3 Langkah siklus calvin, lokasi dan produk

Semua organisme hidup di Bumi memiliki karbon dalam sistem mereka. Karbon adalah komponen penting yang membentuk molekul kompleks berbagai organisme, termasuk manusia. Kehadiran karbon dalam organisme hidup membedakannya dari unsur anorganik yang senyawanya kekurangan unsur tersebut.

Tanpa karbon, biomolekul seperti karbohidrat tidak akan pernah lengkap. Karbohidrat sangat penting karena berfungsi sebagai energi yang dibutuhkan untuk bahan bakar sel-sel dalam tubuh kita.

Selain itu, unsur ini sangat penting karena tergabung dalam karbon dioksida, gas yang dibutuhkan tumbuhan untuk melanjutkan proses kehidupannya. Hewan menghembuskan napas ini dengan napas masing-masing. Memang, transfer karbon ini melalui karbon dioksida antara hewan dan tumbuhan mendistribusikan karbon di atmosfer. Setelah mengetahui hal ini, Anda seharusnya sudah bertanya-tanya bagaimana karbon terbentuk? Semuanya bermuara pada Siklus Calvin, tahap kedua fotosintesis. Dalam artikel ini, kita akan berkenalan dengan Siklus Calvin, proses yang terlibat pada siklus ini, dan produk yang terbentuk.

siklus calvin

Siklus Calvin, juga dikenal sebagai Siklus Calvin-Benson, mengacu pada serangkaian reaksi redoks bebas cahaya yang terjadi di kloroplas selama fotosintesis dan fiksasi karbon yang akan mengubah karbon dioksida menjadi glukosa gula. Selanjutnya, siklus juga mengacu pada reaksi yang terlibat dalam fotosintesis yang menggunakan energi yang disimpan oleh reaksi yang bergantung pada cahaya untuk membentuk glukosa dan molekul karbohidrat lainnya. Reaksi-reaksi ini lokasinya terletak di stroma kloroplas, wilayah berisi cairan yang ditemukan antara membran bagian dalam kloroplas dan membran tilakoid.

Ada nama lain untuk siklus Calvin. Ini juga disebut sebagai reaksi gelap, siklus C3, atau siklus pentosa fosfat reduktif. Selain itu, ia juga dikenal sebagai Siklus Calvin-Benson-Bassham (CBB), atribusi untuk penemunya: Melvin Calvin, James Bassham, dan Andrew Benson.

Calvin, Bassham, dan Benson menemukan siklus pada tahun 1960 di University of California, Berkeley. Mereka menggunakan radioaktif karbon-14 untuk melacak jejak atom karbon dalam fiksasi karbon. Mereka mampu melacak karbon-14 dari menyerap Karbon Dioksida atmosfernya untuk dikonversi menjadi senyawa organik seperti karbohidrat.

Kelompok Calvin menunjukkan hasil yang menunjukkan bahwa sinar matahari bertindak pada klorofil menjadi tanaman untuk memicu produksi senyawa organik, bukan langsung pada karbon dioksida seperti yang diyakini sebelumnya. Karena penemuan ini, Melvin Calvin memenangkan Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1961.

Tahapan siklus calvin

Sebelum mengidentifikasi berbagai proses yang terlibat dalam siklus Calvin, penting untuk mengidentifikasi tahap-tahap fotosintesis di mana siklus itu menjadi bagian darinya. Fotosintesis didefinisikan sebagai proses di mana tanaman dan organisme lain mengubah energi cahaya menjadi energi kimia yang dapat digunakan menghasilkan energi untuk kegiatan tanaman. Ini melibatkan dua tahap: fase reaksi terang dan fase reaksi gelap.

Di bawah tahap pertama, reaksi kimia akan menggunakan energi dari cahaya untuk menghasilkan NADPH dan ATP. Tahap kedua adalah fase reaksi gelap, di mana air dan karbon dioksida dikonversi menjadi molekul organik. Tahap kedua adalah di mana siklus Calvin masuk.

siklus calvin
siklus calvin

Reaksi siklus Calvin dapat dibagi menjadi tiga tahap primer: tahap fiksasi karbon, tahap reduksi, dan regenerasi molekul awal. Meskipun siklus itu disebut fase reaksi gelap, reaksi yang disebutkan di atas tidak benar-benar terjadi dalam gelap. Sebagai gantinya, mereka membutuhkan pengurangan NADP yang berasal dari tahap pertama.

