Inseminasi Buatan

Proses produksi semen beku
madu pelangsing badan

1.      Persiapan Vagina Buatan (Artificial Vagina/AV)

Metode menampung semen  dengan vagina buatan adalah salah satu metode yang sering digunakan. Vagina buatan yang akan digunakan diolesi vaseline agar vagina buatan menjadi licin. Digunakan air panas dengan temp. antara 50 – 70⁰ C untuk mencapai temperature vagina buatan antara 35 – 40⁰ C.

Metode lainnya yang juga digunakan untuk menampung semen adalah secara massage/pengurutan, dan dengan EE (Electro Ejaculator).

Metode menampung semen secara massage/pengurutan :

-        Tangan masuk ke dalam rektum untuk mengurut ampulla vas deferens dan kelenjar vesikularis ke depan dan ke belakang ± selama 2 menit

-        Perlu keterampilan khusus

-        Penis perlu dicuci dgn air hangat dan NaCl fisiologis

-        Kualitas semen cenderung rendah

Metode menampung semen dengan EE (Electro Ejaculator)

-        Dipergunakan untuk hewan yang tidak mampu menaiki hewan pemancing atau yang tidak biasa melayani vagina buatan

-        Alat berbentuk batang karet dengan panjang 60 cm dan diameter 5 cm yang berisi gelang-gelang elektrode yang bisa dialiri listrik, dimasukkan ke rektum dan ditekan pada dasar pelvis

-        Stimulasi diberikan secara ritmik 5-10 detik

Gambar  vagina buatan dan pelindung cahaya (kiri) dan metode menampung semen secara pengurutan (kanan)

2.      Persiapan Bull (pejantan unggul)

Sebelum dilakukan penampungan semen sapi, pejantan dipersiapkan terllebih dahulu dengan diolahragakan dengan berjalan di sekitar tempat penampungan.

3.      Persiapan teaser

Kandang penampungan semen/kandang jepit (service crate)

Gambar persiapan teaser

4.      Penampungan semen

Gambar persiapan penampungan semen (kiri) dan pemanpungan semen pada kerbau (kanan)

5.      Hasil penampungan semen

Semen yang berhasil ditampung harus segera dibawa ke  lab dan tidak boleh terpapar sinar matahari secara langsung karena dikhawatirkan akan mengalami kematian pada sperma-sperma yang ada dalam vagina buatan.

6.      Proses pengenceran semen

Semen yang berhasil ditampung langsung dibawa ke lab untuk dilakukan pemeriksaaan secara makroskopis dan mikroskopis sebelum diencerkan denga larutan pengencer. Larutan pengencer terdiri dari akuabidest, skim milk, kuning telur, glukosa, dan antibiotik. Pengencer yang dipakai ada dua macam, pengencer yang menggunakan antibiotik dan yang tidak menggunakan antibiotik. Larutan pengencer yang berbeda tidak digunakan secara langsung melainkan secara bertahap agar sperma tidak mengalami kejutan karena diencerkan terlalu cair. Proses pengenceran ini dilakukan kurang lebig selama 4 jam.

7.      Pemeriksaan secara makroskopis dan mikroskopis

Secara Makroskopis, yang meliputi  volume semen, warna semen, bau semen, keasaman dan konsistensi semen. Secara Mikroskopis, meliputi Gerakan massa spermatozoa, Gerakan individual spermatozoa, Konsentrasi semen, Persentase hidup/mati spermatozoa, dan morfologis spermatozoa.

Perhitungan volume semen yaitu dengan  membaca langsung pada tabung penampung semen. Untuk melihat warna semen yaitu dengan melihat langsung langsung pada tabung penampung semen. Konsistensi, yaitu dengan cara menggoyang tabung penampung semen dengan perlahan. Untuk mengetahui pH (drajat keasaman) : dengan kertas lakmus atau pH-meter.

