Fotosintesis merupakan contoh dari proses anabolisme, yaitu reaksi penyusunan molekul kecil menjadi molekul besar dan membutuhkan energi. Dalam bahasa sederhana, fotosintesis sering dimaknai sebagai proses memasak/pembuatan makanan oleh tumbuhan. Mekanisme sederhananya, fotosintesis adalah proses mengubah karbondioksida (CO2) dari udara dan mineral/air (H2O) dari tanah menjadi glukosa (C6H12O6) dan oksigen (O2). Nyatanya, tahapan yang terjadi dalam proses fotosintesis terjadi melalui proses yang cukup kompleks. Ada dua jenis reaksi yang terjadi pada proses fotosintesis. Kedua reaksi tersebut adalah reaksi terang dan reaksi gelap. Proses apa yang terjadi pada reaksi reaksi terang dan gelap fotosintesis? Apa perbedaan dari reaksi terang dan reaksi gelap? Melalui halaman ini, idschool akan mengulas reaksi terang dan gelap fotosintesis agar sobat idschool bisa menjawab pertanyaan – pertanyaan tersebut.
Fotosintesis terjadi pada organel yang disebut kloroplas yang banyak ditemukan pada daun. Di dalam kloroplas terdapat bagian – bagian penyusunnya yang meliputi membran luar, membran dalam, tilakoid, grana (tumpukan membran tilakoid), lumen, dan stroma. Tahapan fotosintesis meliputi 2 reaksi yaitu reaksi terang dan gelap. Kedua reaksi pada fotosintesis tersebut sama – sama berada di kloroplas namun pada bagian yang berbeda. Tempat terjadi reaksi terang fotosintesis berada pada tilakoid atau grana (membran tilakoid). Sedangkan reaksi gelap fotosintesis terjadi pada stroma.
Ulasan materi reaksi terang dan gelap fotosintesis akan diberikan melalui tiga bahasan yang meliputi reaksi terang, reaksi gelap, dan perbedaan reaksi terang dan reaksi gelap fotosintesis. Pada bagian akhir bahasan juga akan diberikan model contoh soal reaksi terang dan gelap fotosintesis yang biasa diberikan pada soal ujian.
Jadi, jangan sampai kelewatan untuk menyimak bahasan reaksi terang dan gelap fotosintesis melalui halaman ini sampai akhir.
Reaksi Terang – Reaksi Hill
Reaksi terang adalah reaksi yang terjadi pada proses fotosintesis di mana pada tahapan ini diperlukan cahaya dalam prosesnya. Energi yang terdapat pada cahaya matahari akan digunakan oleh pigmen fotosintesis pada grana/tumpukan tilakoid. Tujuan dari reaksi terang adalah menghasilkan ATP, NADPH, dan O2.
Selanjutnya, hasil dari proses reaksi terang berupa ATP dan NADPH2 digunakan pada reaksi gelap atau siklus Calvin. Sedangkan oksigen (O2) akan dilepaskan ke udara sebagai hasil samping fotosintesis.
Pada reaksi terang fotosintesis terdiri dari dua reaksi yaitu
- Fotofosforilasi non siklik
- Fotofosforilasi siklik
Proses reaksi terang fotosintesis diawali dengan penangkapan energi cahaya oleh klorofil. Energi cahaya kemudian dipakai untuk reaksi fotolisis air serta fotofosforilasi baik jalur siklik maupun non siklik.
Penjelasan lebih lanjut untuk masing – masing reaksi diberikan seperti pada kedua ulasan di bawah.
Reaksi Pertama – Fotofosforilasi Non Siklik
Komponen yang terlibat dalam fosforilasi non siklik adalah
- Cahaya sebagai sumber energi foton
- Fotosistem (pusat reaksi yang memiliki antena untuk menangkap cahaya) dari dua jenis fotosistem.Fotosistem I atau P700 → mampu menyerap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 700 nanometer.
