Reaksi Terang: Tahap Pertama Fotosintesis yang Menghasilkan Energi dan Oksigen

Anabolisme adalah proses pembentukan senyawa organik kompleks dari senyawa organik sederhana dengan memerlukan energi. Salah satu contoh anabolisme adalah fotosintesis, yaitu proses pembuatan glukosa dari karbon dioksida dan air dengan bantuan cahaya matahari. Fotosintesis terdiri dari dua tahap utama, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Dalam artikel ini, kita akan membahas lebih lanjut tentang reaksi terang dalam anabolisme.

Apa itu Reaksi Terang?

Reaksi terang adalah tahap pertama dari fotosintesis yang terjadi di dalam kloroplas. Reaksi terang membutuhkan cahaya matahari sebagai sumber energi untuk menghasilkan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat) yang akan digunakan pada tahap selanjutnya, yaitu reaksi gelap. Reaksi terang juga menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan dari pemecahan molekul air.

Bagaimana Mekanisme Reaksi Terang?

Reaksi terang melibatkan dua jenis kompleks protein yang disebut fotosistem, yaitu fotosistem I (PSI) dan fotosistem II (PSII). Fotosistem adalah kumpulan pigmen dan molekul lain yang dapat menyerap cahaya dan mentransfer energinya ke pusat reaksi. Pusat reaksi adalah tempat terjadinya transfer elektron dari molekul donor ke molekul aseptor.

Reaksi terang dapat dibagi menjadi dua jalur, yaitu jalur siklik dan jalur non-siklik. Jalur siklik hanya melibatkan PSI, sedangkan jalur non-siklik melibatkan PSII dan PSI secara berurutan. Berikut adalah uraian singkat tentang kedua jalur tersebut:

  • Jalur siklik: Dalam jalur ini, elektron yang dilepaskan dari pusat reaksi PSI akan kembali ke PSI setelah melewati rantai transpor elektron. Rantai transpor elektron adalah sekumpulan molekul yang dapat menerima dan melepaskan elektron secara berurutan. Dalam proses ini, energi yang dilepaskan oleh elektron akan digunakan untuk menggerakkan pompa proton yang akan memindahkan proton dari stroma (ruang antara membran dalam kloroplas) ke lumen tilakoid (ruang dalam membran tilakoid). Perbedaan konsentrasi proton antara lumen tilakoid dan stroma akan menciptakan gradien elektrokimia yang akan menggerakkan sintesis ATP oleh enzim ATP sintase. ATP sintase adalah enzim yang dapat menggabungkan ADP (adenosin difosfat) dan fosfat untuk membentuk ATP. Jalur siklik hanya menghasilkan ATP tanpa menghasilkan NADPH atau oksigen.
  • Jalur non-siklik: Dalam jalur ini, elektron yang dilepaskan dari pusat reaksi PSII tidak akan kembali ke PSII, tetapi akan menuju ke PSI melalui rantai transpor elektron. Rantai transpor elektron dalam jalur ini sama dengan rantai transpor elektron dalam jalur siklik, tetapi memiliki molekul tambahan yang disebut plastoquinon (PQ), sitokrom b6f (Cyt b6f), dan plastosiyanin (PC). Dalam proses ini, energi yang dilepaskan oleh elektron juga akan digunakan untuk menggerakkan pompa proton dan sintesis ATP seperti dalam jalur siklik. Namun, ada perbedaan penting dalam jalur non-siklik, yaitu:
    • Elektron yang dilepaskan dari pusat reaksi PSII akan digantikan oleh elektron dari molekul air yang dipisahkan oleh kompleks oksigen-evolusi (OEC) di PSII. OEC adalah kumpulan empat atom mangan, satu atom kalsium, dan beberapa atom oksigen yang dapat memecah molekul air menjadi elektron, proton, dan oksigen. Oksigen yang dihasilkan akan dilepaskan ke atmosfer sebagai produk sampingan.
    • Elektron yang dilepaskan dari pusat reaksi PSI tidak akan kembali ke PSI, tetapi akan ditransfer ke molekul NADP+ (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat) oleh enzim ferredoksin-NADP+ reduktase (FNR) di stroma. FNR adalah enzim yang dapat mengurangi NADP+ menjadi NADPH dengan menggunakan elektron dari ferredoksin (Fd), yaitu molekul aseptor elektron akhir dari PSI. NADPH yang dihasilkan akan digunakan pada tahap reaksi gelap untuk membantu pembentukan glukosa.

Jalur non-siklik menghasilkan ATP, NADPH, dan oksigen.

Apa Pentingnya Reaksi Terang dalam Anabolisme?

Reaksi terang adalah penting dalam anabolisme karena:

  • Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia yang dapat digunakan oleh sel. Energi kimia ini tersimpan dalam bentuk ATP dan NADPH yang merupakan sumber energi utama untuk reaksi gelap.
  • Reaksi terang menghasilkan oksigen yang merupakan gas penting bagi kehidupan di bumi. Oksigen dapat digunakan oleh sel untuk respirasi aerobik, yaitu proses pemecahan glukosa menjadi energi dengan menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron akhir. Respirasi aerobik juga menghasilkan karbon dioksida yang dapat digunakan oleh sel untuk fotosintesis.

Kesimpulan

Reaksi terang adalah tahap pertama dari fotosintesis yang terjadi di dalam kloroplas dengan memerlukan cahaya matahari sebagai sumber energi. Reaksi terang menghasilkan ATP, NADPH, dan oksigen yang akan digunakan pada tahap reaksi gelap untuk membentuk glukosa. Reaksi terang melibatkan dua jenis fotosistem, yaitu PSI dan PSII, yang dapat beroperasi secara siklik atau non-siklik. Reaksi terang adalah penting dalam anabolisme karena mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen.