FOTOSINTESIS • Adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri untuk menghasilkan makanan dengan memanfaatkan energi cahaya • Untuk tanaman air CO2 dan H20 lingkungan • Tanaman darat H20 dari tanah, CO2 dari udara.
Karbohodrat digunakan sebagai : • 1) Glukosa Cadangan energi pada saat gelap (dimana diperoleh dari peristiwa respirasi) • 2) Selulosa Komponen utama pembentuk dinding sel (selulosa molekul yg besar, tersusun dari ratusan s/d ribuan molekul glukosa. • Serat tanaman sumber nutrisi yg baik jika kita bisa memecahnya secara kimiawi sulit (manusia tidak bisa, krn tidak memiliki enzim yg sesuai) • Tanaman memakai sellulosa ini sebagai sumber karbohidrat dengan memecahnya menjadi molekul yg lebih sederhana
Tanaman makhluk hidup butuh nutrisi selain CO2 dan H20, yaitu : • Proteins, mengadung nitrogen, biasanya diserap dalam bentuk nitrates (molekul nitrogen-oksigen) agar dapat digunakan • Produksi & pemakaian glucose sebagai energy juga butuh ATP sebagai energi carrier; ATP mengandung phosphorus, yg diabsorbsi sebagai phosphates (molekul phosphorus-oksigen) tanaman butuh dipupuk dengan nitrates dan phosphates • Bahan yang dibutuhkan dalam jumlah kecil mineral : zat besi, sodium, dll
Cahaya sebagai sumber energi :
• Cahaya merupakan kombinasi dari gelombang energi yang berpindah dari sumbernya dengan kecepatan cahaya • Cahaya dengan short wavelength = high frequency = more energy • long wavelength = low frequency = less energy = lebih sedikit diabsorsi oleh permukaan, energi yg diterima lebih rendah • Cahaya matahari mengandung bermacam frequensi energy tetapi hanya sedikit yg diabsorbsi dan dipakai oleh chlorophyll (molekul penangkap energi saat fotosintesa)
• Klorofil mengandung kloroplas. • Kloroplas menyerap cahaya yang digunakan dalam fotosintesis. • Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. • Di dalam daun terdapat lapisan sel (mesofil) mengandung ½ juta kloroplas /mm2. • Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. • Permukaan daun dilapisi oleh kutikula (bhn lilin yang bersifat anti air) mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan yang berlebihan.
• Cahaya yg tidak diserap clorofil dpt dilihat dari tanaman Warna hijau lebih banyak dipantulkan • Tanaman dapat menyerab berbagai frekuensi cahaya, tapi tidak semua frekuensi dapat digunakan dengan kekuatan yang sama. Cahaya merah dan ungu banyak diserap tanaman. • Tanaman memakai molekul (pigmen) untuk menyerap cahaya yang tidak diserap klorofil dan menyediakan energi untuk proses fotosintesa. • pigments yang utama :carotenoids. warna wortel & tanaman saat musim gugur dimana caroten yang ada sebelumnya tertutupi oleh
Carotenoids fungsi : • membantu proses photosynthetic • meminimalisir kerusakan akibat cahaya (seperti melanin pada hewan dan manusia) • mencegah penyakit • .memberi warna pd bunga & yg buah matang signal bahwa makanan siap sehingga hewan yang menggunakan dapat membawa beni/biji untuk disebar.
• Permukaan air menyerap dan memantulkan cahaya, tapi tidak semua cahaya dapat diserap dengan jumlah yang sama. • Frekuensi cahaya hijau menembus permukaan air, tetapi bluish and greenish dapat menembus lebih jauh. penetrate much further. alga dengan warna berbeda (klorofil berbeda) dapat tumbuh dibagian yang lebih dalam dimana alga hijau tidak dapat tumbuh • Red algaes dilapisan paling dalam • Golden algaes berada di tengan zone antara green and red. • Brown algaes lapisan permukaan
Klorofil menyerap lebih banyak cahaya tampak warna biru (400-450 nm) dan merah (650-700 nm) dibandingkan hijau (500-600 nm). Cahaya hijau dipantulkan dan ditangkap oleh mata sensasi bahwa daun berwarna hijau.
