Mengapa dalam proses fotosintesis terdapat reaksi yang disebut reaksi terang dan reaksi gelap?

Fotosintesis adalah proses pembentukan makanan seperti karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama yang mengandung zat hijau daun atau klorofil. Proses tersebut menghasilkan molekul glukosa yang dapat disimpan dalam bentuk pati, amilum, atau tepung, serta oksigen yang bermanfaat bagi makhluk hidup.

Proses fotosintesis dibagi menjadi dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang atau reaksi fotolisis adalah reaksi yang membutuhkan cahaya. Sebaliknya, reaksi gelap tidak bergantung pada keberadaan cahaya matahari.

Selain kebutuhannya akan cahaya, reaksi terang dan reaksi gelap memiliki beberapa perbedaan yang lain. Untuk lebih jelasnya, berikut perbedaan reaksi terang dan reaksi gelap pada proses fotosintesis yang dapat disimak.

Perbedaan Reaksi Terang dan Reaksi Gelap

Proses fotosintesis diawali dengan reaksi terang. Disebut demikian karena reaksi ini membutuhkan cahaya matahari sebagai sumber energi untuk mengaktifkan klorofil.

Reaksi terang pada fotosintesis terjadi di membran tilakoid kloroplas (grana). Dijelaskan dalam buku Biologi Jilid 3 SMA dan MA untuk Kelas XII oleh Choirul Muslim dkk., ada tiga proses yang berlangsung di dalam kloroplas saat terjadi reaksi terang, yaitu:

1. Pigmen fotosintesis menyerap energi cahaya dan melepaskan elektron yang akan masuk ke sistem transpor elektron.

2. Molekul air pecah, sehingga ATP (Adenosine Triphosphate) dan NADPH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide phosphate H) terbentuk, dan oksigen dilepaskan.

3. Pigmen fotosintesis yang melepaskan elektron menerima kembali elektron sebagai gantinya.

Lewat tahapan tersebut, proses reaksi terang dalam fotosintesis akan menghasilkan ATP, NADPH, dan O2 atau oksigen. Nantinya, ATP dan NADPH akan digunakan dalam proses reaksi gelap.

Reaksi gelap atau biasa disebut siklus Calvin terjadi di stroma kloroplas. Reaksi ini bertujuan untuk mengubah karbon dioksida (CO2) menjadi bahan penyusun glukosa, gliseraldehid-3-fosfat (G3P).

Mengutip buku Biologi Sel oleh Hafidha Hasni Akmalia dkk., reaksi gelap dalam fotosintesis berlangsung dalam tiga tahap, yaitu:

Pada tahap ini, CO2 dalam stroma akan diikatkan ke molekul organik ribulosa bifosfat (RuBP) oleh bantuan enzim ribulosa bifosfat karboksilase-oksidase (Ru-BisCO).

RuBP dengan 5 atom C kemudian diikatkan dengan CO2 dan menghasilkan fosfogliserat (PGA) dengan 6 C. Dalam satu siklus, terdapat tiga molekul CO2 yang bereaksi dengan tiga molekul RuBp sehingga dihasilkan 6 molekul 3-PGA.

Energi ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang dipakai untuk mereduksi 6 molekul 3-PGA menjadi 6 gliseraldehida 3-fosfat (G3P). Setiap molekul 3-PGA akan menerima gugus fosfat dari ATP dan membentuk 1,3-bifosfogliserat.

Selanjutnya, 1,3-bifosfogliserat menerima elektron dari NADPH sehingga tereduksi menjadi G3P. Dengan demikian, 3 molekul CO2 yang memasuki siklus Calvin akan menghasilkan 6 G3P.

Pada tahap regenerasi, hanya ada 1 molekul 3HP yang meninggalkan siklus Calvin dan dikirim ke sitoplasma untuk digunakan dalam pembentukan senyawa lain yang dibutuhkan oleh tanaman. Sementara 5 molekul G3P yang tersisa tetap berada dalam siklus guna meregenerasi RuBP kembali.

Sebagai organisme autotrof, tumbuhan dapat memasak makanannya sendiri melalui proses fotosintesis. Wah, gimana ya tahapan proses fotosintesis itu?

Gue tuh kagum banget deh sama tumbuhan. Soalnya, mereka mandiri banget, lho. Eh, gimana maksudnya mandiri?

Iya, sebagai organisme autotrof, tumbuhan bisa memasak makanannya sendiri. Caranya dengan mengubah bahan anorganik menjadi bahan organik.

Keren banget, kan? Makhluk hidup lainnya seperti hewan dan manusia nggak bisa seperti itu. 

Justru, hewan dan manusia yang butuh tumbuhan sebagai konsumsi sehari-hari. Kalau nggak makan tumbuhan, ya, makan hewan pemakan tumbuhan.

Kok bisa ya tumbuhan itu mandiri banget? Ini semua karena tumbuhan memiliki senjata rahasia untuk memasak makanannya sendiri, yaitu fotosintesis.

Sebenarnya, kita sudah sering belajar tentang fotosintesis ya, mau itu di Sekolah Dasar (SD) maupun di Sekolah Menengah Pertama (SMP).