1. Fiksasi Karbon

Tahap pertama dalam siklus melibatkan memasukkan karbon dari karbon dioksida ke dalam molekul organik. Di bawah fiksasi karbon, molekul karbon dioksida akan bergabung dengan ribulosa-1,5-bifosfat (RuBP), molekul akseptor lima karbon.

Karbon dioksida semacam itu akan memasuki lapisan mesofil daun dengan memasuki stomata. Enzim yang disebut RuBP karboksilase / oksigenase atau rubisco akan mengkatalisis perlekatan karbon dioksida ke RuBP. Proses ini akan menghasilkan senyawa enam karbon.

Tetapi karena senyawa tersebut tidak stabil, ia akan dengan cepat dipecah menjadi dua molekul dari senyawa tiga karbon yang disebut sebagai asam 3-fosfogliserat atau 3-PGA. Karenanya, untuk setiap karbon dioksida yang akan memasuki siklus, dua molekul 3-PGA terbentuk.

2. Reduksi

Tahap reduksi atau tahap kedua dari siklus Calvin membutuhkan ATP dan NADPH. Senyawa ini digunakan untuk mengubah molekul 3-PGA (yang diambil dari tahap fiksasi karbon) menjadi gula tiga karbon yang dikenal sebagai gliseraldehida-3-fosfat atau G3P.

Proses ini berlangsung dalam dua langkah utama. Pada langkah pertama, setiap molekul 3-PGA akan menerima gugus fosfat dari ATP, berubah menjadi 1,3-bisfosfogliserat, molekul ganda terfosforilasi. Ini akan menjadikan ADP sebagai produk sampingan. Di bawah langkah kedua, molekul 1,3-bisphosphogliserat direduksi dengan mendapatkan elektron. Masing-masing molekul akan menerima dua elektron dari NADPH dan kehilangan satu dari gugus fosfatnya. Setelah itu, gliseraldehida 3-fosfat atau G3P, gula tiga karbon, diproduksi.

Langkah kedua dari tahap reduksi menghasilkan fosfat dan NADP + sebagai produk sampingan. Perlu dicatat bahwa tahap reduksi menerima namanya karena NADPH menyumbangkan atau mengurangi elektron menjadi perantara tiga karbon untuk membuat G3P.

3. Regenerasi

Di bawah tahap regenerasi, beberapa molekul G3P akan menghasilkan glukosa sementara yang lain akan didaur ulang untuk meregenerasi akseptor RuBP. Tahap ini akan membutuhkan ATP dan melibatkan serangkaian reaksi yang kompleks.

Tiga molekul karbon dioksida harus memasuki siklus agar satu G3P meninggalkan siklus dan menuju sintesis glukosa, dan menyediakan tiga atom baru karbon tetap. Enam molekul G3P akan diproduksi ketika tiga molekul karbon dioksida akan memasuki siklus. Seseorang akan meninggalkan siklus yang akan digunakan untuk menghasilkan glukosa sementara sisanya akan didaur ulang untuk meregenerasi tiga molekul akseptor RuBP.

Produk dari siklus calvin

Secara umum, produk karbohidrat dari siklus Calvin adalah tiga molekul gula karbon fosfat atau triose fosfat (G3P). Produk yang terbentuk setelah satu putaran siklus Calvin adalah 3 ADP, 2 gliseraldehida-3-fosfat (G3P) molekul, dan 2 NADP +.

Perlu dicatat, bahwa NADP + dan ADP tidak benar-benar produk teknis tetapi mereka diregenerasi dan kemudian digunakan lagi selama reaksi tergantung cahaya. Masing-masing molekul G3P terdiri dari tiga karbon. Agar siklus berlanjut, RuBP atau ribulosa 1,5-bifosfat harus diregenerasi. Oleh karena itu, lima dari enam karbon dari dua molekul G3P digunakan. Dari ini, hanya satu karbon bersih yang dihasilkan yang akan bermain untuk setiap belokan.

Untuk membuat G3P surplus, diperlukan tiga karbon, memungkinkan tiga putaran siklus Calvin. Diperlukan enam putaran siklus untuk membuat molekul glukosa yang dapat dibuat dari dua molekul G3P. Surplus G3P juga dapat digunakan untuk membentuk karbohidrat lain seperti selulosa, sukrosa, dan pati tergantung pada apa yang dibutuhkan tanaman.