Penilaian gerakan massa spermatozoa yaitu dengan cara setetes kecil semen dilihat dibawah mikroskop. Penilaian gerakan massa spermatozoa: sangat baik (+++), baik (++), lumayan (+), dan N (necrospermia) atau 0.

Gambar gerakan massa spermatozoa

8.      Pelaksanaan filling and sealing dalam cold handling cabinet

Gambar pelaksanaan filling and sealing

9.      Proses pembekuan (freezing)

Straw yang telah berisi cairan semen kemudian dibekukan  menggunakan cairan nitrogen yang bersuhu -196⁰C. Straw diletakkan di rak-rak sehingga straw tidak terendam langsung pada nitrogen.

Gambar proses pembekuan (kiri) dan rak untuk proses pembekuan

10.  Penyimpanan semen beku dalam container

Gambar penyimpanan semen beku

11.  Stok semen beku pada balai inseminasi

12.  Pendistribusian semen beku

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi IB

Penerapan bioteknologi IB pada ternak ditentukan oleh empat faktor utama, yaitu semen beku, ternak betina sebagai akseptor IB, keterampilan tenaga pelaksana (inseminator) dan pengetahuan zooteknis peternak. Keempat faktor ini berhubungan satundengan yang lain dan bila salah satu nilainya rendah akan menyebabkan hasil IB jugabakan rendah, dalam pengertian efisiensi produksi dan reproduksi tidak optimal (Toelihere,b1997).

Permasalahan utama dari semen beku adalah rendahnya kualitas semen setelah dithawing, yang ditandai dengan terjadinya kerusakan pada ultrastruktur, biokimia dan fungsional spermatozoa yang menyebabkan terjadi penurunan motilitas dan daya hidup, kerusakan membran plasma dan tudung akrosom, dan kegagalan transport dan fertilisasi. Ada empat faktor yang diduga sebagai penyebab rendahnya kualitas semen beku, yaitu (1) perubahan-perubahan intraseluler akibat pengeluaran air yang bertalian dengan pembentukan kristal-kristal es; (2) cold-shock (kejutan dingin) terhadap sel yang dibekukan; (3) plasma semen mengandung egg-yolk coagulating enzyme yang diduga enzim fosfolipase A yang disekresikan oleh kelenjar bulbourethralis; dan (4) triglycerol lipase yang juga berasal dari kelenjar bulbourethralis dan disebut SBUIII. Pengaruh yang ditimbulkan akibat fenomena di atas adalah rendahnya kemampuan fertilisasi spermatozoa yang ditandai oleh penurunan kemampuan sel spermatozoa untuk mengontrol aliran Ca2+ (Bailey dan Buhr, 1994). Padahal ion kalsium memainkan peranan penting dalam proses kapasitasi dan reaksi akrosom spermatozoa. Kedua proses ini harus dilewati oleh spermatozoa selama dalam saluran reproduksi betina sebelum membuahi ovum.


From: http://nusaresearch.net/public/recommend/recommend

Permasalahan pada kambing betina (akseptor IB) dalam kaitannya dengan kinerja reproduksi adalah: (1) variasi dalam siklus berahi dan lama berahi, (2) variasi dalam selang beranak (kidding interval) yang berkaitan dengan involusi uterus; dan (3) gejala pseudopregnancy (kebuntingan semu).

Faktor terpenting dalam pelaksanaan inseminasi adalah ketepatan waktu pemasukan semen pada puncak kesuburan ternak betina. Puncak kesuburan ternak betina adalah pada waktu menjelang ovulasi. Waktu terjadinya ovulasi selalu terkait dengan periode berahi. Pada umumnya ovulasi berlangsung sesudah akhir periode berahi. Ovulasi pada ternak sapi terjadi 15-18 jam sesudah akhir berahi atau 35-45 jam sesudah munculnya gejala berahi. Sebelum dapat membuahi sel telur yang dikeluarkan sewaktu ovulasi, spermatozoa membutuhkan waktu kapasitasi untuk menyiapkan pengeluaran enzim-enzim zona pelucida dan masuk menyatu dengan ovum menjadi embrio (Hafez, 1993). Waktu kapasitasi pada sapi, yaitu 5-6 jam (Bearden dan Fuqual, 1997). Oleh sebab itu, peternak dan petugas lapangan harus mutlak mengetahui dan memahami kapan gejala birahi ternak terjadi sehingga tidak ada keterlambatan IB. Kegagalan IB menjadi penyebab membengkaknya biaya yang harus dikeluarkan peternak.

