FOTOSINTESIS

Nurhaida Widiani, S.Si., M.Biotech

Organisme: Autotrof Heterotrof

Autotrof menggunakan fotosintesis untuk memproduksi senyawa organik dari CO2 dan air.

Organisme heterotrof mendapatkan makanan dan O2 hasil sampingan fotosintesis dari autotrof

Fotosintesis: proses pengubahan energi cahaya menjadi energi kimiawi yang disimpan dalam bentuk glukosa atau senyawa organik lainnya yang terjadi pada tumbuhan berklorofil

12H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

• Tempat fotosintesis Kloroplas (sel mesofil)• dikelilingi oleh selimut atau sistem membran ganda• Tilakoid : mengandung pigmen tumpukan tilakoid = Grana

Penyusun kloroplas ½ tersusun atas lipid Galaktolipid, fosfolipid, sedikit sterol DNA, RNA, ribosom, enzim STROMA

Pigmen: klorofil a berperan langsung dlm reaksi terang klorofil b Karotenoid & xantrofil pelindung klorofil dari oksidasi bila terjadi radiasi cahaya yg sangat kuat

Fotosintesis• Reaksi Terang ; tergantung cahaya matahari

hasil ATP, NADPH• Reaksi gelap/siklus calvin ; reaksi tidak tergantung

cahaya

Reaksi Terang

Cahaya energi elektromagnetik/radiasi

Spektrum elektromagnetik penting λ 380 – 750 nm

(cahaya tampak)

Berperan dalam fotosintesis: biru dan merah (paling efektif diserap klorofil)

Cahaya tampak diserap oleh pigmen (dapat bekerja dalam kloroplas)

Penyerapan foton oleh pigmen : elektron ke orbital yang energinya lebih tinggi pigmen tereksitasi

Kompleks antena, klorofil pusat reaksi, akseptor elektron primer fotosistem (kompleks pengumpulan cahaya)

Fotosistem I : molekul klorofil a P700 di pusat reaksi

Fotosistem II :Molekul P680

Reaksi terang:• Aliran elektron nonsiklik• Aliran elektron siklik

Aliran elektron nonsiklik : melibatkan PSI dan PSII menghasilkan NADPH, ATP, dan O2

Aliran elektron siklik : hanya melibatkan PSI menghasilkan ATP tidak menghasilkan NADPH & tidak melepaskan O2

Aliran Elektron Nonsiklik

Aliran elektron siklik

Reaksi Gelap/Siklus Calvin

Fiksasi Karbon: pemasukan CO2 dengan mengikatkan pada RuBP (enzim katalis Rubisco) Rubisco: - berfungsi pada setiap organisme yang berfotosintesis - Protein terbanyak di dunia - terdapat di dalam kloroplas (stroma) Hasil 2 molekul 3 PGA

Reduksi sintesis gula berkarbon tiga gliseraldehida 3-fosfat (G3P): - 1 G3P keluar siklus (digunakan oleh tumbuhan) - 5 G3P didaur ulang (meregenerasi 3 molekul RuBP)

Regenerasi Pembentukan kembali RuBP untuk mengangkut CO2 yang berdifusi ke dalam kloroplas

Tumbuhan C3• Produk fiksasi karbon = senyawa berkarbon tiga 3-PGA ex: padi, gandum , kedelai• Hari panas dan kering tumbuhan memproduksi makanan sedikit Stomata tertutup kadar CO2 dalam daun menurun rubisco mengikat 02 (konsentrasi O2 > CO2) fotorespirasi

Fotorespirasi: menurunkan keluaran fotosintesis terjadi dalam cahaya dan mengkonsumsi O2

mencegah kerusakan kloroplas akibat terik dan panas terjadi di Mitokondria, peroksisom, dan kloroplas

Tumbuhan C4

Produk pertama : senyawa berkarbon empat contoh : tebu, jagung, anggota rumput

2 jenis sel fotosintetik sel seludang berkas pembuluh (SSBP) Sel mesofil

Afinitas PEP karboksilase terhadap CO2 lebih tinggi dari rubisco

PEP karboksilase aktif siang hari dan malam hari nonaktif

Fotosintesis C4: meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula

Tumbuhan CAM• Daun tebal

• Laju respirasi rendah

• Sel seludang berkas pembuluh tidak jelas terlihat seperti mesofil bunga karang

• Habitat: gurun, daerah semi kering daerah sangat panas, air kurang, tanah kering, konsentrasi garam tinggi

• contohnya: kaktus, nenas

• Siang hari stomata tertutup, malam hari stomata terbuka

Malam:

CO2 + H2O H+ + HCO3

PEP oksaloasetat malat Asam malat

ke vakuola

Siang

Asam malat Malat Okasaloasetat + PEP Rubisco

ke siklus calvin

Malam: PEP karboksilase aktif tidak dapat di hambat malat

Siang : PEP karboksilase tidak aktif dihambatt malat

Pi

CO2

Barangsiapa menuntut ilmu agar ia dapat bermegah-megahan (sombong) dengan

ilmu itu terhadap ulama, dan dapat berbantah-bantahan dengan ilmu itu

terhadap orang bodoh, dan dapat memalingkan dengan wajah-wajah

manusia, maka Allah memasukkannya ke neraka jahanam(HR. Ibnu Majah)