Apa yang dimaksud dengan reaksi terang dan reaksi gelap?

Dari namanya saja kita bisa memperkirakan bahwa fotosintesis merupakan proses pembentukan [sintesis] yang melibatkan cahaya [foto]. Nah, Sobat Pintar pastinya sudah sering mendengar istilah fotosintesis, bukan?

Kalau Sobat Pintar hanya mengenal sekilas tentang fotosintesis, kalian akan mengira bahwa proses fotosintesis itu proses yang sederhana. Proses fotosintesis pada tumbuhan hanya membutuhkan tiga unsur utama, yaitu karbondioksida, air, dan klorofil dengan dibantu oleh cahaya matahari. Proses ini pada akhirnya akan membentuk glukosa dan oksigen yang akan disimpan dan dimanfaatkan oleh tanaman dan lingkungan sekitar, termasuk kita.

Namun ketika Sobat meneliti lebih dalam tentang proses fotosintesis, kalian akan mengetahui betapa kompleks dan menarik serangkaian proses yang terjadi, khususnya pada daun tanaman. Seperti apa keunikan dan tahapan proses fotosintesis yang terjadi pada tanaman? Yuk, kita kenali lebih dalam lagi definisi, rangkaian reaksi fotosintesis, dan faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis.

Pengertian Fotosintesis

Apa itu fotosintesis? Apakah fotosintesis hanya bisa dilakukan oleh tanaman? Mengapa manusia tidak dapat melakukan fotosintesis? Pertanyaan-pertanyaan tersebut akan terjawab ketika kalian memahami makna dari serangkaian proses fotosintesis.

Secara bahasa, fotosintesis berasal dari bahasa Yunani, yaitu foto yang berarti cahaya dan synthesis yang berarti penggabungan. Secara sederhana, fotosintesis adalah proses reaksi penggabungan berbagai zat untuk menghasilkan makanan oleh tumbuhan dengan melibatkan cahaya matahari.

Perlu Sobat Pintar ketahui bahwa tidak hanya tumbuhan yang dapat melakukan fotosintesis. Beberapa spesies bakteri, protista, dan alga juga dapat melakukan fotosintesis asalkan memiliki pigmen warna yang dapat menyerap spektrum cahaya tampak, dari ungu hingga merah. Pigmen warna tersebut tidak hanya klorofil yang berwarna hijau, Sobat. Ada juga xantofil yang berwarna jingga dan karoten yang berwarna kuning. Organisme yang dapat melakukan fotosintesis disebut sebagai organisme autotrof karena dapat membuat makanan sendiri berupa glukosa.

Proses Fotosintesis

Photo by Mariana Ruiz Villarreal on Coastal Wiki

Proses fotosintesis terdiri dari dua rangkaian proses yang diklasifikasikan berdasarkan kebutuhan cahaya dan tempat terjadinya, yakni reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi Terang

Seperti namanya, reaksi terang adalah reaksi yang membutuhkan cahaya. Reaksi ini terjadi pada bagian tilakoid daun, tepatnya di grana. Pada reaksi terang terjadi proses fotolisis air atau pemecahan air dengan bantuan cahaya. Klorofil akan menyerap energi cahaya matahari, memecah air [H2O], menghasilkan oksigen [O2] dan energi berupa Adenosine Triphosphate [ATP].

Reaksi terang ini dapat dibagi lagi menjadi dua bentuk tahapan, yaitu nonsiklik dan siklik. Reaksi nonsiklik melibatkan fotosistem II [P680] elektron akan ditangkap oleh P680 dan disalurkan ke fotosistem I [P700]. Sedangkan reaksi siklik terjadi apabila cahaya ditangkap oleh P700 kemudian elektron diteruskan ke akseptor elektron dan kembali ke P700.

Penamaan kedua fotosistem tersebut berdasarkan panjang gelombang optimal yang dapat diserap, yakni 680 nm dan 700 nm. Perbedaan yang lain yaitu tahap siklik hanya menghasilkan ATP tanpa adanya proses pembentukan NADPH.

