Siklus Calvin – pengertian, ciri, tahapan, manfaat,

Siklus Calvin juga dikenal sebagai siklus Calvin-Benson atau sebagai fase fiksasi CO2 dalam proses fotosintesis. Siklus ini terdiri dari serangkaian proses biokimia yang terjadi dalam stroma yang dimiliki oleh kloroplas organisme fotosintesis.

Fotosintesis berlangsung dalam dua bagian: reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi ATP dan daya reduksi biosintetik, NADPH. Reaksi gelap, yang merupakan siklus Calvin, dinamai Melvin Calvin, ahli biokimia yang menjelaskan jalur, reduksi atom karbon dari keadaan teroksidasi penuh mereka sebagai karbon dioksida ke keadaan yang lebih tereduksi sebagai heksosa. Komponen siklus Calvin dan disebut reaksi gelap karena, berbeda dengan reaksi terang, reaksi ini tidak secara langsung bergantung pada keberadaan cahaya.

Apa itu siklus Calvin?

Siklus Calvin adalah siklus yang bertugas menghasilkan reaksi yang diperlukan untuk dapat memperbaiki karbon dalam struktur padat untuk dapat membentuk glukosa yang meregenerasi molekul untuk melanjutkan siklus.

Fotosintesis adalah proses biogeokimia yang terjadi pada semua tumbuhan hijau atau autotrof yang menghasilkan molekul organik dari karbon dioksida (CO2). Molekul organik ini mengandung banyak ikatan karbon-hidrogen (C – H) dan sangat berkurang dibandingkan dengan CO2.

Ada dua tahap Fotosintesis:

• Reaksi tergantung cahaya – Seperti namanya, itu membutuhkan cahaya dan terutama terjadi pada siang hari.


• Reaksi bebas cahaya – Ini juga disebut reaksi gelap atau siklus Calvin atau siklus C3. Reaksi ini terjadi baik di hadapan maupun tidak ada sinar matahari.

Siklus Calvin dikenal sebagai fase gelap fotosintesis dan juga disebut fase fiksasi karbon. Ini disebut fase gelap karena siklus calvin tidak tergantung pada cahaya seperti bagian lain yang membentuk proses fotosintesis.

Dapat dikatakan bahwa Siklus Calvin terdiri dari atau membentuk tahap kedua fotosintesis, di mana karbon karbon dioksida yang diserap ditetapkan dan menghasilkan jumlah elemen dan proses biokimia yang tepat yang diperlukan untuk menghasilkan gula dan untuk dapat mendaur ulang bahan tersisa untuk produksi berkelanjutan.

Siklus Calvin adalah siklus yang menggunakan energi yang dihasilkan dalam fase terang fotosintesis untuk memperbaiki karbon yang ada dalam karbon dioksida dalam struktur padat seperti dalam kasus glukosa, dengan satu-satunya tujuan pembentukan Energi. Molekul glukosa ini terdiri dari struktur enam karbon utama yang kemudian akan diproses dalam proses glikolisis untuk fase persiapan siklus Krebs, keduanya merupakan bagian dari respirasi seluler.

Ciri Siklus Calvin

Ciri karakteristik utama yang dapat kita amati dalam siklus Calvin adalah sebagai berikut:

• Hal ini dianggap sebagai jalur metabolisme siklik yang terjadi pada stroma kloroplas.


• Selama siklus, ATP dan NADPH digunakan, yang diperoleh selama fase cahaya, dan digunakan untuk mengubah zat anorganik teroksidasi menjadi molekul organik tereduksi yang mensintesis molekul organik kompleks.


• Ini dikenal sebagai fase gelap karena diamati ketika cahaya dihilangkan, reaksi karbon selalu terjadi selama beberapa detik setelahnya.


• Ini memiliki tiga enzim, salah satunya, Rubisco, berpartisipasi dalam tahap pertama dan menghasilkan 2 molekul PGA.


• Ketika kita berbicara tentang kinerja, kita dapat mengatakan bahwa siklus Calvin efisien jika dibandingkan dengan peristiwa metabolisme lainnya karena memiliki kinerja 90%.


• Siklus memiliki katalisis otomatis, dengan kata lain, siklus mampu mempercepat diri sendiri karena mampu meregenerasi lebih banyak akseptor daripada yang dikonsumsi dengan menginvestasikan semua GAP dalam produksi RuBP dengan mengorbankan produksi hexose.


• Ia mampu mengatur dirinya sendiri untuk memastikan tingkat perantara yang memadai dan mencegah siklus yang sia-sia terjadi.