Fotosistem II atau P680 → mampu menyerap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 680 nanometer.
- Akseptor elektron
- ADP
- NADP
- Air atau H2O
Bagan sederhana fotofosforilasi non siklik diberikan seperti gambar berikut.
Proses diawali dari energi foton yang berasal dari cahaya akan diserap fotosistem II atau P680, khusunya cahaya merah biru nila. Selanjutnya, energi foton dari cahaya akan memicu P680 untuk melepaskan elektron yang akan ditangkap akseptor primer. Proses pelepasan elektron disebut sebagai fotoeksitasi karena melibatkan cahaya.
Akibat eksitasi elektron, P680 mengalami kekosongan elektron yang menyebabkan fotolisis air yang mengubah H2O menjadi hidrogen dan oksigen. Oksigen akan dilepaskan ke udara untuk kebutuhan respirasi. Sedangkan hidrogen akan beraksi dengan NADP untuk membentuk NADPH.
Kembali pada elektron yang ditangkap oleh akseptor primer.
Elektron pada akseptor primer akan dialirkan ke fotosistem I atau P700 melalui rantai transpor elektron. Akseptor yang terlibat Plastoquinon (PQ), Komplek Sitokrom (KS), dan Plastosianin (PC).
Pada saat melewati transpor elektron terjadi fotofosforilasi terhadap ADP sehingga dihasilkan ATP.
Selanjutnya, setelah P700 menerima foton kemudian akan melepaskan elektron yang ditangkap akseptor primer. Berikutnya akan dipindahkan menuju ke Feredoksin (Fd) dan diterima NADP dengan bantuan enzim NADP reduktase. Selanjutnya terjadi pembentukan NADPH yang berenergi tinggi karena terjadi penambahan hidrogen dari fotolisis air.
Kekosongan elektron pada P700 akibat fotoeksitasi akan diisi oleh elektron yang berasal dari P680 sehingga tidak fotosintesis air.
Hasil dari reaksi terang adalah oksigen, ATP, dan NADPH. Selanjutnya ATP dan NADPH akan digunakan pada reaksi gelap. Sedangkan oksigen akan dilepaskan ke udara sebagai hasil samping fotosintesis.
Sebelum ke pembahasan reaksi gelap, simak terlebih dahulu reaksi kedua pada reaksi terang fotosintesis yaitu fotofosforilasi siklik.
Reaksi Kedua – Fotofosforilasi Siklik
Komponen yang terlibat dalam fosforilasi siklik adalah
- Cahaya sebagai sumber energi foton
- Fotosistem
(pusat reaksi yang memiliki antena untuk menangkap cahaya) dari dua jenis
fotosistem.
Fotosistem I atau P700 → mampu menyerap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 700 nanometer. - Akseptor elektron
- ADP
- NADP
- Air atau H2O
Bagan sederhana fotofosforilasi siklik diberikan seperti gambar berikut.
Fotofosforilasi siklik biasanya terjadi pada organisme yang hanya memiliki fotosistem I atau P700.
Reaksi pada fosforilasi siklik diawali ketika energi foton dari cahaya matahari ditangkap P700 dan mengakibatkan eksitasi elektron. Elektron tereksitasi kemudian akan ditangkap akseptor primer yang akan dikembalikan lagi ke p700 melalui transpor elektron.
Pada transpor elektron terjadi fotofosforilasi sehingga terbentuk ATP dari ADP. Karena elektron kembali pada P700 maka tidak terjadi fotolisis air. Sehingga pada fotofosforilasi siklik tidak dihasilkan oksigen dan NADPH seperti pada fotofosforilasi non siklik. Sistem ini bersifat siklik artinya berputar, yaitu elektron yang dikeluarkan dari sistem transfer elektron akan masuk ke pusat reaksi lagi pada fotosistem I. Hasil dari fosforilasi siklik adalah energi yang berupa ATP.