Namun, pada mata pelajaran Biologi kelas 12, kita akan mempelajari proses fotosintesis secara lebih mendalam, sebagai contoh dari anabolisme.

Kira-kira, gimana ya tahap proses fotosintesis itu? Yuk, kita bahas bersama-sama, dimulai dari memahami pengertian fotosintesis terlebih dahulu.

Pengertian Fotosintesis

Oke, Sobat Zenius, sebelum kita meluncur ke pengertian fotosintesis, gue mau memastikan dulu apakah elo sudah familiar sama yang namanya anabolisme.

Di mata pelajaran Biologi kelas 12 itu, elo belajar yang namanya katabolisme dan anabolisme. Dua-duanya berhubungan dengan pengubahan molekul.

Bedanya, mereka itu seperti berlawanan. Kalau katabolisme itu memecah molekul kompleks menjadi sederhana. Anabolisme justru membentuk molekul kompleks dari molekul sederhana.

Nah, fotosintesis merupakan salah satu contoh anabolisme. Makanya, kita mempelajari proses fotosintesis di Bab Anabolisme.

Hmm, mengapa proses fotosintesis digolongkan menjadi reaksi anabolisme ya? Kita tahu bahwa reaksi anabolisme itu berhubungan dengan senyawa sederhana yang kemudian menjadi senyawa lebih kompleks.

Ada reaksi tersebut pada fotosintesis, ketika senyawa sederhana seperti karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) menjadi senyawa kompleks seperti glukosa (C6H12O6).

Selain glukosa, oksigen yang sangat krusial bagi kehidupan makhluk hidup juga merupakan hasil fotosintesis, lho.

Sampai sini, sudah jelas ya kenapa fotosintesis itu contoh reaksi anabolisme. Selanjutnya, apa yang dimaksud dengan fotosintesis? Gampangnya, fotosintesis itu ketika tumbuhan mengubah karbon dioksida dan air menjadi karbohidrat. 

Benar, kan? Itu yang selama ini kita pelajari di sekolah ketika SD dan SMP. Tentunya, tumbuhan memanfaatkan bantuan dari cahaya matahari untuk proses fotosintesis ya. 

Nah, pada kelas 12, kita mempelajari tahap fotosintesis dengan lebih detail. Kita bahkan mempelajari bagian-bagian dari tumbuhan yang berperan dalam proses fotosintesis.

Oleh karena itu, mari kita bedah proses fotosintesis di bagian selanjutnya.

Baca Juga: Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan – Materi Biologi Kelas 12

Proses Fotosintesis

Tadi kita sudah tahu bahwa fotosintesis merupakan pembentukan molekul glukosa dari karbon dioksida dan air, dengan bantuan energi dari cahaya matahari. 

Berikut ini gambar proses fotosintesis secara umum.

Dari gambar tersebut, belum jelas ya di mana proses fotosintesis terjadi. Tempat berlangsungnya proses fotosintesis pada tumbuhan adalah pada bagian daun.

Sebenarnya, proses fotosintesis itu terjadi di organ dengan sel yang mengandung kloroplas. Nah, kebetulan pada tumbuhan, kloroplas tersebut ada pada sel di daun.

Perlu diketahui, bahwa organisme yang mampu melakukan fotosintesis disebut sebagai organisme fotoautotrof. 

Sebenarnya, nggak cuma tumbuhan ya yang bisa melakukan fotosintesis. Organisme lain yang memiliki kloroplas (yang memuat klorofil di dalamnya) seperti alga dan cyanobacteria, yang juga mampu melakukan fotosintesis, juga disebut sebagai organisme fotoautotrof.

Lalu, bagaimana proses fotosintesis terjadi? Proses fotosintesis bisa dibagi menjadi dua proses utama, yaitu reaksi terang (atau fotofosforilasi) dan reaksi gelap (atau siklus Calvin).

Di bagian selanjutnya, kita akan membahas reaksi terang dan reaksi gelap satu per satu. Mari meluncur …

Baca Juga: 6 Jenis Jaringan Tumbuhan – Materi Biologi Kelas 11

Reaksi Terang Fotosintesis

Wih, apa nih reaksi terang? Kenapa namanya terang ya?

Simpelnya, reaksi terang (fotofosforilasi) itu merupakan penangkapan cahaya, Sobat Zenius. Nah, reaksi ini bergantung pada cahaya matahari, makanya disebut reaksi terang.

For your info, reaksi terang disebut juga sebagai light dependent reaction dalam bahasa Inggris. Pada reaksi terang, terjadi perubahan energi dari matahari menjadi energi kimiawi.

Oh ya, reaksi terang pada fotosintesis terjadi di membran tilakoid kloroplas (grana). Catat ya, guys! Ini sering ditanyakan di ujian, lho.

Untuk mempermudah pemahaman elo akan reaksi terang, coba elo lihat ilustrasi di bawah ini.

Seperti yang bisa kita lihat di atas, proses reaksi terang dalam fotosintesis akan menghasilkan ATP (Adenosine Triphosphate), NADPH (Nikotinamid Adenin Dinukleotid Fosfat), dan O2. Nantinya, ATP dan NADPH akan digunakan di reaksi gelap.

