Fisiologi Tumbuhan FOTOSINTESIS
Fisiologi Tumbuhan
FOTOSINTESIS
www.themegallery.com
Fotosintesis
Suatu proses pada tumbuhan hijau untuk menyusun senyawa organik dari CO2 dan H2O. Proses ini hanya akan terjadi jika ada cahaya matahari dan melalui perantara klorofil
www.themegallery.com
Faktor Internal dan Eksternal yang Mempengaruhi Laju Fotosintesis
Faktor Internal
1. Ketahanan terhadap difusi gas bebas
2. Penimbunan hasil fotosintesis
Faktor Eksternal
1. Konsentrasi CO2
2. Persediaan air
3. Intensitas cahaya
4. suhu
www.themegallery.com
FOTOSINTESIS TANAMAN C-3, C-4, DAN CAM
www.themegallery.com
Tanaman C-3 (Siklus Calvin)
Spesies tumbuhan yang menghasilkan asam berkarbon 3 sebagai hasil pertama fiksasi CO2.
Enzim yang berperan adalah RuBP Karboksilase
Berlangsung di stroma kloroplas
Contoh : padi, Pteridophyta, dan ganggang
www.themegallery.com
www.themegallery.com
www.themegallery.com
www.themegallery.com
www.themegallery.com
Ribulosa bisfosfat(RuBP)
3-Fosfogliserat
Intermediatberumur-pendek
Fase 1: Fiksasi karbon
(Masuk satu per satu)
Rubisko
Masukan
CO2
P
3 6
3
3
P
PPP
ATP6
6 ADP
P P6
1,3-Bisfosfogliserat
6
P
P6
66 NADP+
NADPH
i
Fase 2:Reduksi
Gliseraldehida-3-fosfat(G3P)
1 PKeluaran G3P
(sejenis gula)
Glukosa dan senyawa organik lain
SiklusCalvin
3
3 ADP
ATP
5 P
Fase 3:Regenerasi penerima CO2
(RuBP)
G3P
Peraga 10.18.3 Siklus Calvin
www.themegallery.com• Dehidrasi menjadi masalah bagi tumbuhan, kadang membutuhkan barter dengan proses metabolik lainnya, terutama fotosintesis
• Pada hari yang panas dan kering, tumbuhan menutup stomatanya, yang mempertahankan H2O dan juga membatasi fotosintesis
• Penutupan stomata mengurangi akses ke CO2 dan menyebabkan O2 meningkat
• Kondisi ini mengarah pada proses yang tampaknya sia-sia,yang disebut fotorespirasi
Fotorespirasi
www.themegallery.com
• Pada sebagian besar tumbuhan (tumbuhan C3), fiksasi awal CO2 melalui rubisko membentuk senyawa berkarbon-tiga
• Pada fotorespirasi, rubisko menambahkan O2 ke siklus Calvin, bukan CO2
• Fotorespirasi mengonsumsi O2 dan bahan-bakar organik dan melepaskan CO2 tanpa menghasilkan ATP atau gula
www.themegallery.com• Fotorespirasi mungkin merupakan relik evolusi karena rubisko pertama kali berevolusi pada saat ketika atmosfer memiliki lebih sedikit O2 dan lebih banyak CO2
• Fotorespirasi membatasi produk-produk reaksi terang yang merusak dan menumpuk tanpa adanya siklus Calvin
• Pada banyak jenis tumbuhan, fotorespirasi merupakan masalah karena di hari yang panas dan kering, fotorespirasi dapat menghabiskan hingga 50% karbon yang difiksasi oleh siklus Calvin
www.themegallery.com
Tumbuhan C4• Spesies tumbuhan yang menghasilkan
asam berkarbon 4 (oksaloasetat) sebagai hasil pertama fiksasi CO2.
• Tempat terjadinya fotosintesis terjadi di dua tempat yaitu sel mesofil (siklus C3) dan sel seludang pembuluh (siklus C4).
• Tumbuhannya seperti sorgum, amarantus, jagung.
• Langkah ini membutuhkan enzim PEP karboksilase (PEP carboxylase)
• Tumbuhan C4 → kemampuan melaksanakan fotosintesis lebih tinggi dan lebih tahan terhadap kekeringan.
www.themegallery.com
Terdapat 2 jenis sel fotosintetik.
