akan digantikan oleh elektron hasil hidrolisis dari molekul air. Peristiwa pemecahan molekul air pada fotosintesis ini disebut  fotolisis

Dapat Anda lihat bahwa fotolisis menyediakan elektron (e–). Selain itu juga, proses ini menghasilkan oksigen (O2 ) dan pasangan proton bebas (H+) di dalam tilakoid. Pada reaksi inilah sumber oksigen di bumi dihasilkan.

2) Reaksi Gelap

Reaksi gelap merupakan langkah selanjutnya setelah reaksi terang. Reaksi ini terjadi di stroma kloroplas. Reaksi terang telah menyediakan energi kimia pada stroma kloroplas dalam bentuk ATP dan NADPH. Energi ini akan digunakan untuk menghasilkan glukosa, yaitu hasil akhir reaksi fotosintesis.

Reaksi gelap memerlukan ATP, NADPH, CO2 , rangkaian enzim, serta kofaktor yang dapat ditemukan pada stroma kloroplas. Reaksi ini dijelaskan pertama kali oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson. Oleh karena itu, reaksi ini disebut juga siklus Calvin-Benson. Perhatikan gambar berikut.

Siklus Calvin-Benson

a) Fase fiksasi

Berdasarkan  gambar tersebut, langkah pertama siklus Calvin-Benson adalah fiksasi CO2  dari udara oleh ribulosa bifosfat (RuBP) dengan bantuan enzim rubisko. Fiksasi ini membentuk senyawa beratom C6. Hasil yang tidak stabil tersebut dipecah menjadi 2 senyawa C3 (3-fosfogliserat). Oleh karena itu, setiap 3 molekul CO2  yang masuk akan menghasilkan enam molekul 3-fosfogliserat.

b) Fase reduksi

Pada fase reduksi, NADPH mereduksi 3-fosfogliserat menjadi 3-fosfogliseraldehid (G3P) dengan bantuan ATP. Untuk membuat 1 molekul G3P, siklus tersebut memerlukan atom karbon dari tiga molekul CO2 . Sebenarnya siklus ini mengambil satu karbon setiap satu siklusnya. Namun pada awal reaksi, digunakan 3 molekul CO2  sehingga satu siklus reaksi ini menghasilkan 1 molekul G3P utuh.

c) Pelepasan satu molekul G3P

Lima molekul G3P dari langkah kedua tetap berada dalam siklus. Satu molekul G3P yang dilepaskan dari siklus merupakan hasil bersih fotosintesis. Sel tumbuhan menggunakan dua molekul G3P untuk membentuk satu molekul glukosa.

d) Fase regenerasi RuBP

Rangkaian reaksi kimia menggunakan energi ATP untuk menyusun kembali atom pada lima molekul G3P (total 15 atom C). Hal tersebut untuk membentuk tiga molekul RuBP yang akan digunakan kembali dalam siklus Calvin-Benson. Berapa banyak molekul CO2  yang harus digunakan untuk membentuk satu molekul glukosa dalam siklus Calvin- Benson?