FOTOSINTESIS
Fotosisntesis • 6H2O + 6CO O + 6CO2 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐> C ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐> C6H12O6+ 6O + 6O2 1. REAKSI CAHAYA: mengubah 1 REAKSI CAHAYA b h energii cahaya menjadi energi kimia 2. REAKSI KARBON: siklus 2 REAKSI KARBON: siklus Calvin, merakit Calvin merakit molekul gula
• An overview of photosynthesis H2O
CO2 Chloroplast
Light NADP+ ADP + P CALVIN CYCLE (in stroma)
LIGHT REACTIONS (in grana) ATP NADPH
O2 Figure 7.5
Sugar
FOTOSISTEM
FOTOSISTEM I FOTOSISTEM I
FOTOSISTEM II FOTOSISTEM II
5
Fotosistem I & II I & II
TRANSPOR ELEKTRON & REAKSI FOSFORILASI FOTOSINTESIS
Energii yang dipakai E di k i oleh l h tumbuhan t b h dan d hewan h b berasal l dari d i matahari, t h i yaitu it melalui penyerapan energi cahaya lalu dikonversi menjadi energi kimia pada proses fotosintesis Kon ersi energi cahaya Konversi caha a menjadi energi kimia menghasilkan ATP dan NADPH ATP= Adenosin triphosphate NADP= Nikotinamid adenine dinukleotida p phosphate p ((koensim))
Fosforilasi:
ADP + Pi
ATP cahaya
Fotoreduksi: NADP+ + H2O
NADPH + H+ + ½ H2O cahaya
ATP dan NADPH diperlukan untuk fiksasi CO2 CO2 berasal dari udara yang masuk melewati celah stomata pada daun O2 berasal dari fotolisis H2O Pembuktian radioaktif: 2 H2 18 O + CO2
18O 2
+ (CH2O) + H2O
Sumber Cahaya: Energi matahari = Radiasi elektromagnetik
Penyerapan cahaya oleh klorofil dan pemindahan energi •Tidak semua molekul pigmen menyerap atau aktif pada saat bersamaan •Energi cahaya diserap oleh suatu molekul pigmen lalu dipindahkan ke pigmen-pigmen lain: Klorofil a
Klorofil a
Klorofil b
Klorofil a
Karoptenoid
Klorofil a
Phycobillin
Klorofil a
Cahaya diserap dan dipindahkan dari satu molekul lain karena
Kualitas Energi cahaya tampak λ: 380 nm - 750 nm (Biru-violet & merah – orange) Pigmen: Kl fil a : menyerap cahaya Klorofil h merah h & biru bi violet i l t Klorofil b : menyerap cahaya biru & orange y p cahaya y biru-hijau j Karotenoid: menyerap
EFISIENSI FOTOSINTESIS Efisinesi fotosintesis lebih tinggi bila digunakan 2 sinar bersamaan (‘Emerson Effect’) Fotosintesis memerlukan interaksi 2 kelompok pigmen (fotosistem) Fotosistem I : pusat aktif pigmen Klorofil a 703 P700 Fotosistem II : pusat aktif pigmen Klorofil a 682
P680
Reaksi fotosintesis f terjadi di kloroplas ( grana dan stroma): Reaksi cahaya menghasilkan ATP dan NADPH, NADPH fiksasi CO2 dan siklus Calvin terjadi di kloroplas. Reduksi CO2 terjadi di sitoplasma Ensim E i reduksi d k i CO2 dan d asimilasi i il i NADPH pada d kloroplas
Fosforilasi fotosintetik Penemuan fiksasi CO2 terjadi di kloroplas berdasarkan pengamatan bahwa ensim fiksasi CO2 terdapat dalam kloroplas ATP diperlukan untuk : fiksasi CO2 produksi karbohidrat
Penelitian Arnon: Kloroplas yang diisolasi dapat menghasilkan ATP bila ada cahaya
P Proses sintesis i i ATP dalam d l kl kloroplas l : Fotofosforilasi / fosforilasi fotosintetik, memerlukan cahaya
Reduktan Dalam fotosistesis diperlukan reduktan sebagai penyedia H+ dan eReduksi NADP NADP tereduksi karena adanya H2O, ADP, ortho-phosphate (Pi)
Pengangkutan elektron dan fotofosforilasi Siklik dan non-siklik Aliran e-
ATP dan NADPH
Aseptor (primer) dan donor (primer) elektron • Fd=Piridoksin Fd Pi id k i = ferredoxin f d i = ensim i merah h •Aseptor berupa protein mengandung Fe & S •Q= aseptor primer •PQ= Plastoquinon •PQ PQ tereduksi (e- dari Q ke B) •B= aseptor •PQ tereduksi dioksidasi ((e- p pada sitokrom f ) •Cyt f atau PC: perantara donor e- pada P700) •PC lebih dekat P700, maka donor e- : •PC= Plastocyanin
A(FeS)
Mekanisme pembentukan ATP: ‘chemioosmosis chemioosmosis coupling coupling’ Hal ini berdasarkan aliran proton Perbedaan [H+] menghasilkan energi untuk fosforilasi ADP oleh ATPase Aliran proton menyediakan energi untuk: ADP + Pi
ATP + H2O + kalori ATP ase
Setiap mol. Glukosa menghasilkan banyak ATP
Reaksi cahaya pada fotosintesis dapat diringkaskan : 2 H2O + 2 NADP+ + (ADP)n + (Pi)n 2 H+ + O2 Reaksi ini menunjukkan: Fotokimia, fotofosforilasi, fotoreduksi, fotooksidasi
(ATP)n + 2NADPH +
441
Siklus Calvin
Siklus Calvin • Produk petama dari pengikatan CO2 : 3 3Fosfogliserat (PGA) • Energi ATP dan NADPH digunakan untuk mengikatkan fosfat ke PGA 12 moll PGAL (f (fosfogliseralaldehid) f li l ld hid)
Cara Berfotosintesis • Tanaman C C-3 3 • Tanaman T C4 C-4 • Tanaman CAM (Crassulacean Acid Metabolism))
a. a . b.
C4 monokotil
c.
C4 dikotil dik il
d.
Daun C4 (Anatomi KRANZ)
e.
Plasmodesmata
C3 monokotil
Fotosintesis pada tanaman C4
FOTOSINTESIS TANAMAN C4
Fotosintesis o os es s tanaman a a a C CAM
FOTORESPIRASI • Jenis respirasi tumbuhan hijau saat terdedah cahaya (saat suhu tinggi) • Pelepasan P l CO2 dalam d l respirasi i i dengan d adanya d cahaya saat fotosintesis • Terjadi pada kelompok tanaman C3, tidak pada C4 • Terjadi dalam 3 organel: kloroplas, peroksisom, mitokondria • Melindungi kerusakan kloroplas dengan mengikat O2 oleh RUBP • Menyelamatkan kehilangan CO2 sampai 75% • Menurunkan efisiensi fotosintesis fiksasi karbon dari 90% sampai 50% • Reaksi lengkap:
Fotorespirasi
Faktor – faktor yang mempengaruhi fotosintesis • Cahaya • Suhu • CO2 • H2O
: λ tertentu efektif untuk fotosintesis : 0°C < T < 60°C :konsentrasi CO2 meningkat, laju fotosintesis meningkat :mutlak untuk reaksi kimia Contoh: fotosintesis tan. apel ditanah kering menurun 50%
• O2
: dapat menghambat otos tes s fotosintesis
