Berapa tahapan utama pada reaksi terang nonsiklik?

Reaksi terang nonsiklik, komponen penting fotosintesis, boleh dibahagikan kepada empat tahapan utama yang saling berkait rapat untuk menghasilkan tenaga kimia yang diperlukan dalam fasa gelap. Keempat-empat tahapan ini berfungsi secara berurutan dan bergantung antara satu sama lain untuk menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga kimia dalam bentuk ATP dan NADPH.

1. Penyerapan Cahaya dan Pengujaan Klorofil: Tahapan pertama bermula dengan penyerapan foton (zarah cahaya) oleh molekul klorofil yang terdapat di dalam fotosistem II (PSII). Penyerapan tenaga cahaya ini menyebabkan elektron dalam klorofil teruja ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Elektron teruja ini kemudiannya dipindahkan kepada molekul penerima elektron, memulakan aliran elektron melalui rantai pengangkutan elektron.

2. Fotolisis Air: Untuk menggantikan elektron yang hilang dari klorofil di PSII, air dipecahkan melalui proses yang dipanggil fotolisis. Fotolisis air menghasilkan elektron, proton (ion hidrogen, H⁺), dan oksigen. Elektron yang dihasilkan digunakan untuk mengisi kekosongan elektron dalam klorofil PSII, manakala proton menyumbang kepada kecerunan proton merentasi membran tilakoid, dan oksigen dibebaskan sebagai produk sampingan.

3. Fotofosforilasi Nonsiklik dan Penghasilan ATP dan NADPH: Elektron teruja dari PSII bergerak melalui rantai pengangkutan elektron, yang terdiri daripada beberapa protein pembawa elektron. Pergerakan elektron ini membebaskan tenaga yang digunakan untuk mengepam proton dari stroma ke dalam lumen tilakoid, mewujudkan kecerunan proton. Kecerunan proton ini memacu sintesis ATP melalui proses yang dikenali sebagai kemiosmosis. Elektron akhirnya sampai ke fotosistem I (PSI) di mana ia menyerap tenaga cahaya sekali lagi dan dipindahkan ke molekul penerima elektron yang lain. Akhirnya, elektron ini digunakan untuk mereduksi NADP⁺ kepada NADPH. Jadi, dalam fotofosforilasi nonsiklik, kedua-dua ATP dan NADPH dihasilkan.

4. Fotofosforilasi Siklik dan Penghasilan ATP Tambahan: Kadangkala, tumbuhan memerlukan lebih banyak ATP berbanding NADPH. Dalam keadaan ini, fotofosforilasi siklik berlaku. Dalam proses ini, elektron teruja dari PSI tidak digunakan untuk mereduksi NADP⁺, tetapi sebaliknya dikembalikan ke rantai pengangkutan elektron yang berkaitan dengan PSII. Pergerakan elektron ini melalui rantai pengangkutan elektron mengepam lebih banyak proton merentasi membran tilakoid, seterusnya meningkatkan penghasilan ATP melalui kemiosmosis. Walau bagaimanapun, fotofosforilasi siklik tidak menghasilkan NADPH atau oksigen.

Keempat-empat tahapan reaksi terang nonsiklik ini penting untuk menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga kimia dalam bentuk ATP dan NADPH, yang kemudiannya digunakan dalam fasa gelap fotosintesis untuk mensintesis glukosa. Setiap tahapan bergantung kepada tahapan sebelumnya, membentuk satu proses yang kompleks dan terkoordinasi yang penting untuk kehidupan di Bumi.