Macam Pigmen Chlorophylls • pigments pingmen dengan cincin porphyrin .molekul stabil btk cincin dikelilingi elektron yg mudah berpindah bertambah/ berkurang) berpotensi menyediakan energi elektron dari pada molekujl lain penyebab mudahnya klorofil menyerap energi dari cahaya. • macam chlorophyll • Klorofil a terdapat pada semua tumbuhan autotrof. • Klorofil b pada ganggang hijau chlorophyta dan tumbuhan darat. • Klorofil c ganggang coklat Phaeophyta serta diatome Bacillariophyta • Klorofil d pada ganggang merah Rhadophyta
Carotenoids • pigmen warna merah, oranye, kuning pd wortel • Tersusun dari 2 cincin karbon C6 yg dihubungkan dengan atom C • tidak larut dalam air, harus terikat dengan membran sel • Carotenoids tidak dapat mentransfer energi cahaya langsung ke jalur fotosintesa, tapi energi yang diserapnya harus ditansfer lewat klorofil, • disebut accessory pigments. • accessory pigment lain : fucoxanthin pigmen coklat memberi warna pd kelps and other brown algae seperti diatoms. • Pd hewan, carotenoids menyebabkan warna cerah &, berfungi sebagai antioksidan dan sumber vitamin
• Carotenoids dibedakanmenurut susunan kimiawinya • umumnya carotenoids tersusun dari 40 rantai carbon polyene struktur utamanya • Ujung akhir rantai dapat berupa struktur cincin yang dilengkapi dg kelompok oksigen funsional • hydrocarbon carotenoids disebut carotenes • Turunannya yg dioksigenisasi xanthophylls. • Beta-carotene, carotenoid utama dlm wortel sedangkan lutein, yg merupakan pigment kuning pd kelopkan marigold, merupakan contoh xanthophyll
• Struktur carotenoid sangat menentukan apa fungsi potensial biologis dari pigmen . • Perbedaan pola ikatan tunggal dan ganda pd rangka polyene carotenoids menyebabkan mereka mampu menyerap kelebihan energi dari molekul lain (sebagai antioksidan), sedangkan ujung akhirnya mempengaruhi polaritasnya (menjelaskan mengapa caroten yang berbeda dapat berinteraksi dengan membran yang berbeda) • Pd manusia carotenoids merupakan provitamin A • Deficiency of vitamin A --. Penyebab kematian pd anakanak • Dietary beta-carotene diperoleh dari buah & sayur : wortel, bayam, aprikot, kentang • provitamin A lain yaitu : alpha-carotene (pd wortel, labu, lada) & cryptoxanthin (dr jeruk, jeruk keprok, persik, dan pepaya).
• Carotenoids sebagai antioxidants, melindungi cells & jaringan dari kerusakan akibat radikal bebas dan singlet oxygen. • Lycopene, hydrocarbon carotenoid pd tomat tomatoes effective mengatasi kerusakan akibat singlet oxygen (Di Mascio et al. 1989). • Lutein & zeaxanthin, xanthophylls dlm jagung & tanaman berdaun hijau seperti bayam dipercaya sebagai protective antioxidants in the macular region of the human retina (Snodderly 1995). • Astaxanthin, a xanthophyll pd salmon, shrimp, & seafoods, berpotensi sebagai bahan antioxidant (Di Mascio et al. 1991). • meningkatkan fungsi system immune (Bendich 1989), mencegah sunburn (Matthews-Roth, 1990), mencegah kanker (Nishino 1998).
Phycobilins • pigments yg larut air ditemukan di sitoplasma atau stroma dari chloroplast. • Hanya terdapat di Cyanobacteria and Rhodophyta. • Terbagi menjadi : • Phycocyanin : pigment bluish, sesuai nama Cyanobacteria • phycoerythrin : pigment reddish sesuai nama the red algae • Fungsi : mengumpulkan energi cahaya & research tools pd kanker utk menandai sel tumor • pycocyanin and phycoerythrin berpendar/ fluoresce pd pjg gelombang tertentu. saat terkena cahaya kuat, akan menyerap energi cahaya, & melepasnya dengan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang pendek “label kimiawi” • Pigment tsb secara kimiawi diikat pada antibodi, yang kemudian dimasukkan pd cairan sel. Saat cairan menyebar, sinar laser dan sensor komputer dapat menandai sel mana yang mengikat antibodi tersebut
Faktor penentu laju fotosintesis • Intensitas cahaya Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya. • Konsentrasi karbon dioksida >> CO2 di udara, >> jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis. • Suhu Enzim-enzim dalam proses fotosintesis hanya bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim. • Kadar air Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan CO2 mengurangi laju fotosintesis. • Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang. • Tahap pertumbuhan laju fotosintesis lebih tinggi pada tumbuhan yang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
