Reaksi Terang Dan Reaksi Gelap

Reaksi terang

Fotosintesis dibagi menjadi dua tahap. Tahap pertama, yang disebut reaksi terang, di mana energi cahaya ditangkap oleh molekul klorofil dan diproses untuk membuat senyawa energi tinggi yang digunakan nanti dalam reaksi gelap (tercakup dalam bagian yang berikut). Tahap kedua, yang dikenal sebagai siklus Calvin setelah penemunya, juga dikenal sebagai reaksi gelap, karena menggunakan energi yang diciptakan dalam reaksi cahaya untuk ikatan rantai karbon bersama-sama untuk membentuk gula, karbohidrat lainnya, protein, lipid, dan asam nukleat .

Reaksi terang terjadi dalam empat proses yang berbeda yang terus berjalan jika kondisi memungkinkan:

·         Energi cahaya diserap oleh molekul klorofil dan ditransfer untuk membuat elektron energi tinggi.

·         Elektron energi tinggi memasuki rantai transpor elektron di mana energi mereka ditransfer ke akseptor elektron.

·         Air teroksidasi untuk menghasilkan ion hidrogen dan gas limbah, oksigen.

·         Senyawa energi tinggi, ATP dan NADH, terbentuk.

Gambar 1. Rantai Transpor Elektron

Mekanisme untuk empat proses melibatkan interaksi antara struktur dan fungsi. Dalam membran tilakoid adalah kelompok molekul berpigmen (disebut fotosistem), selain klorofil, yang bekerja sama untuk menangkap dan memproses energi cahaya. Ada dua fotosistem yang mengandung 200 hingga 400 molekul klorofil dan pigmen pendukung lainnya yang secara kolektif mentransfer energi cahaya untuk menciptakan elektron energi tinggi (s). Anehnya, mereka disebut fotosistem 1 dan fotosistem 2, meskipun fotosistem 2 biasanya diawal reaksi.

Ketika sebuah foton cahaya mengenai fotosistem, molekul berpigmen menyerap energi dan transfer ke salah satu dari dua molekul klorofil pusat: P700, yang mengaktifkan fotosistem 1, atau P680, yang mengaktifkan fotosistem 2. P700 dan P680 referensi dua jenis molekul klorofil. P singkatan dari “pigmen” dan angka mengacu pada panjang gelombang cahaya yang mengaktifkan mereka.

Dalam model saat ini, fotosistem 2 ATP dan NADH menciptakan, kedua senyawa energi tinggi. Setiap kali sebuah foton cahaya yang terperangkap oleh molekul P680, mereka mentransfer energi ke salah satu elektron. Ini energi atau “menggairahkan” elektron ke tingkat energi luar gaya tarik inti, dan ia meninggalkan molekul P680 untuk segera diterima oleh molekul elektron akseptor, yang saluran masuknya ke rantai transpor elektron. Ini molekul P680 klorofil teroksidasi dan molekul elektron akseptor berkurang.

Rantai transpor elektron, yang terletak di membran tilakoid, adalah serangkaian molekul yang secara sistematis menghilangkan energi dari elektron ketika bergerak dari molekul ke molekul. Energi yang dikurangi dari elektron digunakan untuk memindahkan proton (ion hidrogen, H +) dalam tilakoid tersebut. Proton tambahan (yang diciptakan ketika air dioksidasi) dalam membran tilakoid membentuk gradien energi potensial, seperti air ketika disita di belakang bendungan. Karena ion hidrogen mendorong dan kembali melalui jalur protein gerbang di membran, ini gerbang protein khusus menggunakan energi kinetik untuk mengkatalisis reaksi fosforilasi yang menambahkan gugus fosfat berenergi tinggi pada molekul ADP, menciptakan ATP.

Sementara itu, energi cahaya juga diserap oleh klorofil P700 molekul dalam fotosistem 1, yang juga transfer energi untuk elektron, yang menggairahkan mereka untuk memasuki rantai transpor elektron yang berbeda. Ini teroksidasi P700 molekul kemudian langsung menarik elektron longgar dan kaya energi dibuat dalam fotosistem 2 rantai transpor elektron untuk mengisi awan elektronnya. Ini elektron bersemangat dari fotosistem 1 menggabungkan untuk mengurangi NADP + ke NADH senyawa kaya energi. Mengacu pada Model ilustrasi fotosistem.

Singkatnya, dalam reaksi terang, ada aliran kontinu elektron dari air ke fotosistem 2, yang menciptakan ATP kaya energi dan menyediakan energi habis elektron untuk fotosistem 1, yang kemudian menggantikan elektron bersemangat yang masuk rantai transpor elektron yang berbeda untuk membuat NADH. Reaksi terang memanfaatkan energi cahaya dan transfer ke energi kimia dari molekul.

Siklus Calvin atau Reaksi Gelap 

 

Gambar 2. Siklus Calvin

Siklus Calvin disebut reaksi gelap karena tidak perlu cahaya untuk membuat biomolekul dari energi dibuat dalam reaksi terang. Siklus Calvin dijelaskan dalam tiga langkah:

1.      Fiksasi CO₂ ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas. Fiksasi CO₂ melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi. Karboksilasi  melibatkan penambahan CO₂ dan H₂O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (3-PGA).

2.      Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosfogliseraldehida (3-pgaldehida). Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis andhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan. Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron. Secara bersamaam, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.

3.      Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO₂ tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata. Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO₂ yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa 5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur ulang dimulai lagi.

Pada putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO₂ dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida. Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar. Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol. Triosafosfat digunakan untuk membentuk sukrosa.

Catatan;

-          Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO₂ oleh ribulosa difosfat kerboksolase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimuluasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas.

-          Reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H⁺ ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilakan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakois.

-          Kedua reaksi ini distimulasi oleh Mg²⁺ , yang memasuki stroma daun sebagai ion H⁺, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulus oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.

Secara statistik, enam revolusi dari siklus Calvin yang dibutuhkan seiring dengan penambahan enam molekul karbon dioksida untuk membuat gula enam-karbon seperti glukosa. Jadi, secara teknis, persamaan sederhana untuk fotosintesis benar, bagaimanapun, tidak jelas. Sebuah representasi yang lebih baik adalah sebagai berikut:

Reaksi terang: Air + ADP + NADP + Phosphate + Energi cahaya → ATP + NADH + Oksigen

Siklus Calvin: ATP + NADPH + RuDP + Karbon dioksida → PGAL + NADP

Jangan lupa tinggalkan komenya,,,,,,