Apabila semua faktor di atas diperhatikan diharapkan bahwa hasil IB akan lebih tinggi atau hasilnya lebih baik dibandingkan dengan perkawinan alam (Tambing, 2000). Hal ini berarti dengan tingginya hasil IB diharapkan efisiensi produktivitas akan tinggi pula, yang ditandai dengan meningkatnya populasi ternak dan disertai dengan terjadinya perbaikan kualitas genetik ternak, karena semen yang dipakai berasal dari pejantan unggul yang terseleksi. Dengan demikian peranan bioteknologi IB terhadap pembinaan produksi peternakan akan tercapai.

From: http://nusaresearch.net/public/recommend/recommend

Manfaat Penerapan IB

Manfaat penerapan bioteknologi IB pada ternak (Hafez, 1993) adalah sebagai

berikut :

1. Menghemat biaya pemeliharaan ternak jantan;
2. Dapat mengatur jarak kelahiran ternak dengan baik;
3. Mencegah terjadinya kawin sedarah pada sapi betina (inbreeding);
4. Dengan peralatan dan teknologi yang baik spermatozoa dapat simpan dalam jangka waktu yang lama;
5. Semen beku masih dapat dipakai untuk beberapa tahun kemudian walaupun pejantan telah mati;
6. Menghindari kecelakaan yang sering terjadi pada saat perkawinan karena fisik pejantan terlalu besar;
7. Menghindari ternak dari penularan penyakit terutama penyakit yang ditularkan dengan hubungan kelamin.

Penerapan Ib Ditinjau dari Aspek Bioetika

Dalam pandangan bioetika, penerapan bioteknologi reproduksi IB berhubungan erat dengan aspek kesehatan dan penyelamatan dari kepunahan ternak asli (animal welfare). Problem utama dalam sistem animal welfare dalam kaitannya dengan penerapan bioteknologi adalah efisiensi produksi. Problem ini berkaitan erat pula dengan beberapa faktor, diantaranya (1) ekspresi gen (pertumbuhan yang cepat atau produksi susu tinggi), (2) teknik perkawinan, dan (3) mutasi gen (Christiansen dan Sandoe, 2000).

Dampak negatif yang akan timbul apabila penerapan bioteknologi IB tidak terkontrol dalam kaitannya dengan animal welfare, seperti :

