Reaksi Terang dan Reaksi Gelap

 Tahukah kalian bagaimana tumbuhan bisa menghasilkan amilum, oksigen, dan air?

                                     

        Hal tersebut terjadi karena tumbuhan melakukan proses fotosintesis. Sebagaimana kalian ketahui bahwa cahaya merupakan salah satu faktor yang membantu proses fotosintesis. Namun, apakah proses fotosintesis masih dapat berlangsung jika tidak ada cahaya?

        Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua, yaitu reaksi terang, yaitu reaksi yang memerlukan cahaya dan reaksi gelap, yaitu reaksi yang tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbondioksida. Apa itu reaksi terang dan reaksi gelap? Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

          

🌿 Reaksi Terang

Reaksi terang merupakan tahap awal sistem fotosintesis yang memerlukan cahaya. Reaksi ini memerlukan bahan utama berupa molekul air (H2O). Reaksi terang berlangsung di dalam membran tilakoid di grana. Dalam tilakoid terdapat fotosistem yang berperan dalam fotosintesis. Fotosistem adalah kumpulan klorofil, akseptor elektron, dan karotenoid atau disebut juga pigmen antena.

        Fotosistem dibagi menjadi dua macam, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Perbedaan antara kedua fotosistem tersebut terletak pada klorofil yang digunakan. Pada fotosistem I, klorofil a sensitif terhadap sinar dengan panjang gelombang 700 nm (P700). Pada fotosistem II, klorofil b sensitif terhadap sinar dengan panjang gelombang 680 nm (P680). Fotosistem II---klorofil b---membantu penyerapan cahaya yang tidak dapat diserap oleh klorofil a.

🔃 Siklus Siklik

Berlangsungnya reaksi terang berkaitan dengan fotosistem. Pada reaksi terang, energi cahaya ditangkap oleh antena dan dikirim ke klorofil a (P700). Elektron pada klorofil a akan tereksitasi (berpindah ke energi yang lebih tinggi).

        Elektron yang dilepaskan ini diterima oleh akseptor elektron. Oleh karena itu, P700 yang menransfer elektron ke akseptor elektron ini, menjadi kekurangan elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya. Perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain disertai transformasi hidrogen. Kemudian, dari rantai transpor elektron akan kembali ke P700. Dengan kembalinya elektron ke P700, fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya. Saat elektron berjalan ke P700 inilah dihasilkan ATP sebagai sumber energi pada reaksi gelap. Sintesis ATP ini disebut dengan fotofosforilasi. Perjalanan elektron di atas disebut transportasi elektron siklik (siklus siklik) karena elektron berawal dari P700 dan kembali ke P700. Bentuk lain dari lintasan elektron adalah siklus nonsiklik.

🔃 Siklus Nonsiklik

Pada transfer elektron nonsiklik, elektron berasal dari P700 dan berakhir pada NADPH. Ayo perhatikan gambar berikut.

        Ketika P680 menerima cahaya, elektronnya akan tereksitasi sehingga elektron lepas dari P680 dan diterima oleh akseptor primer. Sementara itu, air (H2O) akan diurai menjadi dua ion hidrogen dan satu atom oksigen. Elektron yang berasal dari H2O menggantikan elektron yang hilang pada P680. Transpor elektron pada reaksi terang ini melalui rantai transpor elektron menuju fotosistem I (P700). Rantai elektron tersebut adalah plastokuinon (Pq). Plastokuinon merupakan pembawa elektron, kompleks sitokrom, dan plastosianin (Pc), yaitu protein yang mengandung tembaga. Adanya aliran elektron ini akan menghasilkan energi-energi dalam bentuk ATP. Pembentukan ATP---menggunakan energi cahaya---melalui aliran elektron non siklik pada reaksi terang ini disebut fotofosforilasi non siklik.

          

        Setelah elektron mencapai P700, elektron ditangkap oleh akseptor primer pada fotosistem I. Elektron melalui rantai transpor elektron kedua, yaitu protein yang mengandung besi atau feredoksin (Fd). Selanjutnya, enzim NADP+ reduktase menransfer elektron ke NADP+, sehingga terbentuklah NADPH. NADPH berfungsi untuk menyimpan elektron berenergi tinggi yang akan digunakan dalam sintesis gula pada siklus berikutnya, yaitu siklus Calvin. Dari keterangan di atas kalian dapat mengetahui ada tiga bahan yang dihasilkan saat reaksi terang, yaitu NADPH, ATP, dan O2. NADPH dan ATP digunakan sebagai sumber energi reaksi gelap.

🌿 Reaksi Gelap (Siklus Calvin)

Reaksi gelap ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson. Oleh karena itu, reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson. Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis.

        Reaksi gelap terjadi pada stroma kloroplas dan dapat berlangsung dalam kondisi gelap, karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma kloroplas tidak memerlukan energi cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang. Reaksi gelap ini menghasilkan glukosa (C6H12O6) yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme. Perhatikan gambar berikut.

                

        Apa yang kalian lihat dari gambar di atas? Siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi (pengikatan) CO2 oleh enzim ribulosa difosfat (RDP/ RuBP) yang ada dalam stroma. RDP dan CO2 ini membentuk molekul dengan 6 atom karbon yang labil lalu pecah menjadi 12 molekul asam fosfogliserat (APG) dengan 3 atom karbon. Kemudian, APG mengalami fosforilasi kembali menjadi asam difosfogliserat dengan sumber fosfat dari ATP. Selanjutnya, asam difosfogliserat berikatan dengan H2---yang dilepas dari NADPH2---menjadi fosfogliseraldehid (PGAL) dengan 3 atom karbon. Glukosa yang terbentuk dari 3 PGAL dan RDP berfungsi untuk mengikat CO2, sehingga fotosintesis terus berjalan dengan siklus elektron dan RDP---memerlukan CO2---dan menghasilkan glukosa.

Sumber :

https://link.quipper.com/id/organizations/5796cd8734c0e70003009ba6/curriculum#curriculum