Reaksi Gelap

Jika reaksi terang memerlukan cahaya, maka reaksi gelap tidak memerlukan cahaya dan terjadi di bagian stroma. Namun bukan berarti reaksi ini berhenti saat ada cahaya, Sobat.

Pada reaksi gelap, terjadi proses yang dinamakan siklus Calvin-Benson yang merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang. Reaksi ini pertama kali ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson sehingga disebut sebagai reaksi Calvin-Benson.

Reaksi gelap ini melibatkan enzim RuBisCO yang bertugas untuk menangkap O2 dari atmosfer. Reaksi gelap ini akan menghasilkan 3-phosphoglyceraldehyde [PGAL] sebagai bahan dasar pembentukan glukosa.

Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis

Banyak hal yang dapat mempengaruhi kelancaran fotosintesis yang berlangsung sepanjang hari untuk memproduksi oksigen, makanan, dan energi. Berikut adalah faktor yang mempengaruhi fotosintesis:

Intensitas Cahaya

Kebutuhan cahaya setiap tanaman berbeda-beda. Ada tanaman jenis C3 dan C4. Tanaman C4 [tebu, jagung, dan sorgum] memiliki toleransi yang tinggi terhadap intensitas cahaya, sedangkan tanaman C3 [kacang-kacangan, kapas, kedelai, kentang, dan gandum] memiliki titik jenuh cahaya, sehingga pada intensitas tinggi tidak akan dapat meningkatkatkan intensitas fotosintesis.

Suhu

Suhu optimal proses fotosintesis tanaman juga berbeda-beda. Tanaman C4 [35-40oC] memiliki suhu optimal lebih tinggi dari tanaman C3 [20-26oC]

Umur tanaman

Semakin dewasa tanaman, jaringan-jaringan akan terbentuk semakin sempurna yang akan meningkatkan efektifitas dan laju proses fotosintesis.

Konsentrasi O2 dan CO2

Salah satu hasil samping fotosintesis adalah O2. Semakin banyak O2, maka intensitas fotosintesis semakin turun. Sementara itu, CO2 merupakan bahan dasar fotosintesis. Semakin tinggi konsentrasi CO2, maka laju fotosintesis semakin meningkat.

Sobat Pintar jangan lupa download aplikasi Aku Pintar di Play Store atau App Store, ya! Ada fitur Belajar Pintar yang bakal nemenin Sobat belajar di rumah. Simak juga artikel lainnya tentang Bioteknologi dan Siklus Air.

Hai Quipperian, bagaimana kabarnya? Semoga selalu sehat dan tetap semangat belajar, ya.

Saat mendengar istilah fotosintesis, apa sih yang kamu pikirkan? Jika kamu berpikir tentang zat hijau daun, itu sangat wajar karena tanpa klorofil, fotosintesis tidak akan berjalan sebagaimana mestinya. Klorofil bisa bekerja dengan baik apabila ada cahaya matahari. 

Cahaya identik dengan sesuatu yang terang, kan? Itulah sebabnya, proses fotosintesis yang berlangsung dengan bantuan cahaya matahari disebut sebagai reaksi terang. Ingin tahu selengkapnya tentang reaksi terang? Yuk, simak artikel Quipper Blog berikut ini.

Pengertian Fotosintesis

Fotosintesis tergolong sebagai anabolisme, yaitu reaksi penyusunan atau sintesis dari senyawa anorganik menjadi senyawa organik. Fotosintesis disusun oleh senyawa anorganik oleh klorofil menjadi senyawa organik berupa karbohidrat dengan bantuan cahaya matahari. Percobaan awal tentang fotosintesis ini dilakukan oleh ilmuwan bernama Priestly yang membuktikan bahwa batang dan daun mint bisa membersihkan udara yang telah terkontaminasi nyala lilin.

Apa Sih Reaksi Terang Itu?

Jika dibaca dari namanya, yaitu reaksi terang, pasti reaksi ini melibatkan peran suatu cahaya. Reaksi terang adalah reaksi yang menggunakan cahaya matahari secara langsung untuk sumber energinya. Reaksi terang berlangsung di dalam membran tilakoid di dalam kloroplas atau biasa disebut grana. Berlangsungnya reaksi terang juga membutuhkan komponen lain seperti pigmen fotosintesis dan air.