1. Hilangnya/punahnya ternak lokal akibat terkikis oleh munculnya ternak persilangan (crossbred animal). Hal ini bisa muncul karena persepsi masyarakat (petani/peternak) yang lebih menyukai ternak persilangan karena pertumbuhannya lebih cepat dan dampak akhirnya adalah nilai jual yang tinggi.
2. Dapat menyebabkan stress dan menimbulkan resiko pada animal welfare. Pemilihan pejantan sebagai sumber semen yang tidak tepat (kemungkinan mengandung gen lethal) akan menimbulkan beberapa dampak negatif, antara lain masa kebuntingan lebih panjang, meningkatnya kejadian kesulitan melahirkan (distokia) dan tingginya frekuensi gen anomali dan anak yang dilahirkan memiliki bobot lahir yang melebihi ukuran normal dan penurunan daya reproduksi.
3. Apabila identifikasi birahi (estrus) dan waktu pelaksanaan IB tidak tepat maka tidak akan terjadi terjadi kebuntingan;
4. Akan terjadi kesulitan kelahiran (distokia), apabila semen beku yang digunakan berasal dari pejantan dengan breed / turunan yang besar dan diinseminasikan pada sapi betina keturunan / breed kecil;
5. Bisa terjadi kawin sedarah (inbreeding) apabila menggunakan semen beku dari pejantan yang sama dalam jangka waktu yang lama;
6. Dapat menyebabkan menurunnya sifat-sifat genetik yang jelek apabila pejantan donor tidak dipantau sifat genetiknya dengan baik (tidak melalui suatu progeny test).
7. Apabila identifikasi birahi (estrus) dan waktu pelaksanaan IB tidak tepat maka tidak akan terjadi terjadi kebuntingan;
8. Akan terjadi kesulitan kelahiran (distokia), apabila semen beku yang digunakan berasal dari pejantan dengan breed / turunan yang besar dan diinseminasikan pada sapi betina keturunan / breed kecil;
9. Bisa terjadi kawin sedarah (inbreeding) apabila menggunakan semen beku dari pejantan yang sama dalam jangka waktu yang lama;
10. Dapat menyebabkan menurunnya sifat-sifat genetik yang jelek apabila pejantan donor tidak dipantau sifat genetiknya dengan baik (tidak melalui suatu progeny test).
11. Hilangnya keanekaragaman akibat dipertahankan alel yang sama pada populasi ( hilangnya gen), sehingga rentan terhadap penyakit bila alel resisten hilang.

From: http://nusaresearch.net/public/recommend/recommend
Namun demikian dampak negatif tersebut dapat ditanggulangi melalui upaya konservasi in-situ dimana petani/peternak ikut serta di dalamnya. Program konservasi in-situ yang telah dilakukan pada ternak lokal antara lain : (1) mengisolasi bangsa ternak lokal dalam suatu lokasi tertutup dan dilakukan upaya pemurniannya, (2) mendatangkan pejantan unggul yang sejenis dengan bangsa ternak lokal tersebut untuk dilakukan program perkawinan dengan ternak lokal yang telah diisolasi, (3) melakukan program pemuliaan dan seleksi dengan ketat, dan (4) mengaplikasikan program IB dengan menggunakan semen yang berasal dari pejantan unggul. Hal yang terpenting adalah upaya dari petugas dan petani dalam mencatat (recording) identitas semen induk dan turunannya, serta adanya bank sperma yang untuk semua ternak lokal atau non local sehingga tidak terjadi kemusnahan.

Metanogen

Metanogen merupakan organisme yang memperoleh energi menggunakan H₂ untuk mereduksi CO₂ menjadi CH₄. Organisme ini juga mampu mendekarboksilasi asetat menjadi CO₂ dan CH₄.Pembentukan metana menghadirkan rangkaian kompleks reaksi anaerob dan terjadi secara alami dan melibatkan sejumlah organisme yang mendegradasi biopolimer seperti pati, selulosa atau protein menjadi asetat, H₂ dan CO₂. Perubahan bahan organik yang komplek menjadi bahan yang sederhana ini memerlukan aksi fermenter primer dan sekunder dari Clostridia dan organisme anaerob lain.

Bakteri metanogen termasuk pada genera archaea (archaebacteria).Berikut reaksi umum dari bakteri metanogen :

                                                   4H₂ + CO₂ →CH₄ + 2H₂O

4HCOOH →CH₄ + 3CO₂ + 2H₂O

                  4CH₃NH₂Cl + 2H₂O →3CH₄ + CO₂ + 4NH₄Cl

                     2(CH3)₂NHCl + 2H₂O →3CH₄ + CO₂ + 2NH₄Cl

                     4(CH3)₂NCl + 6H₂O →9CH₄ + 3CO₂ + 4NH₄Cl

                                                   CH₃COOH →CH₄ + CO₂

Reduksi CO₂ menjadi CH₄ memerlukan fungsi dari beberapa coenzym unik seperti:metanofuran (MRF), tetrahidrometanopterin(H4MPT), F420 deazaflavin sebagai donor elektron, koenzim M (HS-CH2CH2SO3-, atau HSCoM), dan koenzim B (HSCoB, 7-mercaptoheptanoyltreonin fosfat). Beberapa koenzim tersebut hanya satu kali hadir pada tahapan penyediaan energy yang berasosisasi dengan reduksi gugus metil menjadi CH₄, meskipun beberapa spesies berbeda mendapatkan elektron dari tahapan reduktif dari oksidasi dari substrat yang bervariasi.

