fotosintesis

Pengertian fotosintesis

Fotosintesis suatu proses biokimia pembentukan zat

makanan berbentuk karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun, yaitu klorofil.

Perangkat fotosintesis

Pigmen Kloroplas Fotosistem I dan II

Pigmen

Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis.

• Kloroplas

Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang. Di dalam kloroplas terdapatpigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma.

Struktur kloroplas:1. membran luar2. ruang antar membran3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)4. stroma5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)6. membran tilakoid7. granum (kumpulan tilakoid)8. tilakoid (lamella)9. pati10. ribosom11. DNA plastida12. plastoglobula

• Fotosistem

Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya Matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron. Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga.Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis.

• Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul– Klorofil a– Akseptor elektron primer

• Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer

• Terdapat fotosistem I dan II• Membran tilakoid

– Terdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan II

Aliran elektron• Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor elektron

primer• Kedua jalur

– Dimulai dengan penangkapan energi foton– Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk

kemiosmosis• Aliran elektron nonsiklik

– Menggunakan fotosistem II dan I– Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron yang

didonasikan oleh air– Mensintesis ATP dan NADPH

– Donasi elektron mengkonversi air O2 dan 2H+

• Aliran elektron siklik– Hanya menggunakan fotosistem I– Elektron dari fotosistem I di-recycle– Mensintesis ATP

NonsiklikMenghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen

Aliran siklikHanya fotosistem I yang digunakan

Hanya ATP yang dihasilkan

Proses fotosintesisTumbuhan membutuhkan sinar

matahari, air, dan udara untuk membuat makanannya sendiri. Setiap hari, zat hijau daun pada daun tanaman menyerap cahaya matahari. Tumbuhan memanfaatkan cahaya matahari menjadi karbon dioksida dari udara, dan air dari tanah menjadi makanan yang mengandung gula. Tumbuhan lalu mengeluarkan oksigen sebagai hasil yang tidak terpakai, walaupun sebagian digunakan untuk bernapas. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut.

Persamaan Fotosintesis

Fotosintesis6CO2 +6H20 + light C6H1206 + 6O2

Pada fotosintesis

• Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi carrier energi (ATP, NADPH)

• Reaksi terang memberi energi pada carrier

• Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL (phosphoglyceraldehyde)

• Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu• -Reaksi terang• -Siklus Calvin

REAKSI FOTOSINTESIS

Terbagi atas 2 yaitu:• Reaksi gelap (siklus kalvin)• Reaksi terang

• reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak

memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi

gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi

energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2).

Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk

gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH).Energi yang

digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.Pada proses

reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya Matahari. Reaksi gelap bertujuan

untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi

molekul gula.

Reaksi terang dan kemiosmosis:Organisasi membran tilakoid

• LIGHT• REACTOR

• NADP+

• ADP

• ATP

• NADPH

• CALVIN• CYCLE

• [CH2O] (sugar)• STROMA• (Low H+ concentration) • Photosystem II

• LIGHT• H2O • CO2

• Cytochrome• complex

• O2

• H2O • O2• 1

• 1⁄2

• 2

• Photosystem I• Light

• THYLAKOID SPACE• (High H+ concentration)

• STROMA• (Low H+ concentration)

• Thylakoid• membrane

• ATP• synthase

• Pq• Pc

• Fd

• NADP+

• reductase

• NADPH• + H+

• NADP+ + 2H+

• To• Calvin• cycle

• ADP

• P• ATP

• 3

• H+

• 2 H+• +2 H+

• 2 H+

Penjelasannya:

• reaksi terang (karena memerlukan cahaya)

Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum),

Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2).

Reaksi gelap (siklus calvin)

• Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula

• Siklus calvin – Terjadi di stroma

• Siklus Calvin memiliki 3 tahap– Fiksasi karbon– Reduksi– Regenerasi akseptor CO2

Siklus Calvin

• (G3P)

• Input• (Entering one

• at a time)• CO2

• 3

• Rubisco

• Short-livedintermediate

• 3 P • P

• 3 P • P• Ribulose bisphosphate

(RuBP)

• P

• 3-Phosphoglycerate

• P• 6 P

• 6

• 1,3-Bisphoglycerate• 6 NADPH

• 6 NADPH+

• 6 P

• P• 6• Glyceraldehyde-3-phosphate

• (G3P)

• 6 ATP

• 3 ATP

• 3 ADP• CALVIN• CYCLE

• P• 5

• P• 1• G3P

(a sugar)Output

• Light• H2O • CO2

• LIGHTREACTION

• ATP• NADPH

• NADP+

• ADP

• [CH2O] (sugar)

• CALVINCYCLE

• O2

• 6 ADP

• Glucose andother organiccompounds

• Dimulai dari CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3-phosphate

• Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul

• Tiga tahap– Fiksasi karbon– Reduksi CO2– Regenerasi RuBP

1 Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate atau RuBP). - Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase (Rubisco).

Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate 2. Tiap molekul 3-phosphoglycerate menerima

tambahan grup fosfat membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP)

- NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate

3 Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBP

• Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP

Tanaman C4

• Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasi– dengan cara menggabungkan CO2 ke dalam senyawa

empat karbon di sel mesofil• Senyawa empat karbon tersebut

– Dieksport ke sel berkas pembuluh, dimana CO2 dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin

Anatomi daun C4 dan jalur C4

• CO2

• Mesophyll cell

• Bundle-• sheath• cell

• Vein• (vascular tissue)

• Photosynthetic• cells of C4 plant• leaf

• Stoma

• Mesophyll• cell

• C4 leaf anatomy

• PEP carboxylase

• Oxaloacetate (4 C) • PEP (3 C)

• Malate (4 C)

• ADP

• ATP

• Bundle-• Sheath• cell

• CO2

• Pyruate (3 C)

• CALVIN• CYCLE

• Sugar

• Vascular• tissue

• CO2

Tanaman CAMMembuka stomatanya pada malam hari,

menggabungkan CO2 ke dalam asam organik

• Selama siang hari, stomata tertutup– CO2 dilepaskan dari asam organik untuk digunakan

dalam siklus Calvin

Jalur CAM mirip dengan jalur C4

• Spatial separation of steps. In C4 plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in different

• types of cells.

• (a)• Temporal

separation of steps. In CAM plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in the same cellsat different times.

• (b)

• Pineapple• Sugarcane

• Bundle-

• sheath cell

• Mesophyll Cell

• Organic acid

• CALVINCYCLE

• Sugar

• CO2 • CO2

• Organic acid

• CALVINCYCLE

• Sugar

• C4 • CAM

• CO2 incorporated• into four-carbon• organic acids• (carbon fixation)

• Night

• Day

• 1

• 2• Organic acids• release CO2 to• Calvin cycle

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis

• Intensitas cahaya. Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.• Konsentrasi karbon dioksida. Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin

banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.

• Suhu. Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat 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 karbon dioksida sehingga 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. Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.

Profil

• Nama : Greyti Qivintia Koropit

• Jurusan: P.Biologi• Nim: 10 310 892• Semester: IV• Mk : Fisiologi Tumbuhan• Manado State University

(UNIMA)