Reaksi Terang FotosintesisReaksi terang pada fotosintesis merupakan proses yang membutuhkan cahaya matahari. Proses reaksi terang pada fotosintesis memproduksi ATP dari ADP dan Pi menggunakan energi dari cahaya matahari untuk mengeksitasi melewati elektron transport, yang berperan dalam proses fotosintesis yaitu fotosistem II, sitokrom b6f, fotosistem I, Ferodoxin NADP Reduktase (FNR), ATP sintase, plastoquinon Qb, plastosianin dan feredoxin serta komponennya yaitu foton, molekul klorofil, proton, air (H2O), molekul oksigen (O2), NADP+, ADP and Pi. Proses fotosintesis berlangsung pada tilakoid, 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 disebut grana. Pada reaksi terang, proses fotosintesis sangat bergantung pada cahaya matahari. Cahaya matahari berupa foton yang diambil oleh klorofil untuk fotosintesis yaitu 400-700 nm yang disebut PAR (Photosynthetic Active Radiation), PAR dibuktikan dengan aksi spektro cahaya yang diabsorbsi tumbuhan. Proses fotosintesis terjadi yaitu pertama-tama cahaya matahari yang berupa foton yang diabsorbsi molekul klorofil masuk pada tilakoid sehingga menyebabkan resonansi (bergetar). Setelah itu terjadi eksitasi elektron yaitu elektron mengalami perpindahan ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke Plastoquinon Qb, jika elektron telah berjumlah 2 maka proton akan memasuki plastoquinon Qb juga. Air (H2O) yang diserap tumbuhan dari tanah oleh xylem kemudian dibawa ke daun dan dipecah (fotolisis) : H2O H+OH- O2 H+ + 2eOksigen (O2) hasil fotolisis keluar dari tumbuhan melalui stomata.Plastoquinon Qb menuju ke Sitokrom b6f lalu melepaskan elektron dan proton, elektron ditransfer ke fotosistem I melalui plastosianin. Foton masuk ke fotosistem I untuk melanjutkan proses dan terjadi resonansi serta terjadi eksitasi electron , kemudian elektron ditransfer lagi menuju ke Feredoxin NADP Reduktase (FNR) dengan bantuan Feredoxin, dua elektron pada FNR dan berikatan dengan NADP+, 1 proton atau H+ hasil fotolisis H2O membentuk NADPH yang setara dengan energi 3 ATP. ATP terbentuk dari ADP dan Pi. Input dari reaksi terang fotosintesis yaitu Air dan cahaya, sedangkan Output dari reaksi terang fotosintesis adalah NADPH, ATP dan O2. Reaksi Gelap FotosintesisReaksi Gelap merupakan lanjutan dari reaksi terang pada proses fotosintesis. Reaksi gelap adalah proses yang tidak membutuhkan cahaya, namun syaratnya harus ada hasil dari reaksi terang. Hasil reaksi terang yaitu NADPH dan ATP yang berada dalam stroma, hasil reaksi terang tersebut merupakan bahan reaksi gelap serta CO2 yang berasal dari udara bebas. Reaksi gelap terjadi pada stroma, reaksi ini menghasilkan glukosa (C6H12O6). Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson. Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula yang memiliki atom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa bifosfat. Tahapan reaksi siklus Calvin adalah karboksilasi, reduksi dan regenerasi sebagai berikut.Siklus Calvin-BensonMekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa bifosfat karboksilase (RuBP) menghasilkan 6 molekul carbon yang terbagi menjadi 2 molekul carbon membentuk 3-fosfogliserat (PGA). RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+ ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakoid. Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya. Tahap kedua reaksi menggunakan elektron dari NADPH dan beberapa ATP untuk mereduksi CO2, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosfogliseraldehida (3-Pgaldehida). Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan. Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron. Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP. Pada tahap regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP. Untuk setiap tiga giiliran putaran, 5 molekul glyceraldehyde-3-phosphate yang digunakan untuk membentuk kembali 3 molekul ribulosa-1,5-biphosphate. Glyceraldehide-3- phosphate yang tersisa kemudian digunakan untuk membuat glukosa. Untuk membuat 2 molekul glucose phosphate membutuhkan glyceraldehide-3- phosphate, untuk memproduksi glukosa dibutuhkan 6 putaran siklus calvin.