Jalur reduksi CO₂ menjadi CH₄ oleh metanogen

 Struktur koenzim unik yang berperan dalam metanogenesis

FOTOSINTESIS DAN METABOLISM INORGANIK

Organisme yang menggunakan komponen C(contoh CO₂ atau CH₄) sebagai satu-satunya atau sumber karbon dan energi utama disebut autotrop. Methylotrop menggunakan metana (CH₄) atau methanol (CH₃COOH) sebagai sumber karbon satu-satunya. Organisme autotrop yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi disebut photoautotroph.

Karakteristik dan metabolisme autotroph

Fotosintesis bakteri dan Cyanobacteria

Kebanyakan kehidupan di bumi tergantung pada proses fotosintesis. Proses ini terjadi pada tumbuhan hijau, alga, dan bakteri. Komunitas besar mikroorganisme laut dalam, biasanya sebagai fitoplankton, banyak mengandung spesies cyanobacteria yang mencakup populasi terbesar organisme yang berfotosintesis di planet ini. Banyak tumbuhan dan mikroorganisme juga melakukan fiksasi nitrogen. Menyediaka dasar keberlanjutan hidup yang lain. Beberapa reaksi proses fotosintesis sangat lambat dan tidak efektif.  Oleh karena itu, satu aspek utama mempelajari fotosintesis orrganisme efesiensi kemajuan melalui teknik genetic. Fotosintesis bakteri ditemukan di air laut dalam secara tetap bertingkat-tingkat (meremictic) di mana keadaan danau anaerob, tetapi masih ada cahaya.

Perbedaan antara Fotosintesis bakteri dan Fotosintesis cyanobacteria adalah tipe utama pigmen hasil Fotosintesis. Prokariota seperti cyanobacteria (Anabaena, Synechococcus, Prochlorococcus) yang melakukan fotosintesis mengandung klorofil a. Bakteri ungu (Thiorhodaceae) mengandung bacteriochlorophyll a atau b.

Thiorhodaceae ini memanfaatkan H2S dan / atau senyawa anorganik sebagai donor elektron, dan metabolisme tidak melibatkan molekul oksigen (misalnya, itu adalah anaerobik). Bakteri hijau (Chlorobacteriaceae) mengandung bacteriochlorophyll c atau d dan sejumlah kecil bacteriochlorophyll, menggunakan H2S dan / atau senyawa organik sebagai donor elektron dan mengikuti jalur metabolisme anaerobik.

Kelompok utama Autotroph

Sumber karbon	Group	Genus
H2	Bakteri hydrogen	Ralstonia (formerly Alcaligenes), Nocardia, Xanthobacter, Pseudomonas derxia
NH3	Bakteri nitrifikasi	Nitrosolobus, Nitrosomonas, Nitrocystis
NO2	Bakteri nitrifikasi	Nitrobacter, Nitrospina, Nitrosococcus
N2	Bakteri pemfiksasi nitrogen	Azotobacter, Anabaena, Prochlorococcus, Rhizobium
H2S, S, S2O32-	Bakteri sulfur	Thiobacillus, Sulfolobus, Desulfotomaculum, Wolinella, Desulfovibrio, Beggiatoa
Fe2+	Bakteri besi	Gallionella, Sphaerotilus, Thiobacillus ferrooxidans, Leptothrix, Shewanella oneidensis
CH4, CH3OH	Methylotrophs	Hyphomicrobium, Methylomonas, Methylobacterium, Methylosinus, Paracoccus, Pseudomonas
H2, CO2, Formate Methylamine Trimethylamine Acetate	Methanogen	Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanococcus, Methanomicrobium, Methogenium, Methanospirillum, Methanosarcina
Cahaya	Phototroph	Rhodobacter, Anabaena, Prochlorococcus, Synechococcus, algae

