Anda, seperti semua organisme di Bumi, adalah bentuk kehidupan berbasis karbon. Dengan kata lain, molekul kompleks tubuh luar biasa Anda dibangun di atas tulang punggung karbon. Anda mungkin sudah tahu bahwa Anda berbasis karbon, tetapi apakah Anda pernah bertanya-tanya darimana asal karbon itu?
Ternyata, atom-atom karbon di dalam tubuh Anda pernah menjadi bagian dari molekul karbon dioksida (CO2) di udara. Atom karbon berakhir di Anda, dan dalam bentuk kehidupan lain, berkat tahap kedua fotosintesis, yang dikenal sebagai siklus Calvin (atau reaksi cahaya-independen).
Ikhtisar siklus Calvin
Pada tumbuhan, karbon dioksida (CO2) memasuki bagian dalam daun melalui pori-pori yang disebut stomata dan berdifusi ke dalam stroma kloroplas — tempat reaksi siklus Calvin, di mana gula disintesis. Reaksi-reaksi ini juga disebut reaksi-reaksi independen-cahaya karena mereka tidak secara langsung didorong oleh cahaya.
Dalam siklus Calvin, atom karbon dari CO2 tetap (dimasukkan ke dalam molekul organik) dan digunakan untuk membangun gula tiga karbon. Proses ini dipicu oleh, dan bergantung pada, ATP dan NADPH dari reaksi cahaya. Tidak seperti reaksi cahaya, yang terjadi di membran tilakoid, reaksi siklus Calvin terjadi di stroma (ruang dalam kloroplas).
Reaksi dari siklus Calvin
Reaksi siklus Calvin dapat dibagi menjadi tiga tahap utama: fiksasi karbon, reduksi, dan regenerasi molekul awal.
- Fiksasi karbon. Sebuah molekul CO2 bergabung dengan molekul akseptor lima karbon, ribulosa-1,5-bifosfat (RuBP). Langkah ini membuat senyawa enam karbon yang terbagi menjadi dua molekul senyawa tiga karbon, 3-phosphoglyceric acid (3-PGA). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim RuBP karboksilase / oksigenase, atau rubisco
- Reduction (Pengurangan). Pada tahap kedua, ATP dan NADPH digunakan untuk mengubah molekul 3-PGA menjadi molekul gula tiga karbon, gliseraldehida-3-fosfat (G3P). Tahap ini mendapatkan namanya karena NADPH menyumbangkan elektron untuk, atau mengurangi, perantara karbon tiga untuk membuat G3P.
- Beberapa molekul G3P pergi untuk membuat glukosa, sementara yang lain harus didaur ulang untuk menumbuhkan akseptor RuBP. Regenerasi membutuhkan ATP dan melibatkan jaringan reaksi yang kompleks, yang oleh profesor bio perguruan tinggi saya suka disebut “carbohydrate scramble.”
Agar satu G3P keluar dari siklus (dan bergerak menuju sintesis glukosa), tiga molekul CO2 harus memasuki siklus, menyediakan tiga atom baru karbon tetap. Ketika tiga molekul CO2 memasuki siklus, enam molekul G3P dibuat. Satu keluar dari siklus dan digunakan untuk membuat glukosa, sementara lima lainnya harus didaur ulang untuk meregenerasi tiga molekul akseptor RuBP.