Untuk pembahasan yang asyik dan mantap mengenai reaksi terang, gue rekomendasikan elo untuk nonton video materi Zenius di bawah ini, ya.

Video: Reaksi Terang: Cara Tanaman Menangkap Cahaya

Gimana, menarik banget kan videonya? Penjelasannya juga mudah banget dipahami. Anyway, elo tahu nggak sih, ada sebuah eksperimen yang membuktikan bahwa tumbuhan membutuhkan cahaya, serta bahwa tumbuhan menghasilkan oksigen, lho.

Nama eksperimen ini adalah Eksperimen Ingenhousz, yang diambil dari nama ilmuwan Jan Ingenhousz. 

Oke deh, Sobat Zenius, sekarang kita sudah tahu apa itu reaksi terang. Kita juga tahu, bahwa reaksi terang menghasilkan energi dalam bentuk ATP dan NADPH yang akan digunakan di reaksi gelap.

Selanjutnya, kita bahas soal reaksi gelap, yuk!

Reaksi Gelap Fotosintesis

Kalau tadi reaksi terang disebut sebagai light dependant reaction, reaksi gelap itu disebut light independent reaction.

Dari situ, kita tahu bahwa reaksi gelap atau yang biasa disebut Siklus Calvin ini nggak bergantung pada cahaya matahari dan terjadi di stroma kloroplas.

Pada hakikatnya, Siklus Calvin bertujuan untuk mengubah karbon dioksida (CO2) menjadi bahan penyusun glukosa, gliseraldehid-3-fosfat (G3P).

Dalam prosesnya, ada tiga tahap pada siklus ini. Elo bisa melihatnya melalui ilustrasi di bawah ini.

Di situ terlihat jelas ada tiga tahapan, yaitu fiksasi karbon (pengikatan CO2), reduksi (reduksi 3-fosfogliseraldehid (3-PGA) jadi G3P), dan regenerasi (pembentukan ribulosa bifosfat (RuBP)).

Apabila Sobat Zenius ingin pembahasan yang asyik mengenai reaksi gelap, elo bisa nonton video di bawah ini. Recommended banget, deh!

Video: Reaksi Gelap: Cara Tanaman Membuat Gula

Nah, sekarang kita sudah tahu nih bahwa Siklus Clavin merupakan proses pada tumbuhan untuk membuat gula.

Maka, dari pembahasan artikel kali ini, kita bisa simpulkan proses fotosintesis membutuhkan yang namanya sinar matahari, karbon dioksida, dan air untuk “dimasak” di kloroplas daun.

Selain itu, kita juga bisa simpulkan, bahwa proses fotosintesis menghasilkan glukosa sebagai energi untuk kehidupan tumbuhan tersebut, serta oksigen yang sangat penting bagi kita manusia.

Oleh karena itu, penting sekali bagi kita untuk melestarikan hutan dan tumbuhan lainnya. Harapannya, kita bisa terus menjaga sumber energi dan oksigen di Bumi ini.

Sekarang, kita lanjut ke contoh soal ya.

Contoh Soal

Berikut ini contoh soal yang berhubungan dengan proses fotosintesis.

Contoh Soal 1

Apa yang dihasilkan dari proses fotosintesis?

A. Air

B. Kloroplas

C. Mineral

D. Glukosa

Pembahasan

Pada tumbuhan, hasil fotosintesis itu berupa glukosa dan oksigen. Glukosa ini merupakan karbohidrat yang penting untuk kelangsungan hidup tumbuhan tersebut.

Maka, jawaban yang tepat adalah D.

Contoh Soal 2

Dari pilihan jawaban di bawah ini, yang tidak dibutuhkan tumbuhan untuk fotosintesis adalah …

A. Klorofil

B. Air

C. Karbohidrat

D. Cahaya matahari

Pembahasan

Pada proses fotosintesis, tumbuhan membutuhkan air dan karbon dioksida untuk diubah, serta bantuan cahaya matahari sebagai energi. Selain itu, klorofil juga sangatlah penting, karena diperlukan untuk reaksi fotosintesis.

Oleh karena itu, yang nggak dibutuhkan tumbuhan untuk fotosintesis karbohidrat. Soalnya, karbohidrat justru merupakan hasil dari fotosintesis ya, Sobat Zenius.

Maka, pilihan jawaban yang tepat adalah C.

*********

Oke Sobat Zenius, itulah pembahasan singkat mengenai proses fotosintesis. Kalau elo ingin mempelajari materi Biologi lainnya dengan lebih dalam dan asyik, coba deh nonton video materi Zenius dan akses soal-soalnya.

Nggak cuma Biologi, kalau elo langganan paket belajar Zenius elo juga bisa mempelajari materi lainnya bareng tutor asik dan berpengalaman! Yuk, klik gambar di bawah ini untuk dapat pengalaman belajar yang lebih seru!

Pastikan elo log in akun Zenius elo ya supaya bisa akses video dan soalnya. Sampai di sini dulu artikel kali ini, dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!