Pengertian dan tahapan Siklus Calvin

Pengertian dan tahapan Siklus CalvinPengertian dan tahapan Siklus Calvin

Siklus Calvin menghasilkan reaksi yang diperlukan untuk memperbaiki karbon dalam struktur padat untuk pembentukan glukosa dan, pada gilirannya, meregenerasi molekul untuk kelanjutan siklus. Siklus Calvin juga dikenal sebagai fase gelap fotosintesis atau juga disebut fase fiksasi karbon. Siklus Calvin dikenal sebagai reaksi gelap karena tidak tergantung pada cahaya seperti halnya fase pertama atau reaksi terang.

Proses fotosintesis dapat dibagi menjadi dua fase: fotokimia (fase terang) dan kimia (fase gelap). Fase kimia, juga disebut siklus pentosa atau Calvin atau Calvin-Benson, muncul dalam stroma, nama yang diberikan pada matriks kloroplas cair non-klorofil, dan dipelajari oleh ahli biokimia Amerika Utara Melvin Calvin (1911-1997), Andrew Benson (1917-2015) dan James A. Bassham (1922-2012) pada akhir 1940-an. Siklus Calvin terdiri dari serangkaian reaksi yang memperbaiki dan mengurangi karbon dan mensintesis gula sederhana.

Fase terang dikenal karena reaksinya tergantung pada cahaya yang terjadi. Siklus Calvin, atau fase gelap, tidak bergantung pada cahaya secara langsung. Namun, fase gelap tergantung pada fase cahaya, karena atom hidrogen dan energi yang dibutuhkan dalam fase ini masing-masing dipasok oleh NADPH dan ATP, yang berasal dari fase cahaya.

Siklus Calvin memiliki tiga tahap, dan pada akhir setiap putaran dalam siklus itu, senyawa awal, gula yang dikenal sebagai ribulosa 1,5-bifosfat (RuBP), diregenerasi.

Pengertian

Siklus Calvin ini memperbaiki karbon dari karbon dioksida yang diserap dan menghasilkan jumlah elemen dan proses biokimia yang diperlukan untuk menghasilkan gula dan mendaur ulang bahan yang tersisa untuk produksi berkelanjutan.

Siklus Calvin menggunakan energi yang dihasilkan dalam fase cahaya fotosintesis untuk mengikat karbon dari karbon dioksida (CO2) dalam struktur padat seperti glukosa, untuk menghasilkan energi.

Molekul glukosa yang terdiri dari tulang belakang enam-karbon akan diproses lebih lanjut dalam glikolisis untuk fase persiapan siklus Krebs, keduanya merupakan bagian dari respirasi seluler.

Siklus Calvin adalah jalur metabolik yang ditemukan dalam stroma dari kloroplas di mana karbon masuk dalam bentuk CO2 dan keluar dalam bentuk gula. Siklus menghabiskan ATP sebagai sumber energi dan mengkonsumsi NADPH2 saat mengurangi daya untuk menambahkan elektron energi tinggi untuk membuat gula. Ada tiga fase dari siklus. Pada fase 1 (Fiksasi Karbon), CO2 dimasukkan ke dalam gula lima karbon bernama ribulosa bifosfat (RuBP).

Enzim yang mengkatalisis langkah pertama ini adalah RuBP karboksilase atau RuBisCo. Ini adalah protein yang paling berlimpah dalam kloroplas dan mungkin protein yang paling berlimpah di Bumi. Produk dari reaksi adalah enam-karbon menengah yang segera terbagi dua untuk membentuk dua molekul 3-fosfogliserat.

Pada fase 2 (Reduksi), ATP dan NADPH2 dari reaksi cahaya yang digunakan untuk mengkonversi 3-fosfogliserat menjadi gliseraldehida 3-fosfat, prekursor karbohidrat tiga-karbon menjadi glukosa dan gula lainnya. Pada fase 3 (Regenerasi), lebih lanjut ATP digunakan untuk mengubah beberapa dari kumpulan gliseraldehida 3-fosfat kembali ke RuBP, akseptor untuk CO2, sehingga menyelesaikan siklus.

Untuk setiap tiga molekul CO2 yang masuk ke siklus, output bersih adalah satu molekul gliseraldehida 3-fosfat (G3P). Untuk setiap G3P disintesis, siklus menghabiskan sembilan molekul ATP dan enam molekul NADPH2. Reaksi terang mendukung siklus Calvin dengan regenerasi ATP dan NADPH2.

Reaksi siklus Calvin terjadi di stroma yang cair di dalam kloroplas dan di luar tilakoid, tempat fase cahaya terjadi.

Siklus Calvin ini membutuhkan katalisis enzimatik agar berfungsi, yaitu membutuhkan bantuan enzim agar molekul dapat bereaksi satu sama lain. Ini dianggap sebagai siklus karena ada penggunaan kembali molekul.

Apa itu Siklus Calvin

Siklus Calvin, juga dikenal sebagai Siklus Calvin-Benson, adalah serangkaian reaksi redoks bebas cahaya yang terjadi di kloroplas selama fotosintesis dan fiksasi karbon yang akan mengubah karbon dioksida menjadi gula glukosa. Selanjutnya, siklus ini 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. Tempat reaksi ini terjadi 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), memakai atribusi untuk penemunya: Melvin Calvin, James Bassham, dan Andrew Benson.

Calvin, Bassham, dan Benson menemukan siklus ini 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 penyerapan Karbon Dioksida di atmosfer untuk dikonversi menjadi senyawa organik seperti karbohidrat.

Kelompok Calvin menunjukkan hasil yang menunjukkan bahwa sinar matahari bertindak pada klorofil 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 Reaksi Siklus Calvin

Siklus Calvin membutuhkan enam putaran untuk membuat molekul glukosa yang terdiri dari struktur utama enam karbon.