Mekanisme Reaksi Terang

Proses berlangsungnya fotosintesis melibatkan beberapa spektrum warna. Tidak semua spektrum warna bisa efektif digunakan dalam fotosintesis. Adapun spektrum warna yang efektif dan sesuai dengan serapa pigmen fotosintesis adalah spektrum cahaya merah dan biru. 

Nah, pigmen fotosintesis dibagi menjadi dua, yaitu klorofil a dan klorofil b. Kedua klorofil tersebut mampu membentuk suatu kelompok yang disebut fotosistem. Fotosistem dibagi menjadi dua, yaitu sebagai berikut.

1. Fotosistem I

Fotosistem I memuat klorofil a dan klorofil b dengan perbandingan 12 : 1. Panjang gelombang cahaya yang mampu ditangkap oleh fotosistem I ini adalah 700 nm. Itulah sebabnya fotosistem I biasa disebut P700.

2. Fotosistem II

Fotosistem II memuat klorofil a dan klorofil b dengan perbandingan 1 : 2. Panjang gelombang cahaya yang mampu ditangkap oleh fotosistem ini adalah 680 nm. Oleh karena itu, fotosistem II disebut juga P680.

Tahapan Reaksi Terang

Ada tiga tahapan yang berlangsung pada reaksi terang. Tahapan itu adalah sebagai berikut.

1. Aktivasi klorofil

Aktivasi klorofil diawali dengan penangkapan foton dari cahaya matahari oleh klorofil. Hal itu akan memicu pelepasan elektron [eksitasi] dari klorofil. Akibatnya, klorofil menjadi tidak stabil.

2. Fotolisis air

Fotolisis air merupakan proses pecahnya molekul air oleh elektron yang berasal dari fotosistem II. Pemecahan ini menghasilkan terbentuknya ion H+, elektron, dan O2. Untuk O2 selanjutnya akan dilepaskan ke udara.

3. Sistem transpor elektron siklik dan nonsiklik

Suatu rantai transpor elektron yang melibatkan fotosistem I dan fotosistem II disebut sebagai sistem transpor elektron siklik dan nonsiklik. Kedua sistem transpor ini akan menghasilkan ATP dan ADP. Sistem transpor elektron siklik dan nonsiklik biasa disebut fotofosforilasi siklik dan nonsiklik. Untuk pembahasan masing-masing transpor elektron, simak ulasan berikut.

a. Transpor elektron siklik

Transpor elektron siklik diawali dengan terangkutnya P700 oleh beberapa akseptor dan kembali lagi ke P700. Itulah mengapa, proses ini hanya melibatkan fotosistem I. Transpor elektron siklik menghasilkan ATP. Adapun serangkaian proses yang terjadi dalam transpor elektron siklik adalah sebagai berikut.

• Fotosistem I menerima cahaya, sehingga elektron di dalamnya mengalami eksitasi. Proses ini dikenal sebagai aktivasi klorofil.
• Elektron dari P700 ditransfer ke akseptor elektron, lalu kembali lagi ke P700. Proses ini dikenal sebagai transpor elektron.
• Elektron dari akseptor masuk ke dalam kompleks sitokrom. Masuknya elektron ke dalam kompleks sitokrom ini mengakibatkan peningkatan energi, sehingga mampu mengubah ADP menjadi ATP.

b. Transpor elektron nonsiklik

Pada transpor elektron nonsiklik, fotosistem yang dilibatkan adalah fotosistem I dan fotosistem II. Elektron dari P680 diangkut melalui beberapa akseptor menuju P700. Namun, elektron tidak akan kembali, sehingga prosesnya dikenal sebagai nonsiklik. 

Transpor elektron nonsiklik menghasilkan oksigen [O2], ATP, dan NADPH. Adapun serangkaian proses yang terjadi pada transpor elektron nonsiklik adalah sebagai berikut.

