a. Reaksi Terang (Light-Dependent Reaction)
Reaksi terang terjadi dalam membran
tilakoid yang di dalamnya terdapat pigmen klorofil a, klorofil b, dan pigmen
tambahan yaitu karoten. Pigmen-pigmen ini menyerap cahaya ungu, biru, dan merah
lebih baik daripada warna cahaya lain.
Reaksi terang merupakan reaksi
penangkapan energi cahaya. Energi cahaya yang diserap oleh membran tilakoid
akan menaikkan elektron berenergi rendah yang berasal dari H2O.
Elektron-elektron bergerak dari klorofil a menuju sistem transpor elektron yang
menghasilkan ATP (dari ADP + P). Elektron-elektron berenergi ini juga ditangkap
oleh NADP+. Setelah menerima elektron, NADP+ segera berubah menjadi NADPH.
Molekul-molekul ini (ATP dan NADPH) menyimpan energi untuk sementara waktu
dalam bentuk elektron berenergi yang akan digunakan untuk mereduksi CO2.
Reaksi terang melibatkan dua jenis
fotosistem, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem terdapat di dalam
tilakoid dan memiliki beberapa pigmen yang berfungsi menyerap energi cahaya.
Pigmen-pigmen itu antara lain klorofil a, klorofil b, dan pigmen tambahan
karotenoid. Setiap jenis pigmen menyerap cahaya dengan panjang gelombang
tertentu.
Molekul klorofil dan pigmen asesori
(tambahan) mem-bentuk satu kesatuan unit sistem yang dinamakan fotosistem.
Setiap fotosistem menangkap cahaya dan memindahkan energi yang dihasilkan ke
pusat reaksi, yaitu suatu kompleks klorofil dan protein-protein yang berperan
langsung dalam fotosintesis.
Fotosistem I terdiri atas klorofil a
dan pigmen tambahan yang menyerap kuat energi cahaya dengan panjang gelombang
700 nm sehingga sering disebut P700. Sementara itu, fotosistem II tersusun atas
klorofil a yang menyerap kuat energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nm sehingga
sering disebut P680.
Ketika suatu molekul pigmen menyerap
energi cahaya, energi itu dilewatkan dari suatu molekul pigmen ke molekul
pigmen lainnya hingga mencapai pusat reaksi. Setelah energi sampai di P700 atau
di P680 pada pusat reaksi, sebuah elektron kemudian dilepaskan menuju tingkat
energi lebih tinggi. Elektron berenergi ini akan disumbangkan ke akseptor
elektron.
Dalam reaksi terang, terdapat 2 jalur
perjalanan elektron, yaitu jalur elektron siklik dan jalur elektron nonsiklik.
(baca : jalur elektron siklik dan nonsiklik)
b. Reaksi Gelap (Light-Independent
Reaction)
Reaksi gelap
merupakan reaksi tahap kedua dari fotosintesis. Disebut reaksi gelap karena
reaksi ini tidak me-merlukan cahaya. Reaksi gelap terjadi di dalam stroma
kloroplas.
Reaksi gelap
pertama kali ditemukan oleh Malvin Calvin dan Andrew Benson. Oleh karena itu,
reaksi gelap fotosintesis sering disebut siklus Calvin-Benson atau siklus
Calvin. Siklus Calvin berlangsung dalam tiga tahap, yaitu fase fiksasi, fase
reduksi, dan fase regenerasi. Pada fase fiksasi terjadi penambatan CO2 oleh
ribulose bifosfat (Ribulose biphosphat = RuBP) menjadi 3-fosfogliserat
(3-phosphoglycerate = PGA). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim ribulose bifosfat
karboksilase (Rubisco).
Pada fase reduksi diperlukan ATP dan ion H+
dari NADPH2 untuk mereduksi 3-fosfogliserat (PGA) menjadi
1,3-bifosfogliserat (PGAP) kemudian membentuk fosfogliseraldehid (glyceraldehyde-3-phosphat
= PGAL atau G3P = glukosa 3-fosfat).
Pada fase regenerasi, terjadi pembentukan
kembali RuBP dari PGAL atau G3P. Dengan terbentuknya RuBP, penambatan CO2
kembali berlangsung.
Secara ringkas reaksi gelap atau siklus Calvin
dijelaskan dalam skema pada gambar berikut.
Pada siklus Calvin inilah terjadi pembentukan glukosa. Setiap 6 atom
karbon yang memasuki siklus Calvin sebagai CO2 , 6 atom karbon
meninggalkan siklus sebagai 2 molekul PGAL atau G3P, kemudian digunakan dalam
sintesis glukosa atau karbohidrat lain (perhatikan kembali siklus Calvin di
atas).
Reaksi endergonik antara 2 molekul G3P atau PGAL menghasilkan glukosa
atau fruktosa. Pada beberapa tumbuhan, glukosa dan fruktosa bergabung membentuk
sukrosa atau gula pada umumnya. Sukrosa dapat dipanen dari tanaman tebu atau
bit. Selain itu, sel tumbuhan juga menggunakan glukosa untuk membentuk amilum
atau selulosa.