Siklus Calvin terdiri atas dua tahap reaksi, yaitu reaksi terang akan menghasilkan produk akhir berupa ATP dan NADPH2 dan reaksi gelap akan menghasilkan gula (karbohidrat), kedua reaksi tersebut terjadi dalam kloroplas yang terdapat di dalam daging daun (mesofil). Tahapan reaksi siklus Calvin adalah karboksilasi, reduksi dan regenerasi sebagai berikut.tahapan Siklus Calvin

Gambar Siklus Calvin

1. Karboksilasi

Dalam tahapan Fiksasi CO2 atau Karboksilasi, CO2 diikat (fiksasi) oleh senyawa rebulosa bifosfat (RuBP) yang memiliki atom C sebanyak 5 (C-5), karena hanya mengikat satu atom C (C-1) maka terbentuk senyawa RuBP dengan atom C sebanyak 6 (C-6) dalam keadaan yang tidak stabil dan pecah menjadi 2 senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P).

Pada tahap fiksasi karbon dari siklus Calvin, CO2 (karbon dioksida) bereaksi ketika dikatalisis oleh enzim RuBisCO (ribulosa-1,5-bifosfat karboksilase / oksigenase) dengan molekul RuBP (ribulosa-1,5- bisphosphate) dari lima karbon.

Dengan cara ini, molekul dari struktur utama enam-karbon terbentuk, yang kemudian dibagi menjadi dua molekul 3-PGA (asam 3-fosfogliserat) masing-masing dari tiga karbon.

2. Reduksi

Selanjutnya 2 senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P) bereaksi dengan ATP, membentuk asam fosfogliseraldehid yang masih berikatan dengan H2 berasal dari NADPH2. Siklus reaksinya harus berjalan 3 kali, baru terbentuk hasil akhir yaitu 6 senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P).

Dalam reduksi siklus Calvin, dua molekul 3-PGA dari fase sebelumnya mengambil energi dari dua ATP dan dua NADPH yang dihasilkan selama fase cahaya fotosintesis untuk mengubahnya menjadi molekul G3P atau PGAL (glyceraldehyde 3-phosphate). tiga karbon.

3. Regenerasi

Regenerasi atau pembentukan kembali senyawa rebulosa bifosfat (RuBP) digunakan untuk mengikat CO2. Pembentukan kembali senyawa rebulosa bifosfat (RuBP) dan pecah menjadi 2 senyawa (G3P) bereaksi dengan ATP membentuk asam fosfogliseraldehid dan NADPH2. Siklus reaksinya berjalan 3 kali, dan kembali regenerasi lagi. Jadi untuk membentuk 1 molekul glukosa maka dibutuhkan sebanyak 6 kali siklus (siklus Calvin) dengan menangkap sebanyak 6 molekul 6CO2, reaksinya sebagai berikut.

6CO2 + 6H2O ———> C6H12O6 + 6O2

Tujuan Siklus Calvin – Karbon Dioksida dan Air Dikonversi menjadi Glukosa

Dalam arti yang paling umum, fungsi utama dari siklus Calvin adalah membuat kebutuhan produk tanaman organik, menggunakan produk dari Reaksi terang fotosintesis (ATP dan NADPH), Produk ini termasuk glukosa, gula yang dibuat menggunakan karbon dioksida dan air, dan juga protein (menggunakan nitrogen tetap dari tanah) dan lipid (misalnya, lemak dan minyak).

Ini adalah fiksasi karbon, atau ‘memperbaiki’ karbon anorganik menjadi molekul organik yang dapat digunakan oleh tumbuhan:

3 CO2 + 6 NADPH + 5 H2O + 9 ATP → gliseraldehida-3-fosfat (G3P) + 2 H + + 6 NADP + + 9 ADP + 8 Pi (Pi = fosfat anorganik)

Enzim kunci untuk reaksi adalah RuBisCO. Meskipun sebagian besar teks hanya mengatakan siklus membuat glukosa, siklus Calvin sebenarnya menghasilkan molekul 3-karbon, yang akhirnya diubah menjadi gula heksosa (C6), glukosa.

Siklus Calvin adalah seperangkat reaksi kimia bebas cahaya, sehingga Anda mungkin juga mendengarnya disebut sebagai Reaksi Gelap. Ini tidak berarti siklus Calvin hanya terjadi dalam kegelapan – itu maksudnya tidak memerlukan energi dari cahaya untuk reaksi terjadi.

Produk dari siklus kalvin

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 terang. 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 tahap.

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.

Kesimpulan

Untuk menjumlahkan proses dan produk dari siklus Calvin, persamaan kimia keseluruhan fase adalah sebagai berikut:

3 CO2 + 6 NADPH + 5 H2O + 9 ATP → G3P + 2 H+ + 6 NADP+ + 9 ADP + 8 Pi (Pi singkatan dari fosfat anorganik)

Diperlukan enam putaran siklus untuk menghasilkan satu molekul glukosa. Seperti disebutkan sebelumnya, kelebihan G3P yang dihasilkan oleh reaksi dapat digunakan untuk membentuk karbohidrat lain tergantung pada kebutuhan tanaman.

Siklus Calvin menghasilkan dalam enam putaran molekul glukosa karbon enam dan meregenerasi tiga RuBP yang lagi-lagi akan dikatalisis oleh enzim RuBisCo dengan molekul CO2 untuk memulai kembali siklus Calvin.

Siklus Calvin membutuhkan enam molekul CO2, 18 ATP dan 12 NADPH yang diproduksi dalam fase cahaya fotosintesis untuk menghasilkan satu molekul glukosa dan meregenerasi tiga molekul RuBP.

Comments

No comments yet. Why don’t you start the discussion?

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *