Proses fotosintesis oleh tumbuhan terdiri dari 2 reaksi yaitu reaksi terang dan gelap. Pada reaksi terang terjadi dua proses fotofosforilasi yang meliputi fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi non siklik. Sedangkan pada rekasi gelap memuat tiga proses yang terdiri dari fiksasi, reduksi, dan regenarsi. Hasil ATP; NADPH; dan oksigen (O2), sementara pada reaksi terang menghasilkan produk PGA; PGAL; glukosa (C6H12O6).
Reaksi terang dan gelap pada proses fotosintesis oleh tumbuhan sama-sama berlangsung pada bagian daun yang disebut kloroplas namun pada bagian yang berbeda. Kloroplas tersusun atas membran luar, membran dalam, tilakoid, grana (tumpukan membran tilakoid), lumen, dan stroma. Diketahui bahwa reaksi terang fotosintesis berlangsung di grana (tumpukan tilakoid), sementara reaksi gelap berlangsung di stroma. Ilustrasi bagian kloroplas daun yang menjadi tempat berlangsungnya reaksi terang dan gelap sesuai dengan gambar berikut.
Fotosintesis merupakan contoh dari proses anabolisme yaitu reaksi penyusunan molekul kecil menjadi molekul besar dan membutuhkan energi. Mekanisme sederhananya, fotosintesis adalah proses mengubah karbondioksida (CO2) dari udara dan mineral/air (H2O) dari tanah menjadi glukosa (C6H12O6) dan oksigen (O2).
Nyatanya, tahapan dalam proses fotosintesis terjadi melalui proses kompleks yang terdiri dari reaksi terang dan gelap. Bagaimana proses yang terjadi pada reaksi terang? Bagaimana reaksi yang terjadi pada reaksi gelap fotosintesis? Apa perbedaan dari reaksi terang dan gelap fotosintesis oleh tumbuhan? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Table of Contents
- Reaksi Terang (Reaksi Hill) Fotosintesis
- Reaksi Gelap (Siklus Calvin) Fotosintesis
- Kesimpulan Perbedaan Reaksi Terang dan Gelap
- Contoh Soal dan Pembahasan
Baca Juga: 2 Percobaan pada Uji Fotosintesis
Reaksi Terang (Reaksi Hill) Fotosintesis
Reaksi terang adalah reaksi yang terjadi pada proses fotosintesis di mana pada tahapan ini dibutuhkan cahaya dalam prosesnya. Energi yang terdapat pada cahaya matahari akan digunakan oleh pigmen fotosintesis pada grana atau tumpukan tilakoid.
Tujuan dari reaksi terang adalah menghasilkan ATP, NADPH, dan O2. Selanjutnya, hasil dari proses reaksi terang berupa ATP dan NADPH2 digunakan pada reaksi gelap atau siklus Calvin. Sedangkan oksigen (O2) akan dilepaskan ke udara sebagai hasil samping fotosintesis.
Reaksi terang fotosintesis terdiri dari dua reaksi yaitu fotofosforilasi non siklik dan fotofosforilasi siklik. Proses reaksi terang fotosintesis diawali dengan penangkapan energi cahaya oleh klorofil. Energi cahaya kemudian dipakai untuk reaksi fotolisis air serta fotofosforilasi baik jalur siklik maupun non siklik.
1) Fotofosforilasi Non Siklik
Komponen yang terlibat dalam fosforilasi non siklik adalah
- Cahaya sebagai sumber energi foton
- 2 Jenis Fotosistem (pusat reaksi yang memiliki antena untuk menangkap cahaya):
Fotosistem I (P700) → mampu menyerap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 700 nanometer.
Fotosistem II (P680) → mampu menyerap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 680 nanometer. - Akseptor elektron
- ADP
- NADP
- Air atau H2O
Bagan sederhana fotofosforilasi non siklik diberikan seperti gambar berikut.
Proses diawali dari energi foton yang berasal dari cahaya akan diserap fotosistem II atau P680, khusunya cahaya merah biru nila. Selanjutnya, energi foton dari cahaya akan memicu P680 untuk melepaskan elektron yang akan ditangkap akseptor primer. Proses pelepasan elektron disebut sebagai fotoeksitasi karena melibatkan cahaya.