Alga dan tumbuhan tingkat tinggi mengandung sel-sel kloroplas. Perbandingan struktur (chromatophores) yang diamati pada bakteri fotosintetik. Fotosintetik dari Rhodococcus sphaeroides terdiri dari serangkaian membran intracytoplasmic (ICMs) yang muncul sebagai invaginasi vesikular berasal dari membran sitoplasma. R. sphaeroides melakukan fotosintesis anoxigenik tetapi juga mampu respirasi aerobik dan anaerobik serta fermentasi.

Chlorobacteriaceae (bakteri hijau) mengandung vesikel tertutup dalam membran tipis yang tidak terkait langsung dengan membran sel. Secara metabolik, bakteri hijau adalah organisme anaerobik yang harus  berfotosintesis.
Mereka memanfaatkan H₂ S, tiosulfat, atau H₂ sebagai donor elektron dan CO₂ sebagai sumber karbon:

CO₂ + 2 H₂ S + light −−−→ (CH₂O) + H₂O + 2S

2 CO₂+ 2Na₂S₂O₃+ 3H₂O + light −−−→ 2(CH₂O) + 2NaHSO₄

CO₂+ 2H₂+ light −−−→ (CH₂O) + H₂O

Bakteri ungu mempunyai dua kelompok: bakteri sulfur ungu (Thiorhodaceae)
yang menggunakan H₂S sebagai donor elektron dan bakteri nonsulfur ungu (Athiorhodaceae) yang bergantung pada senyawa organik seperti asam lemak rantai pendek untuk fotosintesis metabolisme. Poly-β-hidroksibutirat sebagai produk akhir:

CO₂+ 2CH₃CHOHCH₃+ light −−−→ (CH₂O) + H₂O + 2CH₃COCH₃

2CH₃COOH + 2CoASH −−−→ 2CH₃COSCoA

2CH₃COSCoA −−−→ CH₃COCH₂COSCoA + CoASH

nCH₃CHOHCH₂COSCoA −−−→ (CH₃CHOHCH₂COOH)n+ CoASH

Poly-β-hidroksibutirat berfungsi sebagai bahan penyimpanan cadangan utama pada organisme ini.  

Analisis filogenetik jenis karbon sitokrom dan urutan rRNA telah membentuk hubungan antara cyanobacteria dan kloroplas alga hijau dan tumbuhan tingkat  tinggi. Bukti-bukti ini menyediakan dukungan terhadap konsep kloroplas prokariotik yang dikaitkan dengan mitokondria.

Autotrophic Fiksasi CO2 dan Mekanisme Fotosintesis

Fotoautotrof dan kemoautotrof, di mana CO₂ berfungsi sebagai satu-satunya atau sumber karbohidrat seluler, memperbaiki CO₂ melalui reduksi jalur pentosa fosfat (siklus Calvin) atau reduksi jalur asam C4-dikarboksilat. Sistem ini pertama kali ditemukan pada tumbuhan hijau. Awalnya, semua tanaman hijau dianggap  mengasimilasi CO₂ di atmosfer melalui reduksi jalur pentosa (Gambar 12-2) di mana asam fosfogliserat (PGA) adalah produk stabil pertama (tanaman C₃). Pada bakteri fotosintetik dan autotrofik, fiksasi CO₂ terjadi melalui reduksi jalur pentosa fosfat (Gambar12-2). Dalam pengurangan sistem1mol
CO₂ ke tingkat oksidasi karbohidrat melibatkan oksidasi 2 mol NADPH dan hidrolisis 3 mol ATP. Hanya dua dari reaksi phosphoribulokinase dan ribulosabifosfat karboksilase (RuBisCO), khusus untuk fotosintesis atau organisme kemoautotrofik. Reaksi lain yang dimiliki bersama dengan metabolisme karbohidrat organisme non-fotosintetik. Siklus reduksi pentosa adalah reaksi gelap fotosintesis. Enam dari hasil siklus dalam sintesis dari 1 mol heksosa (F-6-P):