1. Sel Mesofil membentuk asam malat dan APG
2. Sel seludang berkas pembuluh membentuk Pati atau sukrosa
www.themegallery.com
Fiksasi CO2 Jalur HATCH-SLACK (C4)
Epidermis daun
Epidermis daun
CO2 Stomata
CO2 H2O+ H2CO3
Asam Posfoenol Piruvat
Asam Oksaloasetat
Asam Aspartat
Asam MalatAsam Piruvat
NADPH2
NADP+
AMP + PP
ATP
Sel Mesofil
Asam MalatAsam Piruvat Asam AspartatNADPH2NADP+
CO2
Daur Calvin
AMILUM
Sel Parenkim Seludang Ikatan Pembuluh
www.themegallery.com
Peraga 10.19 Anatomi daun C4 dan jalur C4
Anatomi daun C4
Sel mesofilSel-sel fotosintetikdaun tumbuhan C4
Sel seludangberkas-pembuluh
Urat daun(jaringan pembuluh)
Stoma
Jalur C4
Sel mesofilCO2PEP karboksilase
Oksaloasetat (4C)
Malat (4C)
PEP (3C)ADP
ATP
Piruvat (3C)
CO2
Sel seludangberkas-pembuluh
SiklusCalvin
Gula
Jaringanpembuluh
www.themegallery.com
Stoma
Anatomi daun C4
Sel-selfotosintetikdaun tumbuhan C4
Urat daun(jaringan pembuluh)
Sel seludangberkas-pembuluh
Sel mesofil
Peraga 10.19a. Anatomi daun C4 dan jalur C4
www.themegallery.com
Gula
CO2
Sel seludangberkas-pembuluh
ATP
ADP
Oksaloasetat (4C) PEP (3C)
PEP karboksilase
Malat (4C)
Sel mesofil
CO2
SiklusCalvin
Piruvat (3C)
Jaringanpembuluh
Jalur C4
Peraga 10.19b Anatomi daun C4 dan jalur C4
www.themegallery.com
Keunggulan Jalur C-4
• Laju fotosintesis lebih cepat daripada tumbuhan C-3 jika kedua tumbuhan terebut didedahkan ke cahaya.
• Pada suhu 25-35 derajat celcius tumbuhan C-4 dua kali lebih cepat dari C-3
www.themegallery.com
Tanaman CAM(Crassulation Acid Metabolism Plants)
• Nama sukulen berasal dari bahasa Latin, succos, yang berarti juice. • Sanggup menyimpan makanan atau air di dalam tubuhnya sebagai
cadangan.• Tanaman yang berdaun atau berbatang tebal bertranspirasi rendah• Dalam kondisi kering, stomata pada malam hari akan terbuka untuk
mengabsorbsi CO2 dan menutup pada siang hari untuk mengurangi transpirasi
www.themegallery.com
Tidak mempunyai lapisan sel palisade yang telah berkembang sempurna.
Sebagian besar sel fotosintesis daun atau batang adalah mesofil bunga karang (spongy).
Sel-selnya mempunyai vakuola yang cukup besar dibandingkan dengan lapisan tipis sitoplasma.
Terdapat sel bundle sheath tetapi sel tersebut tidak banyak berbeda dengan sel mesofil.
Terdapat sel seludang berkas tapi tidak jelas.
www.themegallery.com
Membuka stomata pada malam hari menggabungkan CO2 ke dalam asam organik
Selama siang hari stomatanya tertutup dan CO2 akan dilepaskan dari asam organik untuk digunakan dalam siklus calvin
Pada malam hari terjadi lintasan C4 dan siang hari terjadi siklus C3.
Kelompok tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh di daerah kering
www.themegallery.com
Contoh Tanaman CAM
Crassulaceae CactaceaeBromeliaceaeLiliaceaeAgaveceaeAnanas comosusOncidium
lanceanum
www.themegallery.com
Fiksasi CO2 Jalur CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
Epidermis daun
Sel Mesofil
CO2
Epidermis daun
Malam Hari Stomata Terbuka
CO2 H2O+ H2CO3
Asam Posfoenol Piruvat
Asam Oksaloasetat
Glukosa
H3PO4
Glikolisis
NAD+
NADH2
Asam Malat
Disimpan Dalam Vakuola
www.themegallery.com
Fiksasi CO2 Jalur CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
Sel Mesofil
Epidermis daun
Siang Hari Stomata Tertutup
Asam MalatAs.Malat Dalam Vakuola
Asam Oksaloasetat
NADP+ NADPH2
CO2
PEP
ATP
ADP
Daur Kalvin
AMILUMAsam Piruvat
CO2
NADP+
NADPH2
Epidermis daun
www.themegallery.com
www.themegallery.com
Peraga 10.20 Pembandingan fotosintesis C4 dan CAM
CO2
Tebu
Sel mesofil
CO2
C4
Sel seludangberkas-pembuluh
Asam organikmelepaskan CO2
ke siklus Calvin
CO2 digabungkanke dalam asamorganik berkarbon-empat (fiksasi karbon)
Nanas
Malam
Siang
CAM
GulaGula
SiklusCalvin
SiklusCalvin
Asam organik Asam organik
(a) Pemisahan langkah-langkah secara spasial (b) Pemisahan langkah-langkah secara temporal
CO2 CO2
1
2
www.themegallery.com
www.themegallery.com