Pada tumbuhan, karbon dioksida (CO2) memasuki daun melalui stomata, di mana ia berdifusi jarak pendek melalui ruang antar sampai mencapai sel mesofil. Setelah di sel mesofil, CO2 berdifusi ke dalam stroma dari kloroplas, tempat reaksi bebas cahaya fotosintesis. Reaksi-reaksi ini benar-benar memiliki beberapa nama yang terkait dengan mereka. Nama lain untuk reaksi bebas cahaya cahaya termasuk siklus Calvin, siklus CalvinBenson, dan reaksi gelap. Nama yang paling usang adalah reaksi gelap, yang dapat menyesatkan karena menyiratkan salah bahwa reaksi hanya terjadi pada malam hari atau independen cahaya, yang mengapa kebanyakan ilmuwan dan instruktur tidak lagi menggunakannya.
3 Tahapan Siklus Calvin
Siklus Calvin dapat disusun dalam tiga tahap dasar: fiksasi, reduksi, dan regenerasi.
Tahap 1: Fiksasi
Dalam stroma, selain CO2, dua komponen lainnya yang hadir untuk memulai reaksi terangbebas cahaya: enzim yang disebut karboksilase ribulosa bifosfat (RuBisCO) dan tiga molekul bifosfat ribulosa (RuBP). RuBP memiliki lima atom karbon, diapit oleh dua fosfat. RuBisCO mengkatalisis reaksi antara CO2 dan RuBP. Untuk setiap molekul CO2 yang bereaksi dengan satu RuBP, dua molekul 3fosfogliserat acid (3PGA) bentuk. 3PGA memiliki tiga karbon dan satu fosfat. Setiap pergantian siklus hanya melibatkan satu RuBP dan satu karbon dioksida dan membentuk dua molekul 3PGA. Jumlah atom karbon tetap sama, seperti atom bergerak untuk membentuk ikatan baru selama reaksi (3 atom dari 3CO2 + 15 atom dari 3RuBP = 18 atom dalam 3 atom dari 3PGA). Proses ini disebut fiksasi karbon karena CO2 adalah “tetap” dari bentuk anorganik menjadi molekul organik.
Tahap 2: Reduksi
ATP dan NADPH yang digunakan untuk mengkonversi enam molekul 3PGA menjadi enam molekul bahan kimia yang disebut gliseraldehida 3fosfat (G3P). Ini adalah reaksi reduksi karena menyangkut keuntungan elektron dengan 3PGA. Ingatlah bahwa pengurangan adalah keuntungan dari elektron oleh sebuah atom atau molekul. Enam molekul ATP dan NADPH baik digunakan. Untuk ATP, energi dilepaskan dengan hilangnya atom fosfat terminal, mengubahnya menjadi ADP; untuk NADPH, energi dan atom hidrogen yang hilang, mengubahnya menjadi NADP +. Kedua molekul ini kembali ke reaksi tergantung cahaya terdekat untuk digunakan kembali dan reenergized.
Tahap 3: Regenerasi
Pada titik ini, hanya satu molekul G3P meninggalkan siklus Calvin dan dikirim ke sitoplasma untuk berkontribusi pada pembentukan senyawa lain yang dibutuhkan oleh tanaman. Karena G3P diekspor dari kloroplas memiliki tiga atom karbon, dibutuhkan tiga “berubah” dari siklus Calvin untuk memperbaiki karbon yang cukup bersih untuk mengekspor satu G3P. Tetapi setiap gilirannya membuat dua G3Ps, sehingga tiga putaran membuat enam G3Ps. Satu diekspor sedangkan lima molekul G3P tersisa tetap dalam siklus dan digunakan untuk regenerasi RuBP, yang memungkinkan sistem untuk mempersiapkan lebih banyak CO2 untuk diperbaiki. Tiga molekul lebih dari ATP digunakan dalam reaksi regenerasi tersebut.