• Fotosistem II menerima energi dalam bentuk cahaya, sehingga elektron di dalamnya mengalami eksitasi. Proses ini dikenal sebagai aktivasi klorofil.
• Elektron dari fotosistem II mampu memecahkan molekul air, sehingga dihasilkan ion H+, O2, dan elektron. Proses ini dikenal sebagai fotolisis air.
• Elektron dari P680 ditransfer menuju P700 melalui beberapa akseptor.
• Elektron dari akseptor elektron masuk ke dalam komplek sitokrom, sehingga terbentuk ATP. Tidak hanya itu, elektron dari akseptor elektron juga akan diterima oleh NADP. Oleh karena NADP mengikat ion H+ hasil dari fotolisis air, maka NADP berubah menjadi NADPH.

Agar kamu lebih paham, simak bagan berikut ini.

Secara ringkas, urutan reaksi terang berdasarkan bagan di atas adalah sebagai berikut.

• Fotosistem I menangkap foton. Hal itu mengakibatkan elektron di dalamnya tereksitasi.
• Terbentuk ion H+, elektron, dan O2. Kemudian, O2 akan dilepaskan ke udara.
• Elektron hasil pemecahan molekul air masuk dalam fotosistem II, lalu diterima oleh akseptor elektron.
• Elektron diangkut menuju kompleks sitokrom, sehingga terjadi peningkatan energi. Energi tersebut digunakan untuk mengubah ADP menjadi ATP.
• Elektron dari sitokrom diangkut menuju fotosistem I, lalu ke akseptor elektron berikutnya.
• Elektron akan diterima oleh senyawa NADP. Hal ini mengakibatkan terikatnya ion H+ hasil fotolisis air oleh NADP. Pengangkutan elektron inilah yang disebut transpor elektron nonsiklik.
• Elektron dari fotosistem I akan diangkut menuju akseptor elektron menuju kompleks sitokrom lalu kembali lagi ke fotosistem I. Proses ini berlaku jika kebutuhan ATP kurang mencukupi.

Dari beberapa penjelasan di atas, diperoleh hasil akhir dari reaksi terang, yaitu sebagai berikut.

Untuk mengingat hasil reaksi terang, simak SUPER “Solusi Quipper” berikut ini.

Tak lengkap rasanya belajar Biologi tanpa latihan soal. Untuk itu, simak contoh soal berikut ini.

Contoh Soal 1

Fotosistem yang diperlukan dalam proses fotosintesis merupakan…

1. Kumpulan klorofil dalam tilakoid yang dapat menangkap cahaya pada panjang gelombang tertentu.
2. Kumpulan klorofil dalam tilakoid yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik.
3. Kumpulan klorofil dalam tilakoid yang dapat menyusun zat makanan berupa gula.
4. Kumpulan klorofil dalam tilakoid yang dapat membentuk ATP.
5. Kumpulan klorofil dalam tilakoid yang dapat membentuk oksigen.

Pembahasan:

Fotosistem adalah kumpulan klorofil yang berfungsi untuk menangkap cahaya pada panjang gelombang tertentu. terdapat dua macam fotosistem, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I mampu menangkap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm. Sementara fotosistem II mampu menangkap cahaya dengan panjang gelombang 680 nm.

Jadi, fotosistem yang diperlukan dalam proses fotosintesis merupakan kumpulan klorofil dalam tilakoid yang dapat menangkap cahaya pada panjang gelombang tertentu.

Jawaban: A

Contoh Soal 2

Senyawa hasil reaksi terang yang dibutuhkan untuk reaksi gelap adalah…

1. ATP dan O2
2. ATP dan CO2
3. NADPH dan ATP
4. NADPH dan O2
5. NADPH dan CO2

Pembahasan:

Reaksi terang menghasilkan senyawa ATP, NADPH, dan O2. Senyawa yang digunakan pada reaksi gelap hanya ATP dan NADPH.

Jadi, senyawa hasil reaksi terang yang digunakan pada reaksi gelap adalah ATP dan NADPH.

Jawaban: C

Itulah pembahasan Quipper Blog tentang reaksi terang. Semoga bermanfaat buat Quipperian. Video pembelajaran reaksi terang bisa kamu simak di Quipper Video, ya. Jika belum gabung, yuk gabung sekarang juga. Banyak promonya, lho. Bersama Quipper Video, belajar jadi lebih mudah dan menyenangkan. Salam Quipper!

Penulis: Eka Viandari