Memahami 3 Tahapan Siklus Calvin: dari Fiksasi hingga Regenerasi

Ilustrasi Siklus Calvin. Foto: Unsplash

Selama proses fotosintesis, tumbuhan akan mengalami tahap awal berupa reaksi terang yang bergantung pada sinar matahari. Kemudian, tahapan itu akan dilanjutkan dengan reaksi gelap yang terjadi di kloroplas, tepatnya di stroma. Reaksi gelap ini disebut pula dengan siklus calvin.

Meskipun disebut reaksi gelap, bukan berarti fase tersebut terjadi pada malam hari. Seperti fase terang, reaksi ini tetap terjadi pada siang hari. Sebutan “reaksi gelap” dipakai lantaran siklus calvin tidak membutuhkan energi cahaya, namun menggunakan energi kimia yang disebut ATP.

Sebagai informasi, ATP merupakan kepanjangan dari Adenosina Trifosfat yang artinya senyawa organik berenergi tinggi. Menurut buku Kuark - Fotosintesis, Sistem Pernapasan, dan Konduktor Panas oleh Gelar Soetopo (2010), ATP yang digunakan dalam siklus calvin akan berubah menjadi ADP.

ADP atau adenosa difostat didefinisikan sebagai energi kimia yang lebih rendah dibandingkan ATP. Nantinya, ADP akan dimasukan lagi ke fase atau rekasi terang untuk diubah kembali menjadi ATP, begitu pun seterusnya.

Secara umum, siklus calvin bisa dibedakan menjadi beberapa tahap. Namun, sebelum membahasnya lebih jauh, ada baiknya untuk menilik penjelasan singkat tentang pengertian siklus calvin lewat uraian berikut.

Ilustrasi Siklus Calvin. Foto: Unsplash

Apa Itu Siklus Calvin?

Menurut buku Fisiologi Tumbuhan 1: Air, Energi, dan Metabolisme Karbondioksida karangan Hamim, siklus calvin atau siklus C3 adalah pengikatan karbon utama di dalam semua tumbuhan yang sangat penting.

Siklus calvin merupakan siklus penting karena dapat menentukan tingkat akumulasi karbon yang dilakukan oleh semua jenis tumbuhan dan menjadi penentu keberhasilan proses fotosintesis.

Nama siklus calvin berasal dari penemunya sendiri, yaitu Melvin Calvin. Awalnya, siklus ini kerap disebut fase atau reaksi gelap. Namun seiring berjalannya waktu, nama itu diubah menjadi siklus calvin lantaran berpotensi menyesatkan publik.

Adapun potensi tersebut berawal dari pemahaman keliru bahwa reaksi gelap terjadi pada malam hari. Sebagaimana dijelaskan dalam buku Biologi Sel yang ditulis oleh Hafidha Asni Akmalia, dkk. (2020).

Ilustrasi Siklus Calvin. Foto: Unsplash

Tahapan Siklus Calvin

Berdasarkan informasi dari buku Biologi Sel tulisan Hafidha Asni Akmalia, dkk. (2020), siklus calvin terbagi menjadi beberapa tahapan, antara lain:

1. Fiksasi

Pada tahapan ini, CO2 dalam stroma akan diikatkan ke molekul organik ribulosa bifosfat dengan bantuan enzim ribulosa bifosfat karboksilase-oksidase.

Enzim ini juga mampu mengikat O2, apalagi jika konsentrasi O2 tinggi yang selanjutkan akan terjadi proses fotorespirasi. Fotorespirasi sendiri dinilai sebagai bentuk inefisiensi energi yang terjadi pada tumbuhan C3.

2. Reduksi

Energi (ATP dan NADPH) yang diproduksi dari reaksi terang fotosintesis dipakai untuk mereduksi enam molekul 3-PGA menjadi 6 gliseraldehida 3-fosfat (G3P). Setiap molekul akan mendapat gugus fosfat dari ATP dan membentuk 1,3-bifosfogliserat.

Kemudian, 1,3-bifosfogliserat itu akan menerima elektron dari NADPH, sehingga tereduksi menjadi gliseraldehida 3-fosfat. Jadi, untuk 3 molekul CO2 yang memasuki siklus calvin akan menghasilkan 6 G3P.

3. Regenerasi

Dalam tahapan ini, hanya ada satu molekul G3P yang meninggalkan siklus calvin dan dikirim ke sitoplasma untuk digunakan dalam pembentukan senyawa lain yang diperlukan oleh tanaman.

Lima molekul G3P yang tersisa ini tetap berada dalam siklus dan dipakai untuk meregenerasi RuBP kembali. Proses regenerasi RuBP ini memerlukan tiga molekul ATP.

(GTT)