Proses fotosintesis terjadi dalam dua momen: yang satu terjadi pada siang hari, di hadapan cahaya dan momen lainnya yang terjadi secara independen. Akibatnya, proses ini dibagi menjadi dua fase: yang disebut fase terang atau fase cahaya atau fase fotokimia dan yang disebut fase gelap, atau fase kimia. Siklus Calvin adalah siklus biokimia yang berlangsung selama fase gelap dari proses fotosintesis, disebut juga siklus pentosa.
Pengertian
Siklus Calvin merupakan bagian dari proses fotosintesis dan merupakan salah satu reaksi yang terjadi dalam tahapan yang dikenal dengan reaksi fiksasi karbon. Proses ini, ditemukan oleh Melvin Calvin, mewakili salah satu rute fiksasi CO2 utama yang ditemukan dalam organisme fotosintetik.
Tahapan
Siklus Calvin dapat dijelaskan dalam tiga tahap: fiksasi, reduksi dan regenerasi RuBP.
1. Fiksasi.
Siklus ini terdiri dari penyediaan glukosa dan senyawa organik lainnya ke tanaman, melalui fiksasi karbon yang berasal dari CO2 atmosfer dan aksi enzim kunci siklus, ribulosa bifosfat karboksilase-oksidase, (“RuBisCO”), diikuti oleh beberapa reaksi redoks produk yang diperoleh selama fase pertama fotosintesis, ATP dan NADPH. Meskipun fase ini disebut fase gelap, ia membutuhkan enzim RuBisCO dalam bentuk tereduksi, yang terjadi melalui aksi bercahaya. Tata nama ini didasarkan pada fakta bahwa reaksi “fase cahaya” fotosintesis berlangsung di membran tilakoid, sedangkan reaksi siklus Calvin berlangsung di stroma, bagian internal kloroplas. Artinya, fase ini tidak bisa terjadi dalam kegelapan, seperti namanya.
Selama fiksasi, karbon yang ada dalam molekul CO2 atmosfer (yang masuk ke tanaman melalui stomata) berikatan dengan molekul RuBP, membentuk molekul 6 karbon. Molekul baru ini, bagaimanapun, adalah produk yang tidak stabil dan melalui aksi RuBisCO ia terbagi menjadi dua molekul asam fosfogliserat (PGA) stabil, yang masing-masing mengandung 3 karbon.
2. Reduksi.
Kemudian, molekul ATP dan NADPH direduksi dan dalam kontak dengan molekul PGA, mereka mengubahnya menjadi molekul gula tiga karbon, yang disebut phosphoglyceric aldehyde (PGAL).
3. Regenerasi RuBP.
Akhirnya, molekul PGAL dapat mengakhiri siklus dengan digunakan untuk membentuk glukosa. Namun, tidak semua molekul PGAL meninggalkan siklus dan digunakan untuk menghasilkan glukosa. Beberapa molekul PGAL, melalui jaringan karbohidrat yang kompleks, kembali meregenerasi reseptor RuBP. Padahal, dalam siklus ini dibutuhkan 3 molekul CO2, membentuk enam molekul PGAL dimana hanya satu yang keluar dari siklus dan 5 lainnya digunakan untuk daur ulang di RuBP. Oleh karena itu, untuk membentuk molekul glukosa enam karbon, diperlukan 6 “putaran” dalam siklus ini, dengan total enam molekul CO2, 18 ATP dan 12 NADPH.
Peranan
Perlu diingat bahwa sama seperti fase terang sangat penting untuk menghasilkan molekul ATP dan NAPDH yang akan menjadi substrat penting dari fase gelap, sangat penting juga untuk mengurangi molekul ini selama fase gelap, sehingga mereka dapat kembali ke siklus dan kembali lagi. oksidasi substrat selama fase bersih.
Siklus Calvin sangat penting bagi kehidupan dalam konteks yang luas, karena melalui reaksi inilah karbon yang ditemukan di atmosfer dalam bentuk karbon dioksida dimasukkan ke dalam molekul glukosa organik dan karenanya digunakan oleh tanaman itu sendiri dan juga oleh organisme yang memakannya.