Reaksi Fotosintesis Terang dan Gelap

Reaksi Fotosintesis Terang dan Gelap

Pada hakikatnya, rangkaian reaksi fotosintesis bisa dibagi menjadi dua bagian utama yakni reaksi terang (karena membutuhkan cahaya) dan reaksi gelap (tidak membutuhkan cahaya tetapi membutuhkan karbon dioksida).

A. Reaksi Terang

Pada reaksi terang (membutuhkan cahaya), klorofil mengubah energi surya ke dalam energi kimia (ATP dan NADPH). Reaksi terang ialah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi terang ini membutuhkan molekul air.

Proses ini pertama kali diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada merah (650-700 nanometer) dan warna biru (400-450 nanometer) dibandingkan dengan warna hijau (500-600 nanometer).

Cahaya hijau tersebut akan dipantulkan serta ditangkap oleh mata kita sehingga menciptakan sensasi bahwa daun itu berwarna hijau. Fotosintesis ini akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal tersebut karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.

Dalam daun, cahaya nantinya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan di pusat-pusat reaksi. Tumbuhan mempunyai dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yakni fotosistem II dan fotosistem I.

Fotosistem I terdiri atas molekul klorofil yang menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nM. Sedangkan Fotosistem II terdiri atas molekul klorofil yang menyerap cahaya pada panjang gelombang 680nM. Kedua fotosistem akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti halnya dua baterai dalam senter yang bekerja dengan saling memperkuat.

Fotosintesis akan dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, yang membuatnya melepaskan elektron yang selanjutnya akan ditransfer sepanjang rantai transporelektron.

 

Fotosistem II mengkatalis pelepasan elektron dari molekul air. Fotosistem I dengan memakai lebih banyak energi dari foton yang diserapnya, mengkatalis pelepasan elektron senyawa yang mengikat elektron di Fotosistem II. Energi dari elektron ini dipakai untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel.

Sementara itu pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron tersebut dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi secara bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air tersebut ialah elektron dan oksigen. Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukannya dari karbon dioksida. Agar lebih memahami perbedaan yang mendasar mengenai reaksi terang dan gelap maka bisa dilihat pada berikut ini: 

 

Pada tahun 1930-an, pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, tidak menghasilkan oksigen hal ini karena bakteri ini menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.

Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya mengionisasi juga fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer ke sepanjang rantai transpor elektron yang pada akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.

Sampai saat ini fotosintesis masih terus dipelajari, hal ini karena dalam fotosintesis masih terdapat sejumlah tahap yang belum dapat dijelaskan, walaupun sudah sangat banyak yang diketahui menenai proses vital ini. Proses fotosintesis sangatlah kompleks sebab fotosintesis melibatkan seluruh cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti kimia, fisika, dan biologi.

Pada tumbuhan, organ utama sebagai tempat berlangsungnya proses fotosintesis ialah daun. Akan tetapi secara umum, seluruh sel yang mempunyai kloroplas berpotensi untuk menjalankan reaksi ini. Di dalam organel inilah tempat berlangsungnya proses fotosintesis, tepatnya dibagian stroma. Sedangkan hasil fotosintesis sendiri (disebut fotosintat) biasanya akan dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dulu.

B. Reaksi Gelap

NADPH dan ATP yang dihasilkan pada proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu yaitu siklus Calvin yang mengikat karbondioksida untuk membentuk sebuah ribulosa (kemudian menjadi gula seperti glukosa).

Reaksi ini disebut dengan reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada atau tidaknya cahaya sehingga bisa terjadi walaupun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) sekalipun.

Fotosintesis pada Alga dan Bakteri

Alga terdiri atas alga multiseluler seperti misalnya ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri atas satu sel. Walaupun alga tidak mempunyai struktur sekompleks tumbuhan darat, akan tetapi proses fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena alga ini mempunyai berbagai jenis pigmen didalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya realatif lebih bervariasi.

Seluruh alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan sifatnya autotrof. Hanya sebagian kecil saja yang sifatnya heterotrof yaitu bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.