Akibat eksitasi elektron, P680 mengalami kekosongan elektron yang menyebabkan fotolisis air yang mengubah H2O menjadi hidrogen dan oksigen. Oksigen akan dilepaskan ke udara untuk kebutuhan respirasi. Sedangkan hidrogen akan bereaksi dengan NADP untuk membentuk NADPH.
Kembali pada elektron yang ditangkap oleh akseptor primer:
Elektron pada akseptor primer akan dialirkan ke fotosistem I atau P700 melalui rantai transpor elektron. Akseptor yang terlibat Plastoquinon (PQ), Komplek Sitokrom (KS), dan Plastosianin (PC). Pada saat melewati transpor elektron terjadi fotofosforilasi terhadap ADP sehingga dihasilkan ATP.
Selanjutnya, setelah P700 menerima foton kemudian akan melepaskan elektron yang ditangkap akseptor primer. Berikutnya akan dipindahkan menuju ke Feredoksin (Fd) dan diterima NADP dengan bantuan enzim NADP reduktase. Selanjutnya terjadi pembentukan NADPH yang berenergi tinggi karena terjadi penambahan hidrogen dari fotolisis air.
Kekosongan elektron pada P700 akibat fotoeksitasi akan diisi oleh elektron yang berasal dari P680 sehingga tidak fotolisis air.
2) Fotofosforilasi Siklik
Komponen yang terlibat dalam fosforilasi siklik adalah
- Cahaya sebagai sumber energi foton
- 1 Jenis Fotosistem (pusat reaksi yang memiliki antena untuk menangkap cahaya)
Fotosistem I (P700) → mampu menyerap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 700 nanometer. - Akseptor elektron
- ADP
- NADP
- Air atau H2O
Bagan sederhana fotofosforilasi siklik diberikan seperti gambar berikut.
Fotofosforilasi siklik biasanya terjadi pada organisme yang hanya memiliki fotosistem I atau P700. Reaksi pada fosforilasi siklik diawali ketika energi foton dari cahaya matahari ditangkap P700 dan mengakibatkan eksitasi elektron. Elektron tereksitasi kemudian akan ditangkap akseptor primer yang akan dikembalikan lagi ke p700 melalui transpor elektron.
Pada transpor elektron terjadi fotofosforilasi sehingga terbentuk ATP dari ADP. Karena elektron kembali pada P700 maka tidak terjadi fotolisis air. Sehingga pada fotofosforilasi siklik tidak dihasilkan oksigen dan NADPH seperti pada fotofosforilasi non siklik.
Sistem ini bersifat siklik artinya berputar, yaitu elektron yang dikeluarkan dari sistem transfer elektron akan masuk ke pusat reaksi lagi pada fotosistem I. Hasil dari fosforilasi siklik adalah energi yang berupa ATP.
Tabel Perbedaan Fosforilasi Non Siklik dan Fosforilasi Siklik:
Baca Juga: Reaksi Redoks (Reduksi – Oksidasi)
Reaksi Gelap (Siklus Calvin) Fotosintesis
Reaksi gelap sering juga disebut sebagai Siklus Calvin merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam proses fotosintesis. Pada siklus Calvin reaksi yang berlangsung untuk memproses ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang fotosintesis menjadi gliseraldehid – 3 fosfat.
Proses yang terjadi pada reaksi gelap fotosintesis tidak membutuhkan cahaya matahari secara langsung. Maksud dari reaksi gelap fotosintesis bukan berarti berlangsung di tempat yang gelap atau malam hari, namun proses berlangsung cahaya matahari secara langsung.
Bagian tumbuhan sebagai tempat terjadinya reaksi gelap adalah stroma yang terdapat pada kloroplas. Energi pada reaksi gelap diperoleh dari ATP yang dihasilkan pada reaksi terang. Sehingga dapat disimpulkan bahwa reaksi gelap tidak akan berlangsung tanpa adanya reaksi terang terlebih dahulu.
