Reaksi Terang Dalam Fotosintesis

Reaksi Terang Dalam Fotosintesis - Membahas tentang reaksi terang terlebih dahulu kita harus paham mengenai anabolisme karena melalui anabolisme inilah yang nantinya akan di jelaskan mengenai reaksi terang dan reaksi gelap. Kali ini admin akan fokus pada reaksi terang dahulu. Anabolisme merupakan proses penyusunan molekul organik dari molekul-molekul anorganik yang berlangsung di luar sel tubuh makhluk hidup. Pada proses ini diperlukan energi dari luar tubuh mahkluk hidup, misalnya energi cahaya matahari. Maka dari itulah anabolisme ini dibedakan menjadi dua yaitu fotosintesis yang memakai cahaya matahari langsung dan kemoterapi dengan bantuan energy kimia. Pada proses fotosintesis energi cahaya yang digunakan disebut dengan foton. Organisme yang mampu melakukan fotosintesis hanyalah tumbuhan yang berklorofil. Proses fotosintesis berlangsung dalam dua reaksi yaitu ada reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi Terang Dalam Fotosintesis

Dikatakan sebagai reaksi karena reaksi fotosintesis ini merupakan reaksi yang memerlukan cahaya. Reaksi terang berlangsung di grana (membran tilakoid) yang di dalamnya merupakan tumpukan tilakoid. Dan di dalam tilakoid itu sendiri berupa kantung pipih atau saluran. Reaksi terang biasanya juga disebut dengan reaksi fotolisis, yang artinya adalah reaksi pemecahan molekul air sebagai dampak di tangkapnya energy cahaya matahari oleh fotosistem dalam kloroplas. Yang terjadi pada reaksi ini merupakan perubahan energy cahaya menjadi energy kimia yang berupa ATP dan NADPH_2.Jadi, ada yang namanya kloroplas yang merupakan pabrik kimiawi yang memperoleh tenaga dari matahari. Tilakoid yang berada dalam kloroplas ini mentransformasikan energi cahaya menjadi energi kimia dalam ATP dan NADPH tersebut. Nah, untuk memahami pengubahan ini dengan lebih baik maka pentingnya kita juga harus memahami sifat dari cahaya tersebut.

Sifat Cahaya Matahari

Cahaya merupakan sebentuk energy yang dikenal sebagai energi elektromagnetik disebut juga radiasi elektromagnetik. Model cahaya sebagai gelombang menjelaskan banyak sifat cahaya namun dalam beberapa hal cahaya berperilaku seolah-olah terdiri atas partikel-partikel diskret yang disebut foton. Foton bukanlah objek yang bisa di indrakan, namun bertindak seperti objek masing-masing memiliki kuantitas energi yang tetap. Jumlah energi tersebut berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya yang semakin pendek gelombang maka semakin besar pula energi foto dari cahaya tersebut. Dengan demikian, foton cahaya violet memuat energy hampir dua kali lipat lebih banyak daripada foton cahaya merah.

Walaupun matahari memancarkan seluruh spektrum energi elektromagnetik, atmosfer bertindak seperti jendela penyeleksi yang melewatkan cahaya tampak namun menghalangi sebagian besar radiasi yang lain. Bagian spektrum yang kita lihat “cahaya tampak” juga merupakan radiasi yang menggerakkan fotosintesis.

Ketika cahaya bertemu materi, cahaya mungkin di pantulkan, di teruskan maupun di serap. Zat yang mampu menyerap cahaya tampak di kenal sebagai pigmen. Pigmen-pigmen yang berbeda menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda pula, dan panjang gelombang yang di serap pun menghilang. Kita melihat daun yang berwarna hijau karena klorofil menyerap cahaya violet-biru dan merah sambil meneruskan cahaya dan memantulkan cahaya hijau.

Eksitasi Klorofil Oleh Cahaya

Apa yang sebenarnya terjadi ketika klorofil dan pigmen-pigmen lain menyerap cahaya? warna-warna bersesuaian dengan panjang gelombang yang di serap lenyap dari spektrum yang terdiri dari cahaya yang diteruskan dan dipantulkan, namun energi tidak dapat hilang. Ketika molekul menyerap foton cahaya, satu elektron molekul terangkat ke suatu orbital, tempat elektron tersebut memiliki energi potensial yang lebih banyak. Ketika elektron tersebut berada pada orbital normalnya, molekul pigmen disebut berada pada kondisi dasar. Penyerapan foton mendorong elektron ke orbital yang berenergi lebih tinggi, dan molekul pigmen pun disebut berada dalam kondisi tereksitasi. Foton yang diserap hanyalah yang energinya tepat setara dengan selisih energi antara kondisi dasar dengan kondisi tereksitasi, dan selisih energi ini bervariasi antara satu jenis molekul dengan jenis molekul lain. Dengan demikian, suatu senyawa tertentu hanya menyerap foton yang bersesuaian dengan panjang gelombang spesifik dan itulah alasan mengapa setiap pigmen tersebut memiliki spektrum absorpsi yang khas.

Fotosistem

Molekul klorofil yang tereksitasi oleh penyerapan energi cahaya memberikan hasil yang sangat berbeda dalam kloroplas utuh jika di bandingkan dengan klorofil yang di isolasi. Dalam lingkungan aslinya di membrane tilakoid, molekul klorofil terorganisasi bersama dengan berbagai molekul organik kecil dan protein lainnya menjadi fotosistem. Fotosistem ini tersusun atas suatau kompleks protein yang disebut dengan kompleks pusat-reaksi yang di kelilingi oleh beberapa kompleks pemanen-cahaya. Dalam kloroplas, energy potensial yang direpresentasikan oleh elektron yang tereksitasi tidaklah hilang. Dengan demikian, setiap fotosistem yang merupakan kompleks pusat-reaksi yang dikelilingi oleh kompleks-kompleks pemanen cahaya berfungsi dalam kloroplas sebagai suatu unit. Fotosistem mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, yang pada akhirnya akan di gunakan untuk sintesis gula.

Membran tilakoid di tempati oleh dua tipe fotosistem yang bekerja sama dalam reaksi terang fotosintesis. Nama kedua fotosistem ini adalah fotosistem II (PS II) dan Fotosistem I (PS I). fotosistem I diberi nama demikian karena ditemukan terlebih dahulu, namun fotosintesis II berfungsi pertama kali dalam reaksi terang. Masing-masing fotosistem memiliki kompleks pusat-reaksi yang khas, sejenis tertentu penerima elektron primer yang bersebelahan dengan pasangan khusus molekul klorofil a yang berasosiasi dengan protein spesifik. Pusat-reaksi klorofil a pada fotosistem II dikenal sebagai P680 karena pigmen ini paling bagus menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang 680 nm (di bagian merah pada spektrum). Klorofil a pada kompleks pusat-reaksi fotosistem I disebut P700 karena palin efektif menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang 700 nm (di bagian merah paling kanan dari spektrum). Kedua pigmen ini, P680 dan P700 merupakan molekul klorofil a yang nyaris identic. Akan tetapi, asosiasi pigmen-pigmen tersebut dengan protein yang berbeda dalam membran tilakoid mempengaruhi distribusi elektron pada kedua pigmen dan menyebabkan sedikit perbedaam dalam hal sifat penyerapan cahayanya.

Reaksi Non siklik

Sekarang mari kita lihat bagaiaman kedua fotosistem ini bekerja sama dalam menggunakan energy cahaya untuk menghasilkan ATP dan NADPH, kedua produk utama reaksi terang. Cahaya menggerakkan sintesis ATP dan NADPH dengan cara memberi energi kedua fotosistem yang tertanam dalam membran tilakoid kloroplas. Kunci transformasi energi ini adalah aliran elektron melalui fotosistem dan komponen-komponen molekular lain yang tertanam dalam membran tilakoid. Ini disebut dengan aliran elektron linear yang terjadi selama reaksi terang fotosintesis. Berikut langkah-langkah bagaimana aliran elektron linear selama reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH:

