REAKSI TERANG DAN REAKSI GELAP(FOTOSINTASIS)Seorang fisiologis berkebangsaan Inggris,F. F. Blackman, mengadakan percobaan dengan melakukan penyinaran secara terus-menerus pada tumbuhanElodea Sejenis tanaman hias hidrofit Ternyata, ada saat dimana laju fotosintesis tidak meningkat sejalan dengan meningkat nya penyinaran. Akhirnya, Blackman menarik kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat dalam fotosintesis Ada reaksi yang memerlukan cahaya dan ada reaksi yang tidak memerlukan cahaya. Baru kemudian hari muncul Reaksi terang dan Reaksi gelap fotosintesis Yang terakhir meskipun dinamai reaksi gelap, namun dapat berlangsung terus saat keadaan terang. Teori ini diperkuat dengan mengulangi percobaan pada temperatur yang agak lebih tinggi. Seperti diketahui, kebanyakan reaksi kimia berjalan lebih cepat pada suhu lebih tinggi (sampai suhu tertentu). Pada suhu 35C, laju fotosintesis tidak menurun sampai ada intensitas cahaya yang lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi gelap kini berjalan lebih cepat. Faktor bahwa pada intensitas cahaya yang rendah laju fotosintesis itu tidak lebih besar pada 35C dibandingkan pada 20C juga menunjang gagasan bahwa yang menjadi pembatas pada proses ini adalah reaksi terang. Reaksi terang ini tidak tergantung pada suhu, tetapi hanya tergantung pada intensitas penyinaran. Laju fotosintesis yang meningkat dengan naiknya suhu tidak terjadi jika suplai CO2terbatas. Jadi, konsentrasi CO2harus ditambahkan sebagai faktor ketiga yang mengatur laju fotosintesis itu berlangsung. OK

Jadi, secara umum fotosintesis terbagi menjadi dua tahap reaksi:1.Reaksi Terang, yang membutuhkan cahaya2.Reaksi Gelap, yang tidak membutuhkan cahayaREAKSI TERANG Reaksi yang merupakan tahapan awal dari system fotosintesis Reaksi ini memerlukan bahan utama molekul air(H2O) Reaksi sangat bergantung kepada ketersediaan energi dari foton / sinar matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen fotosintetik chlorofil sebagai antena / akseptor cahaya. Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Untuk cahaya hijau (550 nm) akan dipantulkan oleh daun dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.

Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpul kan pada pusat-pusat reaksi Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistemFOTOSISTEM ( PHOTOSYSTEM) Ada dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi Pusat reaksi yang sekaligus sebagai akseptor foton itu disebut fotosistem Fotosistem yang ada kemudian dikenal dengan fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem I dan II ini mempunyai katakter bisa sebagai sistem pembawa elektronterdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP sintase.FOTOSISTEM I Fotosistem I mampu menangkap dengan baik foton dengan panjang gelombang 700 nanometer yang kemudian disebut P = 700 ( P= Photosistem), tidak terlibat pada proses pelepasan O2. Fotosistem-I merupakan suatu partikel yang disusun sekitar 200 molekul Klorofil-a, 50 molekul Klorofil-b, 50-200 karotenoid, dan 1 molekul penerima energi matahari yang disebut dengan P700. Energi matahari (foton) yang ditangkap oleh pigmen, dipindahkan melalui beberapa molekul pigmen, yang akhirnya diterima oleh P700 Fotosistem I ini menghasilkan ATP sajaFOTOSISTEM II Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, yang kemudian dikenal dengan P 680 Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat pencahayaan Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II(P.680) Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP , satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen. Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPHJadi Kesimpulan yang didapat dari data1. Photosistem I (P 700) menhasilkan ATP , Photosistem 1 ini bersifat siklik2. Phoyosistem II (P 680) menghasilkan Oksigen dan NADPH2 , non sikllik Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan ATP dari ADP dan NADP+menjadi energi pembawa ion H + menjadi NADPH2.maka dua sumber energi ini kemudian di transfer ke reaksi lainnya Jadi ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagai energi dalam reaksi gelap di stroma kloroplast Perlu diketahui pusat Reaksi terang pada kloroplast ini terjadi ditilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebutgrana

Fotofosforilasi Siklik Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I. yang bisa menangkap foton 700 nm (P 700) Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan berakhir di fotosistem I , namun ada elektron yang terlontar mendukung Potosistem 2 Fotofosforilasi siklik ini menghasilkan ATP

Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron di P700 menjadi aktif karena rangsangan dari luar elektron yang terbentuk itu kemudian keluar menuju akseptor elektron primer kemudian menuju rantai transpor elektron. Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya. Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi hidrogen bersama-sama elektron pada fotosistem P 700 itu Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H+melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian menghasilkanATP. Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya lagi Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organisme fotoautotrof.

Fotofosforilasi Nonsiklik Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II.

Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H++ 1/2O2+ 2e-. Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II, Sedang ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2akan dilepaskan ke udara bebas. Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer. Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi. Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700. Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan skema Z. Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkanATP. Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari. Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh NADP+dan H+, yang berasal dari penguraian air.

Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi: NADP++H++2e->NADPH NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau reaksi gelap.Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar, yaitu sebagai berikut