Reaksi Terang [PDF]

Citation preview

Reaksi Terang Tahap pertama dari sistem fotosintesis adalah reaksi terang, yang sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari. Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH. Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas . Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana. Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik untuk membentuk senyawa fosfat organik. Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya, fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi. Fotofosforilasi Siklik   







  



  



Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I yang antinya Fotosistem ini menghasilkan ATP Fotosistem I atau Photosistem I (PS I ) ini disebut Fotosistem Siklik . Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan berakhir di fotosistem I.



Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron di P700 tereksitasi (menjadi aktif karena rangsangan dari luar), dan keluar menuju akseptor elektron primer kemudian menuju rantai transpor elektron. Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya. Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi hidrogen bersama-sama elektron. Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H+ melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian menghasilkan ATP. Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya. Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organisme fotoautotrof.



Fotofosforilasi Non-Siklik Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II.



         







Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-. Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II, sementara ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas. Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer. Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi. Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700. Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z". Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP. Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari. Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh NADP + dan H+, yang berasal dari penguraian air. Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP +, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi: NADP + + H+ + 2e- —> NADPH NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau reaksi gelap.



Reaksi Gelap Reaksi Gelap atau Siklus Calvin atau adalah reaksi kimia untuk mengubah karbondioksida dan komponen lainnya menjadi gliseraldehida 3-fosfat, yang kemudian akan digunakan untuk membentuk glukosa. Reaksi gelap adalah tahap kedua dalam proses fotosintesis setelah reaksi terang. Reaksi gelap menggunakan karbondioksida (CO2) untuk membentuk gliseraldehida 3-fosfat (G3P) yang merupakan gula berkarbon tiga.



Langkah-langkah reaksi dalam siklus Calvin terbagi menjadi 3 fase, yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Fase pertama: fiksasi karbon Karbondioksida akan ditangkap dan disatukan dengan ribulosa bifosfat (RuBp) oleh enzim rubisco. Rubisco adalah protein enzim yang paling banyak terdapat di dalam kloroplas. Dalam tahap ini ribulosa bifosfat akan mengikat karbondioksida dan hasilnya adalah molekul dengan 6 karbon yang tidak stabil dan segera pecah menjadi dua molekul 3-fosfogliserat. Dalam sekali siklus terdapat 3 molekul ribulosa bifosfat yang menangkap 3 molekul karbondioksida dan akan menghasilkan 6 molekul 3-fosfogliserat. Fase kedua: reduksi Masing-masing molekul 3-fosfogliserat akan menerima fosfat dari ATP sehingga berubah menjadi 1,3difosfogliserat. Dibutuhkan 6 ATP untuk mengubah 6 molekul 3-fosfogliserat menjadi 6 molekul 1,3difosfogliserat. Molekul 1,3-difosfogliserat akan mengalami reduksi oleh NADPH sehingga berubah menjadi gliseraldehida 3-fosfat (G3P), dibutuhkan 6 molekul NADPH dalam sekali siklus Calvin. Hasil dari tahap reduksi adalah 6 molekul gliseraldehida 3-fosfat dengan 1 molekul tersebut akan dikeluarkan untuk bahan baku glukosa sehingga tersisa 5 molekul G3P. Fase ketiga: regenerasi Tahapan ini merupakan pembuatan kembali ribulosa bifosfat (molekul dengan 5 atom C) dari sisa gliseraldehida 3-fosfat (molekul dengan 3 atom C). Pada tahapan ini 5 molekul gliseraldehida 3 fosfat akan diubah menjadi 3 molekul ribulosa bifosfat yang dapat digunakan kembali untuk menangkap karbondioksida. Dalam reaksi ini terdapat 3 molekul ATP yang mendonorkan fosfatnya.



Reaksi gelap terjadi pada bagian stroma kloroplas. Reaksi gelap disebut siklus karena reaksi-reaksi yang berlangsung berjalan berputar-putar dan kembali menjadi molekul asalnya. Disebut reaksi gelap karena dalam tahap-tahap reaksinya tidak membutuhkan cahaya matahari sebagai sumber energi.