Anabolisme – Fotosintesis: Reaksi Terang dan Reaksi Gelap Pada Tumbuhan

Fotosintesis merupakan suatu proses pengubahan senyawa air dan karbondioksida menjadi gula+oksigen dengan bantuan sinar matahari.

Berikut reaksi umum fotosintesis pada tumbuhan:

Fotosintesis terjadi di organ daun pada tumbuhan. Pada struktur sel daun tanaman terdapat kloroplas yang memiliki struktur dan bagian-bagian penyusunnya seperti nampak pada gambar di bawah ini:

Fungsi dari bagian-bagian kloroplas di atas adalah:

• Membran luar berfungsi sebagai tempat lalu lintas zat cair dari dalam dan ke luar sel atau sebaliknya. Membran luarnya bersifat permeabel;
• Membran dalam berfungsi sebagai pembatas antara sitosol/sitoplasma dengan stroma;
• Stroma merupakan cairan di dalam kloroplas berfungsi sebagai tempat reaksi gelap fotosintesis;
• Tilakoid berfungsi sebagai tempat reaksi terang fotosintesis; bentuknya seperti uang logam. Tumpukan dari tilakoid disebut sebagai granum.

Dalam proses fotosintesis yang berlangsung di daun tumbuhan, maka prosesnya terbagi menjadi dua tahap yaitu rekasi terang dan reaksi gelap.

1. Reaksi Terang Fotosintesis

Reaksi terang merupakan reaksi permulaan dalam fotosintesis. Dalam reaksi ini, maka produk utama yang dihasilkan adalah ATP dan NADPH. Sedangkan oksigen yang kita hirup sehari-hari merupakan produk samping dari hasil fotosintesis. Itulah mengapa ketika pagi dan siang hari duduk di bawah pohon terasa lebih sejuk dan nyaman karena kadar oksigennya meningkat. Berbeda ketika waktu malam hari, maka kadar oksigen sedikit, sehingga bisa saja oksigen di bumi tidak stabil dan mengganggu pernafasan (rasa tidak nyaman).

Dalam reaksi terang terjadi 3 proses yang berlangsung di dalam kloroplas, khususnya di membran tilakoid yaitu:

• pigmen fotosintesis menyerap cahaya matahari dan melepaskan elektron yang akan masuk ke transpor elektron;
• bersamaan dengan itu, terjadi fotolisis air atau pecahnya molekul air menjadi oksigen, ion-ion hidrogen (H+), dan elektron;
• ATP dan NADPH terbentuk. Pigmen fotosintesis yang melepaskan elektron menerima kembali elektron dari molekul air sebagai ganti elektron yang hilang

Dalam reaksi terang fotosintesis terdapat aliran elektron siklis dan aliran elektron non-siklis. Kedua aliran elektron ini melewati pusat fotosistem pada reaksi terang.

1) Fosforilasi siklik: perjalanan elektron yang kembali ke tempat semula

• Proses ini hanya fotosistem I yang digunakan.
• Proses ini menghasilkan ATP.

2) Fosforilasi non siklik: pelepasan elektron dan ditangkap oleh akseptor elektron (NADPH₂)

• Proses ini menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen.
• ATP dan NADPH₂ dari reaksi terang digunakan dalam reaksi gelap.

Pehatikan proses aliran elektron siklik dan non-siklik di bawah ini:

2. Reaksi Gelap Fotosintesis

Reaksi gelap (siklus calvin) lebih banyak mengonsumsi ATP daripada NADPH. Sedangkan aliran elektron non siklis memproduksi ATP dan NADPH dalam jumlah hampir sama.

Tempat terjadinya reaksi gelap yaitu di stroma. Tujuan dari reaksi gelap yaitu untuk menghasilkan produk berupa gula (glukosa yang mempunyai enam atom karbon).

Dalam reaksi gelap maka bahan baku utama yang dipakai adalah CO2 (karbondioksida). Senyawa karbondioksida ini berasal dari sisa-sisa repirasi (pernapasan hewan, manusia), serta dari sisa-sisa gas karbon yang dikeluarkan pabrik atau kendaraan. Itulah mengapa, menanam pohon di sekitar jalan raya sangat penting untuk membantu mengurangi polusi udara yang disebabkan oleh emisi gas kendaraan berupa gas karbon.

Berikut ini gambar bagaimana reaksi gelap berlangsung:

Pada gambar reaksi gelap di atas, maka secara umum ada 4 tahapan penting yaitu:

1) Karboksilasi/fiksasi karbon

• Terjadi pengikatan (fiksasi) CO₂ dari udara oleh RuBP (Ribulosa Bifosfat) dengan bantuan enzim rubisco.
• RuBP merupakan senyawa organik yang terdapat di dalam kloroplas .
• Ikatan RuBP dan CO₂ membentuk PGA (asam fosfogliserat) .

2) Reduksi

• Terjadi proses reduksi atau pengurangan PGA oleh hidrogen (H₂) dari NADPH₂ dan menggunakan energi dari ATP yang merupakan hasil reaksi terang.
• Juga pengurangan gugus fosfat pada ATP sehingga menjadi ADP.
• Hasil reduksi berupa 6 molekul PGAL (fosfogliseraldehid)

3) Regenerasi

• 5 molekul PGAL dari tahap reduksi kembali digunakan untuk membentuk RuBP .
• 1 molekul PGAL (3C) bersama 1 molekul PGAL lain membentuk glukosa (6C)

4) Sintesis (Pembentukan)

• Yaitu pembentukan molekul glukosa dari PGAL.
• Satu molekul glukosa dibentuk dari 2 molekul PGAL.

Semoga informasi di atas bermanfaat ya. Untuk menambah wawasanmu tentang materi reaksi terang dan gelap kamu bisa melihatnya pada gambar animasi di website berikut: https://sumber.belajar.kemdikbud.go.id/repos/FileUpload/FOTOSINTESIS/menu5.html