• Faktor pengatur utama dari siklus Calvin adalah cahaya dan kedua kita menemukan sistem ferredoxin-thioredoxin.

Tahapan Siklus Calvin

Dari sudut pandang biokimia, siklus Calvin dibagi menjadi 3 tahap: karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.

1. Fase Pertama dari Siklus Calvin atau karboksilasi

Pada fase ini enzim yang mengikat CO2 ke RuBP dikenal sebagai rubisco. Penambahan CO2 ini menghasilkan zat antara 6-karbon yang tidak stabil yang memecah menghasilkan dua molekul PGA.

2. Fase Kedua dari Siklus Calvin atau Reduksi

Tahap ini memiliki dua langkah. Pada yang pertama, kinase bertugas mengubah fosfogliserat menjadi bisfosfogliserat dan dengan demikian mengkonsumsi molekul ATP. Pada langkah kedua, gliseraldehida-3-P dehidrogenase mengurangi bifosfogliserat dengan memperoleh gliseraldehida-3-fosfat dan mengonsumsi NADPH.

3. Fase Ketiga dari Siklus Calvin atau Regenerasi

Ini adalah tahap terpanjang; Terutama 2 enzim yang terlibat yang unik untuk tahap ini dan siklusnya. Dua enzim ini adalah sedoheptulosa 1,7-bisphosphatase dan phosphoribulokinase.

Penjelasan Siklus Calvin

Siklus Calvin juga dikenal sebagai siklus C3 atau reaksi fotosintesis yang tidak tergantung cahaya atau gelap. Namun, ini paling aktif di siang hari ketika NADPH dan ATP berlimpah. Untuk membangun molekul organik, sel-sel tumbuhan menggunakan bahan baku yang disediakan oleh reaksi terang:

• Energi: ATP disediakan oleh fotofosforilasi siklik dan non-siklik, yang menggerakkan reaksi endergonik.


• Mengurangi daya: NADPH yang disediakan oleh fotosistem I adalah sumber hidrogen dan elektron energetik yang diperlukan untuk mengikatnya menjadi atom karbon. Sebagian besar energi cahaya yang ditangkap selama fotosintesis berakhir pada ikatan gula C-H yang kaya energi.

Tumbuhan menyimpan energi cahaya dalam bentuk karbohidrat, terutama pati dan sukrosa. Karbon dan oksigen yang dibutuhkan untuk proses ini diperoleh dari CO2, dan energi untuk fiksasi karbon berasal dari ATP dan NADPH yang dihasilkan selama proses fotosintesis.

Konversi CO2 menjadi karbohidrat disebut Siklus Calvin atau siklus C3 dan dinamai Melvin Calvin yang menemukannya. Tumbuhan yang menjalani siklus Calvin tujuannya untuk fiksasi karbon dikenal sebagai tanaman C3.

Siklus Calvin membutuhkan enzim ribulosa-1,5-bifosfat karboksilase / oksigenase yang biasa disebut rubisco. Ini menghasilkan triose fosfat 3-fosfogliserat (3-PGA), gliseraldehida-3P (GAP) dan dihydroxyacetone phosphate (DHAP), yang semuanya digunakan untuk mensintesis heksosa fosfat fruktosa-1,6-bisfosfat dan fruktosa 6-fosfat.

Ini dikenal sebagai siklus karbon, dan itu adalah nama yang diberikan kepada rantai siklus reaksi kimia yang berbeda yang terjadi dalam stroma kloroplas, yang bertanggung jawab untuk membentuk karbohidrat setelah fiksasi dan pengurangan dioksida karbon. Dalam siklus Calvin, karbon dioksida berasimilasi dan kemudian ATP dan NADPH dari reaksi cahaya memberikan energi yang diperlukan untuk menggabungkan karbon asimilasi dan dengan demikian menghasilkan gula.

Siklus Calvin dimulai ketika karbon dioksida bergabung dengan senyawa yang terdiri dari lima atom karbon, sehingga menimbulkan senyawa tidak stabil yang memiliki enam atom karbon. Senyawa yang terbentuk ini terbentang menjadi dua molekul yang terdiri dari tiga atom karbon. Asam fosfogliserat kemudian difosforilasi oleh ATP dan direduksi menjadi NADPH untuk membentuk aldehida fosfogliserat. Aldehida fosfogliserat akan meregenerasi ribulosa monofosfat dan apa yang tersisa akan digunakan untuk sintesis dalam stroma. Untuk setiap enam molekul karbon dioksida yang memasuki siklus, dua belas bentuk PGAL, di mana sepuluh regenerasi ribulosa monofosfat dan dua bentuk sisanya, misalnya, satu molekul glukosa.

