9
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui
respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas.
Pada respirasi, gula glukosa dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia Cleon dan Frank,
1995. Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut
klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. Klorofil menyerap cahaya yang
akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi
dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan
melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya
dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan Cleon dan
Frank, 1995.
2.3.1. Reaksi Terang
Reaksi terang merupakan langkah-langkah fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi kimiawi. Cahaya yang diserap oleh klorofil
menggerakan transfer elektron dan hidrogen dari air ke penerima akseptor yang disebut NADP
+
nikotinamida adenin dinukleotida fosfat, yang menyimpan
10
elektron berenergi ini untuk sementara. Air terurai dalam proses ini, sehingga reaksi terang fotosintesislah yang melepas O
2
sebagai produk samping Cleon dan Frank, 1995.
Akseptor elektron reaksi terang NADP
+
berfungsi sebagai pembawa elektron daam respirasi seluler. Reaksi terang menggunakan energi matahari
untuk mereduksi NADP
+
menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang elektron bersama dengan nukleus hidrogen, atau H
+
. Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan memberi energi bagi penambahan gugus fosfat pada
ADP, suatu proses yang disebut fotofosforilasi Sandra Hermanto, 2007.
2.3.2. Reaksi Gelap Siklus Calvin
Siklus Calvin disebut juga sebagai reaksi gelap atau reaksi yang tidak tergantung kepada cahaya, karena tidak satu pun langkah dalam siklus Calvin
membutuhkan cahaya secara langsung Cleon dan Frank, 1995. Siklus Calvin terjadi di dalam stroma. Siklus ini berawal dengan
pemasukan CO
2
ke dalam molekul organik yang telah disiapkan dalam kloroplas. Pemasukan awal karbon ini ke dalam senyawa organik dikenal sebagai fiksasi
karbon. Siklus Calvin kemudian mereduksi karbon terfiksasi ini menjadi karbohidrat melalui penambahan elektron. Tenaga pereduksi ini berasal dari
NADPH, yang memperoleh elektron berenergi dalam reaksi terang. Untuk mengubah CO
2
menjadi karbohidrat, siklus Calvin juga membutuhkan energi kimiawi dalam bentuk ATP, yang juga dihasilkan oleh reaksi terang Tjahyadi
Purwoko, 2007. Secara umum reaksi pada siklus Calvin terdiri dari tiga fase utama, yaitu fase fiksasi proses karboksilasi, fase reduksi, dan fase regenerasi.
11
Fase fiksasi karboksilasi melibatkan penambahan CO
2
dan H
2
O ke ribulosa bisfosfat RuBP untuk membentuk dua molekul 3-fosfogliserat 3-PGA untuk
setiap CO
2
. pada tahap pertama RuBP mengalami dehidrogenasi menjadi enolat anion. Struktur enolat inilah yang kemudian menerima CO
2
. Karbon dioksida terikat pada atom karbon nomor dua CO
2
bertanda , sehingga menghasilkan senyawa enolat C
6
. Hidrolisis enolat C
6
menjadi 2 molekul 3-PGA. Karboksilasi ribulosa bisfosfat dikatalisis oleh ribulosa 1,5-bisfosfat karboksilase.
CO
2
+ RuBP + H
2
O 2 3-PGA
CH
2
OPO
3
H
-
CH
2
OPO
3
H
-
C = O C OH
Mg
2+
H C OH C O
-
H C OH H
+
H C OH CH
2
OPO
3
H
-
CH
2
OPO
3
H
-
Ribulosa bisfosfat Enolat anion
C O
2
H
2
O +
Gambar 1. Fase fiksasi karboksilasi Sumber : Cleon dan Frank, 1995..
O
CH
2
OPO
3
H
-
H C OH COOH
3-PGA
CH
2
OPO
3
H
-
C C OH
C O H C OH
CH
2
OPO
3
H
-
CH
2
OPO
3
H
-
H C OH COOH
3-PGA
12
Pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi sebuah gugus aldehid dalam 3-fosfogliseraldehid. Pada tahap ini 3-PGA mengalami fosforilasi
menjadi asam 1,3-bisfosfogliserat. 1,3-bisfosfogliserat dihidrogenasi dan didefosforilasi menjadi 3-fosfogliseraldehid. Reaksi ini dikatalisis oleh
triosefosfat dehidrogenase dan 3-fosfogliserat kinase. Sebagaimana reaksi berikut :
ATP ADP
NADPH + H
+
NADP
+
H
2
PO
4 -
Pi
Gambar 2 .Fase reduksi Sumber : Cleon dan Frank. 1995.
Proses reduksi tersebut tidak terjadi secara langsung, melainkan gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam
pada asam 1,3-bisfosfogliserat dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi,dan ADP yang dilepaskan ketika 1,3-
bisfosfogliserat terbentuk diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan Tjahyadi Purwoko, 2007.
CH
2
OPO
3
H
-
H C OH COOH
3-PGA CH
2
OPO
3
H
-
H C OH COOPO
3
H
-
Asam 1,3 bisfosfoglirserat
CH
2
OPO
3
H
-
H C OH COH
3-fosfogliseraldehid
13
Pereduksi yang sebenarnya pada reaksi ini adalah NADPH, yang menyumbang dua electron ke atom karbon teratas yang terlibat dalam gugus ester
anhidrida. Secara bersamaan Pi dilepas dari gugus tersebut dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP. NADP
+
direduksi balik menjadi NADPH pada reaksi terang Tjahyadi Purwoko, 2007.
Pada fase regenerasi, yang di regenerasi adalah RuBP, yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO
2
tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam daun melalui stomata. Pada reaksi terakhir daur Calvin, ATP ketiga yang
diperlukan bagi tiap molekul CO
2
yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur mulai lagiTjahyadi Purwoko,
2007. Tiga putaran daur Calvin akan menambat tiga molekul CO
2
dan produksi netonya adalah satu 3-fosfogliseraldehid. Sebagian molekul 3-fosfogliseraldehid
digunakan kloroplas untuk membentuk pati Cleon dan Frank, 1995.
2.4. Chlorella sp.
