REAKSI GELAP FOTOSINTESIS - CALVIN BENSON

Sore ini akan saya postingkan proses metabolisme Fotosintesis secara detail dan mudah khususnya peoses Reaksi gelap dengan penjelasan yang sederhana namun tidak memgurangi maknanya hehe 
Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. 
Hal yang sama pada proses metabolisme pada reaksi biokimia ini perlu anda hafalkan : bahan , produk , energi , suasana, tempat berlangsung , tahap dan proses sehingga memudahkan OK

1. Bahan : CO2 (Carbon dioksida) 
2. Produk : Glukosa (C6 H12O6) yang nanti disimpan jadi amilum
3. Energi : NADPH2 dan ATP hasil dari reaksi Terang
4. Enzim : Rubisco Enzim yang terlibat dalam Fiksasi
5. Tempat : Stroma bagian dari Kloroplast 
6. Langkah : Fiksasi - Reduksi - Regenerasi dan Sintesis  

Tahapan itu yaitu :

1. Fiksasi ( pengikatan ) Pengikatan CO2 oleh RuBP /RDP ( Ribulosa Bi Phosphat ) dibantu Enzim RuBisCo
2. Reduksi ( Reaksi yang memerlukan H+)) Pembentukan PGA menjadi PGAL dengan menggunakan ion H+ pada NADPH menjadi NADP dan Phosphat dari penguraian ATP menjadi ADP
3. Regenerasi (pembentukan kembali) terjadi regenerasi senyawa RuBP dari sebagian besar PGAL yang telah dibentuk dari PGA sehingga RuBP tidak pernah habis meskipun sudah mengikat CO2 menjadi PGA
4. Sintesa ( pembentukan ) Glukosa dari PGAL, perlu diketahui satu molekul Glukosa dibentuk dari 2 PGAL.

• OK ye , begini uraian detailnya

• Dalam Sintesis Glukosa hanya sebagian PGAL (PhospoGliserAldehid ) yang dijadikan Glukosa dan sisa PGAL lainya untuk regenerasi, 2 molekul PGAL yang dijadikan 1 molekul Glukosa ,siasanya  10 PGAL untuk dijadikan RuBP , Karena 10 mol PGAL mempubyai 30 atom C maka bisa membentuk lagi 6 molekul RuBP yang mempunyai 5 atom C  
• Fotosintesis memerlukan 6 mol CO2 yang hanya mempunyai 1 atom Carbon untuk dibentuk menjadi 1 molekul Glukosa dengan 6 atom C (C6H12O6) 
• Proses Fotosintesis karena bertujuan membentuk Glukosa maka perlu 12 atom H itu bisa didapatkan dari H yang terikat pada koenzim NADP yang ada di daun yang diperoleh dari reaksi terang berupa 12 mol NADPH) OK  

Reaksi Gelap Calvin Benson

• Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya / foton
• Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma.
• membutuhkan enzim Rubisco untuk Fiksasi ( atau enzim RuBP karboksilase / oksigenase)
• Energi reaksi gelap adalah ATP dan NADPH2, yang dihasilkan dari reaksi terang
• ATP dihasilkan oleh Photosistem I (P 700) dan NADPH2 dijhasilkan oleh Photosystem II (P 680) bersama Oksigen 
• Bahan CO₂, yang berasal dari udara bebas ditransportasikan secara difusi lewat stomata ke palisade kemudian di transportasikan ke stroma.
• Bagaiamana dengan tanaman C4 yang tidak terdapat Palisade hanya ada jaringan parenkim Spons sperti pada monokotil tebu jagung ? lihat diblog ini Fotosintesis tanaman C4 
• Reaksi Gelap Berjalan dengan 3 tahap Fiksasi , Reduksi , Regenerasi - dan 1 tahap pasti Sintesa Glukosa sebagai energi kima yang tersmpan dari energi cahaya) 
• Dari reaksi gelap ini, dihasilkan atau disintesa glukosa (C₆H₁₂O₆),
• Glukosa ini sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme / Respirasi
• OK

• Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.
• Proses diawali dengan fiksasi  CO2 oleh RuBP dengan bantuan enzim Rubisco menjadi senyawa dengan 6 atom C labil yang akan pecah menjadi PGA dengan 3 atom C 

• RuBP adalah substansi penting dalam awal proses Reaksi gelap
• RuBP ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat.
• Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP).
• Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO₂ dalam reaksi gelap. (lihat gambar)
• Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

• Pada fase fiksasi, 6 molekul Ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO₂ dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil mudah lepas 
• 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA).
• Catatan dengan terbentuknya PGA yang beratom C3 inilah maka tanaman yang melakukan fotosintesis menhasilkan PGA pada fiksasi kemdian disebut tanaman C3 (hehe)
• Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat dari penguraian 12 ATP menjadi 12 ADP , dan membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat).
• Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini mendapatkan ion H⁺ dari dari rduksi NADPH2 , yang kemudian berubah menjadi NADP⁺
• ATP dan NADPH yang digunakan berasal dari produk reaksi terang itu sebanyak masing masing 12 ATP dan 12 molekul NADPH
• Oleh karena itulah terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C.
• Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C₆H₁₂O₆).
• 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat.(RDP/RuBP)
• Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi ribulosa difosfat (RDP),
• RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO₂ lagi , begitu setrusnya.

