Reaksi Terang dan Reaksi Gelap

Seperti yang sudah kita ketahui, fotosintesis memiliki dua tahap reaksi yang disebut "Reaksi yang membutuhkan cahaya" dan "Reaksi yang tidak membutuhkan cahaya". Meskipun Reakasi yang tidak membutuhkan cahaya ini menggunakan produk dari Reaksi yang membutuhkan cahaya, kedua reaksi tersebut terjadi bersamaan.

1. Reaksi yang membutuhkan cahaya

Reaksi yang juga sering disebut 'Reaksi terang' ini adalah reaksi yang menguraikan energi cahaya menjadi energi kimia. Reaksi dimulai ketika cahaya atau foton mengenai molekul klorofil yang terdapat di dalam membran tilakoid pada kloroplas. Pada dasarnya, reaksi ini dimulai pada tahun 1930-an melalui penemuan oleh seorang ahli biokimia bernama Robin Hill. Dia menemukan bahwa larutan kloroplas yang utuh dan terfragmentasi, yang diisolasi dari daun yang telah tumbuh dan dipisah, dengan cepat dapat memproduksi oskigen jika elektron penerima (akseptor) dapat menerima elektron dari air. Di tahun 1951, telah terbukti bahwa NADP (Nicotineamide Adenine Dinucleotide Phospate), yang berasal dari vitamin B niacin, merupakan elektron penerima alami dari reaksi ini. Untuk menghormati penemuannya, maka reaksi ini juga disebut 'Reaksi Hill'.

Selama terjadi reaksi terang,

1) Molekul air pecah, sambil melepaskan elektron dan ion hidrogen, dan gas oksigen dilepas

2) Elektron dari molekul air yang sudah terpecah tadi akan melewati bersama sistem transpor elektron

3) Dihasilkan molekul energi ATP

4) Beberapa hidrogen dari molekul air yang sudah terpecah terlibat dalam pengurangan NADP untuk membentuk NADPH (reduced Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate), yang membawa hidrogen dan akan digunakan pada tahap kedua dari fotosintesis, yaitu tahap Reaksi yang tidak membutuhkan cahaya

2. Reaksi yang tidak membutuhkan cahaya

Reaksi yang juga disebut sebagai reaksi 'fiksasi karbon' ini merupakan tahap terakhir untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dengan memanfaatkan ATP dan NADPH untuk membentuk gula. Beberapa ilmuan menyebutkan reaksi ini sebagai 'Reaksi gelap' karena tidak secara langsung membutuhkan cahaya, walaupun sebenarnya kegelapan tidak ada hubungan sama sekali terhadap jalannya reaksi ini. Selain itu, walaupun sebenarnya secara langsung cahaya tidak dibutuhkan di reaksi ini seperti di reaksi terang, cahaya masih tetap diperlukan untuk aktivitas enzim yang terlibat, dan biasanya proses ini terjadi di siang hari.

Reaksi gelap merupakan serangkaian reaksi yang terjadi di luar grana yang di dalam stroma pada kloroplas. Reaksi ini akan berlangsung jika produk yang dihasilkan dari reaksi terang tersedia. Produk dari reaksi terang ini awalnya diproses dengan berbagai cara, tergantung pada jenis tumbuhan, tetapi mereka pasti akan menuju 'Siklus Calvin'. Siklus ini ditemukan oleh Dr. Melvin Calvin, berasal dari University of California. Pada tahun 1961, Calvin mendapat penghargaan Nobel karena berhasil mengungkapkan bagaimana proses terjadinya reaksi gelap. 

Pada siklus ini, Karbon dioksida (CO2) dari udara yang digabungkan dengan 5-karbon gula (RuBP, Ribulose Bisphospate), lalu kedua molekul yang digabungkan ini diubah, melalui beberapa tahapan, menjadi gula, seperti gluukosa (C6H12O6). Energi dan elektron yang terlibat pada tahapan ini dilengkapi dengan molekul ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang. Beberapa gula yang dihasilkan dari reaksi gelap di daur ulang, sementara gula lainnya disimpan sebagai pati atau polisakarida lainnya. Lihat tahapan fotosintesis pada Gambar 1.

Dua molekul senyawa 3-karbon gula (3-PGA, singkatan dari asam 3-phosphoglyceric) merupakan unsur pertama yang dihasilkan ketika karbon dioksida digabungkan dengan RuBP lalu diubah ketika berlangsungnya reaksi gelap. Beberapa rumput dan tumbuhan di daerah kering mengfiksasi karbon dengan cara yang berbeda. Mereka menghasilkan asam 4-karbon sebagai produk awal, diikuti oleh Siklus Calvin.[]

Gambar 1    Tahapan Fotosintesis

Judul asli:

Introduction to the Major Steps of Photosynthesis

Diterjemahkan dari:

Bidlack,J.E.2011.Stern's Introductory Plant Biology,Twelve Edition:Mc-Graw Hill,New York