6CO2 + 6H2O + 18ATP + 12NADPH + 12 H⁺  → F-6-P + 18ADP + 12NADP⁺ + 17Pi

Jalur reduksi asam C₄-dikarboksilat (Gambar12-3) terdapat pada bakteri fotosintetik. Beberapa organisme seperti Chlorobium adalah satu-satunya jalur siklik untuk asimilasi CO₂. Organisme yang menggunakan jalur C₄ memiliki enzim piruvat-ortofosfat dikinase yang mensintesis phosphoenolpyruvate (PEP):

pyruvate + ATP + Pi + Mg⁺⁺ → PEP + AMP + PPi

Enzim ini berbeda dari sintase PEP. E. coli dan bakteri lain yang dapat memanfaatkan
asam C₄ dalam menghasilkan ortofosfat daripada monofosfat. Chlorobium thiosulfatophilum ialah anggota dari bakteri belerang hijau, membutuhkan Pi selain Mg++ dan ATP untuk membentuk PEP dari piruvat, bakteri fotosintetik seperti tanaman C₄, piruvat-ortofosfat dikinase dari PEP sintase yang digunakan untuk membentuk PEP dalam asimilasi fotosintesis CO₂. Siklus reduksi asam karboksilat pada dasarnya adalah kebalikan dari siklus TCA di mana oksidasi piruvat dan sistem oksidase α-ketoglutarat digantikan oleh ferredoxin dependent sintetase piruvat dan sintetase α-ketoglutarat. Sistem ini sangat penting dalam metabolisme bakteri anaerob.

Gambar. 12-2. Jalur tranduksi fosfat pentosa. Pada 3-phosphoglycerate adalah produk utama yang stabil dari atmosfer fiksasi CO₂, jalur ini disebut jalur C₃. Reaksi ini merupakan reaksi gelap fotosintesis sebab energi yang dibutuhkan dalam bentuk ATP yang telah dihasilkan selama fotofosforilasi.

Fotosintesis baik pada tumbuhan hijau, alga, cyanobacteria, atau bakteri fotosintesis, dimulai dengan penyerapan cahaya oleh molekul pigmen dan mengalirkan energi cahaya untuk elektron pembawa yang dapat mentransduksi energi menjadi bentuk kimia. Fungsi dari pigmen cahaya (antena) untuk menangkap foton. Energi dalam pigmen disalurkan ke reaksi pusat. Fungsi reaksi pusat sebagai baterai yang mentransferelektron di membran fotosintetik dan menyediakan energi untuk fiksasi karbondioksida.

 Gambar. 12-3. Siklus transduksi asam C₄-karboksilat. Ini adalah satu-satunya jalur siklik CO₂ asimilasi pada bakteri fotosintetik tertentu seperti Chlorobium. OAA, oksaloasetat; PEP, phosphoenolpyruvate, Suc-CoA, suksinilkoenzim-A; FH₂, mengurangi ferredoxin berasal dari fotosintesis, FH₂, dan mengurangi flavin.

Pada energi foton yang telah ditransfer ke elektron, elektron bergerak ke molekul bacteri opheophytin, menimbulkan muatan positif pada pasangan khusus molekul klorofil. Elektron kemudian mengalir ke kuinon. Suatu molekul sitokrom larut ditransfer elektron untuk pasangan khusus. Sitokrom memperoleh muatan positif dan pasangan khusus bakteri klorofil netral. Kemudian elektron diteruskan ke kuinon kedua. Langkah-langkah terminal mengakibatkan fosforilasi ADP merupakan tambahan serangkaian reaksi transfer elektron melibatkan ferredoxin, NADP+, dan sitokrom.