Manfaat siklus Calvin

Siklus Calvin sangat penting karena merupakan satu-satunya jalur asimilasi karbon untuk reduksi dan penggabungan bahan organik ke semua organisme eukariotik fotosintesis.

Diagram Siklus Calvin

Produk dari Siklus Calvin

• Satu molekul karbon tetap di setiap putaran siklus calvin.


• Satu molekul gliseraldehida-3 fosfat dibuat dalam tiga putaran siklus calvin.


• Molekul teo dari gliseraldehida-3 fosfat bergabung bersama untuk membentuk satu molekul glukosa.
  
  3 molekul ATP dan 2 NADPH digunakan selama reduksi asam 3-fosfogliserat menjadi gliseraldehida-3 fosfat dan dalam regenerasi RuBP.


• 18 ATP dan 12 NADPH dikonsumsi dalam produksi 1 molekul glukosa.

Persamaan kimia Siklus Calvin:

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

Glyceraldehyde-3-Phosphate = G3P

Pi = Fosfat anorganik

Poin-Poin Penting pada Siklus C3

• Siklus Calvin mengacu pada reaksi terang fotosintesis.


• Secara tidak langsung tergantung pada cahaya dan pembawa energi esensial adalah produk dari reaksi yang bergantung pada cahaya.


• Pada tahap pertama siklus calvin, reaksi tergantung cahaya dimulai dan karbon dioksida tetap.


• Pada siklus C3 tahap kedua, ATP dan NADPH mereduksi 3PGA menjadi G3P. ATP dan NADPH kemudian dikonversi menjadi ATP dan NADP +.


• Pada tahap terakhir, RuBP dibuat ulang. Ini membantu dalam lebih banyak fiksasi karbon dioksida.

Fakta Siklus Calvin

• Siklus Calvin atau C3 juga dikenal sebagai siklus Calvin-Benson-Bassham (CBB) dan siklus pentosa fosfat Reduktif.


• Siklus C3 sebagian tergantung pada cahaya dan memanfaatkan ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam reaksi cahaya untuk mengoperasikan siklus.


• RuBP yang telah diregenerasi pada tahap terakhir membantu lebih banyak fiksasi karbon.


• Gula yang dihasilkan digunakan sebagai unit penyimpanan energi.

Soal dan jawaban

1. Mengapa siklus C3 penting bagi sebagian besar ekosistem?

Melalui fotosintesis dan siklus Calvin (siklus C3) sel tumbuhan mengubah karbon dioksida di udara menjadi karbon yang dapat digunakan untuk membuat gula, protein, nukleotida, dan lipid. Ini membantu dalam menyimpan energi cahaya sebagai gula untuk penyimpanan jangka panjang. Gula ini dapat digunakan oleh tanaman dan juga dimakan oleh hewan membentuk dasar rantai makanan. Ini juga membantu dalam menghilangkan CO2 yang merupakan gas rumah kaca dari lingkungan. Itulah mengapa siklus C3 penting bagi sebagian besar ekosistem.

2. Apa sumber NADPH dan ATP dalam siklus Calvin?

Siklus Calvin ditenagai oleh energi cahaya yang dimanfaatkan oleh kloroplas. Selama reaksi fase terang fotosintesis, energi cahaya ini dikonversi menjadi molekul ATP dan NADPH yang digunakan dalam siklus C3.

3. Apa saja langkah berbeda yang terlibat dalam siklus Calvin?

Siklus Calvin terdiri dari tiga langkah:

• Langkah 1: Fiksasi karbon: Karbon dioksida difiksasi menjadi gula 3-karbon


• Langkah 2: Reduksi: Gula 3-karbon (3-PGA) direduksi menjadi Glyceraldehyde-3 Phosphate dengan bantuan elektron donor dari molekul ATP dan NADPH dari cahaya dari reaksi.


• Langkah 3: Regenerasi: RuBP dibuat ulang untuk fiksasi karbon lebih banyak. Satu molekul G3P diekspor ke sitoplasma untuk digunakan dalam aktivitas seluler dan membantu dalam produksi glukosa.

4. Mengapa siklus Calvin terjadi 6 kali?

Satu molekul G3P meninggalkan siklus C3 untuk berkontribusi pada pembentukan glukosa yang merupakan molekul 6-karbon. Itulah mengapa dibutuhkan 6 putaran siklus untuk membentuk satu molekul glukosa (satu untuk setiap molekul CO3 yang ditetapkan). Molekul G3P yang tersisa membantu regenerasi RuBP.

Sumber gini.com