Foton cahaya menumbuk molekul pigmen dalam kompleks pemanen cahaya, mendorong satu elektronnya ke tingkat yang lebih tinggi. Ketika elektron ini jatuh kembali ke kondisi dasarnya, suatu elektron pada molekul pigmen di dekatnya secara bersamaan terangkat ke kondisi tereksitasi. Proses ini berlanjut dengan energi direlay ke molekul-molekul pigmen lain hingga mencapai pasangan molekul klorofil a P680 pada kompleks pusat reaksi PS II. Energi mengeksitasi suatu elektron dalam pasangan klorofil ini ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Elektron tersebut di transfer dari P680 yang tereksitasi ke penerima elektron primer. Kita dapat menyebut bentuk P680 yang di hasilkan yang kehilangan satu elektron sebagai P680⁺.
Suatu enzim mengkatalis pemecahan satu molekul air menjadi dua elektron, dua ion hydrogen, dan satu oksigen. Elektron di suplai satu persatu ke pasangan P680⁺, masing-maisn menggantikan satu elektron yang di transfer ke penerima elektron primer. (P680⁺ adalah agen pengoksidasi biologis terkuat yang di ketahui; ‘lubang’ elektronnya harus di isi. Ini sangat memfasilitasi transfer elektron dari molekul air yang terurai). Atom oksigen segera berkombinasi dengan atom oksigen yang dihasilkan dari pemecahan molekul air lain, menghasilkan O₂.
Masing-masing elektron yang terfotoeksitasi diteruskan dari penerima elektron primer di PS II ke PS I melalui rantai transport elektron yang komponen-komponennya mirip dengan komponen pada rantai transport elektron yang berfungsi pada respirasi selular. Rantai transport elektron antara PS II dan PS I tersusun dari pembawa elektron bernama plastokuinon yang merupakan suatu kompleks sitokrom dan suatu protein yang di sebut plastosianin.
‘kejatuhan’ eksergonik elektron-elektron ini menuju tingkat energi yang lebih rendah menyediakan energy untuk sintesis ATP. Ketika elektron melewati kompleks sitokrom, pemompaan proton memciptakan gradient proton yang kemudian di gunakan dalam kemiosmosis.
Sementara itu, energi cahaya di transfer melalui pigmen-pigmen kompleks pemanen cahaya menuju kompleks pusat reaksi PS I, mengeksitasi satu elektron pada pasangan molekul klorofil a P700 di tempat itu. Elektron yang terfotoeksitasi ini kemudian ditransfer ke penerima elektron primer PS I, menciptakan ‘lubang’ elektron di P700 yang kini kita sebut P700⁺. Dengan kata lain, P700⁺ sekarang dapat bertindak sebagai penerima elektron, menerima elektron yang mencapai dasar rantai transpor elektron dari PS II.
Elektron yang terfotoeksitasi diteruskan dalam serangkaian reaksi redoks dari penerima elektron primer di PS I menuruni rantai transport elektron kedua melalui protein feredoksim. (rantai ini tidak menciptakan gradient proton sehingga tidak menghasilkan ATP).
Enzim NADP⁺ reduktase mengkatalis transfer elektron dari Fd ke NADP⁺. Dua elektron dibutuhkan untuk mereduksi NADP⁺menjadi NADPH. Molekul ini berada pada tingkat energi yang lebih tinggi daripada air, dan elektron-elektronnya lebih mudah tersedia untuk reaksi-reaksi siklus Calvim daripada untuk air.

Serumit apapun langkah-langkah di atas, tetap jangan melupakan fungsinya. Reaksi terang menggunakan tenaga surya untuk menghasilkan ATP (yang menyediakan energi kimia) dan NADPH (yang menyediakan tenaga pereduksi) bagi reaksi penyintesis karbohidrat dalam siklus Calvin nantinya. Sekian dari trendilmu. Semoga bermanfaat!

Baca juga Reaksi Gelap Fotosintensis (Siklus Calvin)

Reaksi Terang Dalam Fotosintesis