Komponen yang dibutuhkan pada reaksi gelap fotosintesis:
1) CO2 dari udara bebas
2) ATP dan NADPH dari reaksi terang
Reaksi gelap terdiri atas 3 fase yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Bentuk bagan reaksi gelap fotosintesis berbentuk siklus atau yang sering disebut siklus Calvin seperti yang terdapat pada gambar berikut.
Proses diawali dari molekul CO2 (dengan jumlah 6 molekul untuk membuat 1 molekul glukosa) dari udara masuk yang akan berikatan ribulosa 1,5 bifosfat (RuBP) dengan bantuan rubisco akan membentuk 6 senyawa C6 yang labil, yang kemudian pecah menjadi 12 molekul senyawa 3 asam fosfogliserat (PGA). Kemudian, PGA dengan bantuan ATP mereduksi 1 P menjadi 1,3 bi fosfogliserat sebanyak 12 molekul.
Berikutnya, ion NADPH melepaskan ion H+ menjadi NADP+ untuk mereduksi 1,3 bifosfogliserat mengalami proses reduksi menjadi senyawa fosfogliseraldehid (PGAL) sebanyak 12 molekul.
Sebanyak 10 molekul PGAL akan diubah menjadi RuBP yang digunakan pada proses selanjutnya. Semanetara, 2 molekul yang tersisa akan disintesis menjadi glukosa.
Baca Juga: 3 Tahapan pada Siklus Calvin
Kesimpulan Perbedaan Reaksi Terang dan Gelap
Dua bahasan sebelumnya telah dijabarkan bagaimana proses yang terjadi pada reaksi terang dan gelap. Ada beberapa perbedaan reaksi terang dan gelap pada proses fotosintesis oleh tumbuhan. Di mana perbedaannya terletak pada tempat, bahan, hasil, dan proses yang terjadi.
Kesimpulan reaksi terang fotosintesis:
Tempat: tilakoid atau grana (tumpukan tilakoid)
Bahan: air (H2O), cahaya, dan klorofil
Hasil: oksigen (O2), ATP, dan NADPH
Kesimpulan reaksi gelap fotosintesis:
Tempat: stroma
Bahan: ATP, NADPH, dan CO2 (karbondioksida)
Hasil: glukosa (C6H12O6), ADP, dan NADP
Secara ringkas, perbedaan proses yang terjadi pada reaksi terang dan gelap sesuai dengan kondisi pada tabel berikut.
Baca Juga: Lebih Banyak Mengenai Perbedaan Reaksi Terang dan Gelap
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan reaksi terang dan gelap di atas. Setiap contoh soal reaksi terang dan gelap yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Soal Reaksi Terang dan Gelap pada Proses Fotosintesis
Dalam proses reaksi gelap, urutan perubahan yang benar adalah ….
A. RuBP → PGA → Glukosa → PGAL
B. PGA → PGAL → Glukosa → RuBP
C. PGAL → PGA → RuBP → Glukosa
D. Glukosa → PGA → PGAL → RuBP
E. RuBP → PGA → PGAL → Glukosa
Pembahasan:
Dari proses reaksi gelap fotosintesis, CO2 mengikat RuBP menjadi PGA. Selanjutnya, PGA diubah menjadi PGAL. Sebagian PGAL akan diubah menjadi RuBp dan sebagian yang lain akan diubah menjadi Glukosa.
Jadi, dalam proses reaksi gelap, urutan perubahan yang benar adalah RuBP → PGA → PGAL → Glukosa.
Jawaban: E
Contoh 2 – Soal Reaksi Terang dan Gelap pada Proses Fotosintesis
Pembahasan:
Tanda X pada gambar menunjuk pada bagian membran tilakoid atau grana. Reaksi yang terjadi pada grana adalah reaksi terang. Pada reaksi terang terjadi proses reaksi yang menghasilkan ATP, NADPH, dan O2.
Jadi, proses yang terjadi pada bagian membran X adalah terbentuknya NADPH dan ATP.
Jawaban B
Contoh 3 – Soal Reaksi Terang dan Gelap pada Proses Fotosintesis
Pernyataan-pernyataan berikut berkaitan dengan fotosintesis.
1) Hasil fiksasi CO2 berupa PGA.
2) Sinar matahari merupakan sumber energi dalam sintesis.
3) Asam malat merupakan senyawa antara sebelum terbentuk glukosa.
4) NADPH dan ATP merupakan faktor penting dalam reaksi gelap.
5) CO2 dan H2O berlebihan akan dibuang dalam fotosintesis.
Pernyataan yang benar tentang fotosintesis pada reaksi gelap adalah ….
A. (1) dan (3)
B. (1) dan (4)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (5)
E. (4) dan (5)
Pembahasan:
Reaksi gelap pada proses fotosintesis terjadi di stroma yang mengubah ATP dan NADPH menjadi glukosa. Reaksi gelap fotosintesis terjadi dalam tiga tahap yaitu fiksasi C, reduksi PGA, dan regenerasi PGAL.
- Fiksasi CO2 yaitu proses pengikatan gas CO2 dari udara oleh ribulosa bifosfat (RuBP) menjadi 3-fosfogliserat atau PGA
- Reduksi PGA menjadi PGAL dengan bantuan energi ATP dan NADPH yang diperoleh dari reaksi fotolisis (pada reaksi terang).
- Regenerasi PGAL menjadi RuBP dan glukosa
Jadi, pernyataan yang benar tentang fotosintesis pada reaksi gelap adalah (1) dan (4).
Jawaban: B
Contoh 4 – Soal Reaksi Terang dan Gelap pada Proses Fotosintesis
Proses-proses yang terjadi pada fotosintesis:
1) Menghasilkan ATP, NADPH, O2
2) Terjadi fotolisis air
3) Terjadi Pengikatan CO2 oleh RuBP
4) Terjadji di grana
5) Terbentuk amilum
6) Terjadi di bagian stroma
Proses yang terjadi pada reaksi gelap ditunjukkan oleh nomor ….
A. 1) ‒ 2) ‒ 4)
B. 1) ‒ 3) ‒ 5)
C. 2) ‒ 3) ‒ 6)
D. 3) ‒ 4) ‒ 5)
E. 3) ‒ 5) ‒ 6)
Pembahasan:
Dari enam proses yang terjadi pada fotosintesis yang diberikan terdapat tiga proses yang termasuk reaksi terang dan tiga proses yang termasuk reaksi gelap.
Proses yang termasuk reaksi terang:
1) Menghasilkan ATP, NADPH, O2
2) Terjadi fotolisis air
4) Terjadji di grana
Proses yang termasuk reaksi gelap:
3) Terjadi Pengikatan CO2 oleh RuBP
5) Terbentuk amilum
6) Terjadi di bagian stroma
Jadi, Proses yang terjadi pada reaksi gelap ditunjukkan oleh nomor 3) ‒ 5) ‒ 6).
Jawaban: E
Demikianlah tadi ulasan bagaimana reaksi terang dan gelap yang terjadi pada fotosintesis oleh tumbuhan. Bahasan meliputi apa itu reaksi terang, apa itu reaksi gelap, dan apa perbedaan reaksi terang dan gelap. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
Baca Juga: Apa Itu Metabolisme, Anabolisme, dan Katabolisme?
terima kasih kak. jadi lebih paham sama reaksi terang dan reaksi gelapnya
Kak kayanya tabel Fosforilasi nonsiklik dan siklik terbalik kak hehehe. Kalau nda salah sih hehehe
Halo La Ode, bagian mana yang terbalik?
Fotofosforilasi siklik melibatkan satu fotosistem yaitu p700, menghasilkan ATP, tidak terjadi fotolisis air, dan prosesnya kembali berulang dari p700 kembali lagi ke p700.
Fotofosforilasi non siklik melibatkan dua fotosistem yaitu p700 dan p680; menghasilkan NADPH, oksigen, dan ATP; tidak terjadi fotolisis air; dan prosesnya tidak kembali berulang, dari p680 menuju ke p700 kemudian menghasilkan produk keluaran.
Terimakasih kunjungan dan komentarnya, salam sukses selalu
kak kenapa ngak dibikin tabel aja kak biar mudah menyimpulkannya kak.