Kesimpulan dari reaksi terang fotosintesis:
- Tempat: tilakoid atau grana (tumpukan tilakoid)
- Bahan: air (H2O), cahaya, dan klorofil
- Hasil: oksigen (O2), ATP, dan NADPH
Tabel Perbedaan Fosforilasi Non Siklik dan Fosforilasi Siklik:
Berikutnya adalah pembahasan pada proses fotosintesis selanjutnya yaitu reaksi gelap fotosintesis atau siklus Calvin untuk memproses ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang fotosintesis menjadi gliseraldehid – 3 fosfat.
Baca Juga: Reaksi Redoks (Reduksi – Oksidasi)
Reaksi Gelap – Siklus Calvin
Reaksi gelap sering juga disebut sebagai Siklus Calvin merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam proses fotosintesis. Proses yang terjadi pada reaksi gelap fotosintesis tidak membutuhkan cahaya matahari secara langsung. Maksud dari reaksi gelap fotosintesis bukan berarti berlangsung di tempat yang gelap atau malam hari, namun proses berlangsung cahaya matahari secara langsung. Bagian tumbuhan sebagai tempat terjadinya reaksi gelap adalah stroma yang terdapat pada kloroplas.
Energi pada reaksi gelap diperoleh dari ATP yang dihasilkan pada reaksi terang. Dalam kata lain, dapat disimpulkan bahwa reaksi gelap tidak akan berlangsung tanpa adanya reaksi terang.
Komponen yang dibutuhkan pada reaksi gelap fotosintesis:
- CO2 dari udara bebas
- ATP dan NADPH dari reaksi terang
Reaksi gelap terdiri atas 3 fase yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Bagan reaksi gelap fotosintesis atau siklus Calvin diberikan seperti pada gambar berikut.
Bagan reaksi gelap fotosintesis berbentuk siklus atau yang sering disebut siklus Calvin.
Proses diawali dari molekul CO2 (dengan jumlah 6 molekul untuk membuat 1 molekul glukosa) dari udara masuk yang akan berikatan ribulosa 1,5 bifosfat (RuBP) dengan bantuan rubisco akan membentuk 6 senyawa C6 yang labil, yang kemudian pecah menjadi 12 molekul senyawa 3 asam fosfogliserat (PGA).
Kemudian, PGA dengan bantuan ATP mereduksi 1 P menjadi 1,3 bi fosfogliserat sebanyak 12 molekul.
Berikutnya, ion NADPH melepaskan ion H+ menjadi NADP+ untuk mereduksi 1,3 bifosfogliserat mengalami proses reduksi menjadi senyawa fosfogliseraldehid (PGAL) sebanyak 12 molekul.
Sebanyak 10 molekul fosfogliseraldehid akan diubah menjadi RuBP yang digunakan pada proses selanjutnya. Semanetara, 2 molekul yang tersisa akan disintesis menjadi glukosa.
Kesimpulan reaksi gelap fotosintesis:
- Tempat: stroma
- Bahan: ATP, NADPH, dan CO2 (karbondioksida)
- Hasil: glukosa (C6H12O6), ADP, dan NADP
Itulah tadi ulasan materi mengenai fotosintesis yang terdiri atas reaksi terang dan gelap. Untuk membandingkan reaksi terang dan gelap fotosintesis simak bahasan perbedaan reaksi terang dan gelap berikut.
Baca Juga: Perbedaan Reaksi Terang dan Gelap
Contoh Soal Reaksi Terang dan Gelap pada Fotosintesis
Contoh 1 – Soal Reaksi Gelap Fotosintesis
Dalam proses reaksi gelap, urutan perubahan yang benar adalah ….A. RuBP → PGA → Glukosa → PGALB. PGA → PGAL → Glukosa → RuBPC. PGAL → PGA → RuBP → GlukosaD. Glukosa → PGA → PGAL → RuBP
E. RuBP → PGA → PGAL → Glukosa