Dalam fotosintesis senyawa yang dihasilkan oleh reaksi yang terjadi di tilakoid

Jakarta -

Fotosintesis adalah proses pembentukan bahan organik seperti glukosa dan karbohidrat dari zat-zat anorganik seperti air dan karbon dioksida dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil.

Dikutip dari buku IPA Terpadu oleh Mikrajuddi, dkk , proses terjadinya fotosintesis pada tumbuhan dibagi menjadi dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Kedua reaksi ini punya perbedaan mendasar.

Perbedaannya yaitu reaksi terang atau reaksi Hill adalah reaksi yang membutuhkan cahaya. Reaksi ini terjadi pada membran tilakoid kloroplas. Sementara reaksi gelap atau reaksi Calvin adalah reaksi fotosintesis yang tidak membutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap terjadi di stomata kloroplas.

Selain itu perbedaan reaksi terang dan reaksi gelap dapat di ketahui dari sumber dan hasil. Pada reaksi terang, energi cahaya atau foton diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH. Sedangkan untuk reaksi gelap, energi kimia dari reaksi terang seperti ATP dan NADPH dipakai untuk menghasilkan glukosa sebagai hasil akhir fotosintesis.

Untuk memahami terjadinya proses fotosintesis dan perbedaan reaksi gelap dengan reaksi terang, detikers bisa simak penjelasan lengkap di bawah ini.

Perbedaan antara Reaksi Gelap dan Reaksi Terang

a. Proses Reaksi Terang

Dikutip dari buku Biologi Pelajaran Untuk SMA/MA oleh Begot Santoso. Reaksi terang adalah reaksi yang membutuhkan cahaya, reaksi ini terjadi pada membran tilakoid kloroplas.

Pada reaksi terang, energi cahaya [foton] diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH.

Membran tilakoid terdiri atas pigmen klorofil, protein dan molekul organik yang lebih kecil disebut dengan fotosistem. Terdapat dua jenis fotosistem, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

Fotosistem I memiliki penyerapan cahaya maksimum 700 nm karena terdapat pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 700 nm [p700].

Sedangkan, fotosistem II mempunyai penyerapan cahaya maksimum 680 dengan pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 680 nm [p680] seperti dikutip dari buku Mudah dan Aktif Belajar Biologi oleh Rikky Firmansyah, dkk.

Klorofil berfungsi menangkap cahaya [foton] dan mengubahnya menjadi energi penggerak elektron. Buku Praktis Belajar Biologi oleh Fiktor Ferdinand P menyebut pada proses ini, terjadi pemecahan molekul dan air oleh cahaya sehingga dilepaskan elektron, hidrogen dan oksigen yang disebut dengan fotolisis.

Bagaimana proses fotosintesis selanjutnya? Elektron yang dihasilkan akan memasuki sistem transfer elektron. Reaksi transfer elektron dibedakan menjadi reaksi siklik dan reaksi nonsiklik.

1. Reaksi Siklik

Dikutip dari buku Biologi Kelompok Pertanian oleh Deden Abdurahman pada reaksi tersebut, elektron yang dilepaskan oleh fotosistem I akan kembali pada fotosistem II.

Ketika elektron melewati beberapa akseptor elektron, energi yang dilepaskan digunakan untuk membentuk ADP menjadi ATP. Pembentukan ATP pada reaksi siklik disebut fotofosforilasi siklik.

2. Reaksi Nonsiklik

Elektron yang dilepaskan dari fotosistem II bergerak melalui serangkaian akseptor elektron, seperti plastoquinom, sitokrom, dan plastosianin. Proses tersebut, dilepaskan energi yang kemudian ditangkap oleh ADP menjadi ATP.

Fotosistem I merupakan molekul komplek yang dapat melepaskan elektron yang dipicu oleh cahaya matahari. Elektron fotosistem I yang lepas akan tergantikan oleh elektron dari fotosistem II

Elektron yang berenergi tinggi dari fotosistem I akan melewati serangkaian akseptor elektron baru. Pada akhirnya, elektron tersebut dipakai untuk mereduksi NADP [Nicotinamide Adenin Dinucleotide Phosphate] menjadi NADPH.

b. Proses Reaksi Gelap

Reaksi gelap merupakan reaksi fotosintesis yang tidak membutuhkan cahaya matahari dan reaksi ini terjadi di stomata kloroplas. Reaksi ini melibatkan suatu siklus yang dikenal dengan siklus Calvin.

Siklus Calvin ini membutuhkan energi kimia yang dihasilkan dari reaksi terang berupa CO2, ATP dan NADPH. Energi ini digunakan untuk menghasilkan glukosa yang merupakan hasil akhir dari fotosintesis seperti dikutip dari buku Explore Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII oleh Sadiman, S. Pd.

Disamping itu, fotosintesis juga menghasilkan oksigen yang digunakan oleh makhluk hidup dan organisme lain untuk mengubah, menguraikan, dan mengolah bahan makanan menjadi energi melalui proses oksidasi di dalam sel-sel tubuhnya.

Seperti dikutip dari Mudah dan Aktif Belajar Biologi oleh Rikky Firmansyah, dkk. pada siklus Calvin prosesnya dibagi menjadi tahap, yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

1. Fase fiksasi

Tahapan fiksasi bertujuan mengikat CO2 dari udara oleh ribulosa bifosfat [RuBP] dengan bantuan enzim rubisco. Fase ini membentuk senyawa beratom C6.
Hasil yang tidak stabil tersebut dipecah menjadi 2 senyawa C3 [3-fosfogliserat]. Oleh karena itu, setiap 3 molekul CO2 yang masuk akan menghasilkan 3-fosfogliserat.

2. Fase Reduksi

NADPH mereduksi 3-fosfogliserat menjadi 3-fosfogliseraldehid [G3P] dibantu dengan ATP. Untuk membuat 1 molekul G3P utuh, siklus tersebut membutuhkan atom karbon dari 3 molekul CO2.

3. Fase Regenerasi

Tahapan regenerasi reaksi gelap terjadi pada saat sebagian G3P melalui sederetan reaksi membentuk ribulosa fosfat [RP] yang kemudian difosforilasi oleh ATP menjadi ribulosa difosfat seperti dikutip dari buku Pelajaran Biologi untuk SMA/MA oleh Begot Santoso.

Simak Video "Zelenskiy Bantah Tuduhan Rusia tentang Program Senjata Biologi"

Foto: pexels.com

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?

Foto: pexels.com

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

Foto: pexels.com

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