Jadi Produk Reaksi gelap yang diberikan dari reaksi gelap utuk reaksi terang adalah :

1. NADP 
2. ADP  

Sedang produk reaksi terang yang diberikan ke reaksi Gelap adalah :

1. NADPH 
2. ATP 

OK

SEKEDAR LATIHAN

SOAL
1. Reaksi gelap pada fotosintesis dinamakan demikian karena…
a. tidak dapat berlangsung siang hari
b. berlangsung di tempat gelap
c. tidak memerlukan energi cahaya
d. terjadi terutama malam hari
e. proses yang belum dapat dijelaskan
pembahasan :Reaksi gelap fotosintesis terjadi di stroma. Disebut reaksi gelap karena dalam reaksi ini tidak diperlukan energi cahaya.Energinya dari reaksi terang berupa ATP dan NADPH

Jawab : C

2. Yang tidak diperlukan untuk proses fotosintesis adalah…
a.air
b.oksigen
c. karbon dioksida
d.sinar matahari
e. klorofil

pembahasan :
Oksigen tidak diperlukan untuk fotosintesis.
Jawab : B

3. Faktor yang tidak berpengaruh dalam meningkatkan aktivitas fotosintesis yaitu...
a. penambahan intensitas sinar merah
b. penambahan konsentrasi CO2
c. penambahan konsentrasi O2 udara
d. suhu optimum fotosintesis
e. penambahan intensitas sinar violet

pembahasan :
Kecepatan fotosintesis dapat berubah, tergantung pada faktor lingkungan dan ketersediaan bahan baku fotosintesis (CO2 dan H2O) juga sinar matahari yang berperan dalam reaksi terang, yaitu merah dan violet. Suhu optimum penting untuk tercapainya kecepatan fotosintesis maksimum. Penambahan kadar O2 udara tidak mempengaruhi kecepatan fotosintesis.

Jawab : C

4 Pada fotosintesis, reaksi pengikatan CO2 berlangsung di dalam...
a. klorofil
b. kloroplas
c. amiloplas
d. sitoplasma
e. stomata

pembahasan :

Pada fotosintesis, proses pengikatan CO2 memerlukan klorofil. Klorofil terdapat dalam plastida yang disebut kloroplas.

Jawab : B

5. Tumbuhan yang sebagian bahan baku untuk berfotosintesis diambil dari tumbuhan inangnya disebut...
A. parasit fakultatif
B. semiparasit
C. euparasit
D. saprofit
E. autotrof

Tumbuhan parasit dibedakan atas :
1. parsit fakultatif : tumbuhan yang dapat bersifat parasit atau saprofit
2. parasit obligat

• euparasit (parasit sungguh)
• semiparasit (1/2 parasit) : berklorofil, CO2, diambil sendiri, H2O, diambil dari tumbuhan lainnya, contohnya benalu.

3. hiperparasit : parasit pada tumbuhan parasit

Jawab : B

6. Pada reaksi terang fotosintesis dihasilkan...
A. NADPH2, ATP, dan glukosa
B. NADPH2, ATP dan O2
C. ATP, O2, RDP
D. NADPH2, APG, H2O
E. RDP, APG, NADP+

Pembahasan :

reaksi terang fotosintesis yang berlangsung di grana menghasilkan Oksigen, ATP, dan NADPH2.

Jawab : B

7. Pada foosintesis nonsiklik terjadi pemecahan molekul air yang membebaskan oksigen dan hidrogen yang diikat oleh molekul akseptor. Berikut ini manakah yang merupakan akseptor hidrogen?
A. Flavin Adenin Dinukleotida (FAD)
B. Nikotinamin Adenin Dinukleotida (NAD)
C. Nikotinamin Adenin Dinukleotida Phosphat (NADP)
D. Asam phospoenolpiruvat (PEP)
E. Ribulose diphosphat (RDP)

Pembahasan :

2H+ dari fotolisis H2O akan diikat oleh akseptor hidrogen NADP menjadi NADPH2.

Jawab : C


8. Percobaan dengan oksigen radioaktif menunjukkan bahwa waktu fotosintesis...
a.semua molekul air digunakan untuk berfotosintesis
b. semua O2 yang dikeluarkan berasal dari CO2
c. semua O2 yang dikeluakan beasal dari H2O
d. O2 yang dikeluarkan berasal dari CO2 dan H2O
e. yan keluar, keluar melalui epidermis daun

Pembahasan :

Percobaan Ruben dan Carmen membuktikan bahwa O2 yang dilepaskan dalam fotosintesis berasal dari H2O yang diberi unsur radioaktif.

Jawab : C

9. Tempat energi cahaya berubah menjadi energi kimia dalam sel berlangsung dalam organel...
a.mitokondria
b. nukleus
c. ribosom
d. kloroplas
e. stomota

pembahasan :

Fotosintesis berlangsung pada kloroplas. Kloroplas termasuk plastida yang berwarna hijau.

Jawab : D

10. Oksigen yang dihasilkan pada fotosintesis terbentuk pada...
a. reaksi terng saat fotolisis berlangsung
b. reaksi terang saat sensibilitas
c. reaksi gelap saat berlangsung oksidasi CO2
d. reaksi gelap saat berlangsung fiksasi oksidasi
e.reaksi gelap saat pengubahan gliseraldehid 3-P menjadi glukosa

pembahasan :

Oksigen yang dihasilkan pada fotosintesis berasal dari fotolisis H2O menjadi 2e- + ½ O2 + 2H+. Fotolisis sama dengan reaksi terang yang berlangsung di grana.

Jawab : A

11. Pada fotosintesis yang berlangsung di dalam kloroplas terjadi proses-proses

1. penguraian air oleh energi cahaya matahari
2. perubahan energi cahaya menjadi energi kimia
3. pengikatan karbon dioksida dari udara
4. pengikatan oksigen dari udara

pembahasan :

pada fotosintesis terjadi proses-proses :

1. reaksi terang : energi cahaya diserap oleh klorofil sehingga teraktifasi menghasilkan elektron , Elektron inilah yang kemudian membentuk ADP menjadi ATP dan NADP mampu menangkap H menjadi NADPH .
NADPH2 terbentuk waktu H2O berfotolisis menjadi H+ + NADP + e- yang berenergi NADPH2

2. reaksi gelap : CO2 +RDP + APG
ALPG enzim C6H12O6

Jawab : A

12. Fungsi klorofil pada proses fotosintesis adalah...
1. CO2 untuk diubah menjadi glukosa
2. membebaskan oksign dari karbohidrat
3. menyerap sinar terutama sinar hijau
4. menyerap energi cahaya untuk diubah menjadi energi kimia

pembahasan :

• fungsi klorofil ialah sebagai donor elektron dan pentransfer energi cahaya menjadi energi kimia (reaksi cahaya) dalam bentuk ATP.
• CO2 diubah menjadi glukosa dengan energi kimia dan enzim.

CO2 + RDP APG
APG + NADPH2 ALPG
ALPG enzim glukosa

* sinar hijau tidak bermanfaat pada proses fotosintesis dan dipantulkan oleh klorofil.

Jawab : D

13. Bila daun hijau disinari cahaya dengan panjang gelombang 700 nm akan menghasilkan...
1. NADPH2
2. oksigen
3. glukosa
4. ATP

Pembahasan :
Jika hanya panjang gelombang 700 nm, maka yang terjadi adalah reaksi terang siklik yang hanya menghasilkan ATP. hal yang menarik PS 1 atau P 700 ini elektronnya berpusat pada P 700 dan berakhir lagi ke P 700 sehingga disebut siklik dan hebatnya ada elektron dari P 700 ini yang terpelanting ke PS 2 sehingga PS 2 elektronnya mampu memecah H2O menjadi O2 dan NADPH

Jawab : D


14. Fotosintesis terutama terjadi di dalam jaringan bunga karang daripada dalam jaringan tiang
SEBAB
Jaringan bunga karang mengandung klorofil lebih banyak dibandingkan jaringan tiang

pembahasan :

Fotosintesis terjadi terutama di jaringan tiang (palisade) karena jaringan tiang berklorofil lebih banyak daripada jaringan bunga karang.

Jawab : E

15. Proses pembentukan karbohidrat dalam sel tumbuhan berlangsung dalam kloroplas
SEBAB
Di dalam kloroplas terdapat klorofil dan enzim yang diperlukan untuk pembentukan karbohidrat.

pembahasan :

Proses pembentukan karbohidrat ialah melalui proses fotosintesis yang berlangsung dengan energi matahari, klorofil, dan enzim. Tempat klorofil adalah plastida yang dinamakan kloroplas.

Jawab : A