DARK REACTION (CALVIN CYCLE)

Rubisco (Ribulosa-1,5-bisfosfat karboksilase-oksigenase) adalah enzim raksasa yang berperan sangat penting dalam reaksi gelap fotosintesis tumbuhan. Enzim inilah yang menggabungkan molekul ribulosa-1,5-bisfosfat (RuBP, kadang-kadang disebut RuDP) yang memiliki tiga atom C dengan karbondioksida menjadi atom dengan enam C, untuk kemudian diproses lebih lanjut menjadi glukosa, molekul penyimpan energi aktif utama pada tumbuhan. Rubisco merupakan enzim dengan empat gugus polipeptida besar yang mirip dan empat gugus polipeptida kecil yang juga mirip satu sama lain. Ia memiliki dua sisi aktif yang saling bersaing untuk dua reaksi yang bertolak belakang. Sisi karboksilase, yang berfungsi pada fotosintesis, dan sisi oksigenase, yang bertanggung jawab dalam fotorespirasi. Kedua reaksi ini memerlukan RuBP sebagai substratnya.Persamaan dan Perbedaan C3, C4 dan CAMA. Persamaan Sama-sama memerlukan CO2 sebagai bahan untuk proses fotosintesisnya dan glukosa sebagai hasil dari prosesnya. Sama-sama menggunakan siklus Calvin untuk membuat gula dari CO2 Sama-sama menggunakan proses fotorespirasi untuk memfiksasi CO2B. PerbedaanPerbedaan yang mendasar antara tanaman tipe C3, C4 dan CAM adalah pada reaksi yang terjadi di dalamnya.1. Tanaman yang bertipe C3 produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam 3-fosfogliserat atau PGA. Terdiri atas sekumpulan reaksi kimia yang berlangsung di dalam stroma kloroplas yang tidak membutuhkan energi dari cahaya mataharai secara langsung. Sumber energi yang diperlukan berasal dari fase terang fotosintesis. Sekumpulan reaksi tersebut terjadi secara simultan dan berkelanjutan. Memerlukan energi sebanyak 3 ATP. PGAL yang dihasilkan dapat digunakan dalam peristiwa yaitu sebagai bahan membangun komponen struktural sel, untuk pemeliharaan sel dan disimpan dalam bentuk pati.2. Pada tanaman tipe C4 yang menjadi cirinya adalah produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam oksaloasetat, malat, dan aspartat ( hasilnya berupa asam-asam yang berkarbon C4). Reaksinya berlangsung di mesofil daun, yang terlebih dahulu bereaksi dengan H2O membentuk HCO3 dengan bantuan enzim karbonik anhidrase. Memiliki sel seludang di samping mesofil. Tiap molekul CO2 yang difiksasi memerlukan 2 ATP. Tanaman c4 juga mengalami siklus calvin seperti peda tanaman C3 dengan bantuan enzim Rubisko.3. Sedangkan pada tanaman tipe CAM yang menjadi ciri mendasarnya adalah memiliki daun yang cukup tebal sehingga laju transpirasinya rendah. Stomatanya membuka pada malam hari. Pati diuraikan melalui proses glikolisis dan membentuk PEP. CO2 yang masuk setelah bereaksi dengan air seperti pada tanaman C4 difiksasi oleh PEP dan diubah menjadi malat. Pada siang hari malat berdifusi secara pasif keluar dari vakuola dan mengalami dekarboksilasi. Melakukan proses yang sama dengan tanaman C3 pada siang hari yaitu daur Calvin. Melakukan proses yang sama dengan tanaman C4 pada malam hari yaitu daur Hatch dan Slack.