Fotosintesis ujyj

FOTOSINTESIS

Fotosintesis :Penangkapan energi matahari untuk mensintesis karbohidrat dari CO2 dan air. Cahaya

CO2 + 2 H2 O* (CH2O) + O*2 + H2 O

•Setiap molekul CO2 membutuhkan 4 atom H untuk mereduksinya. Atom H tersebut berasal dari H2O.

CO2 + 4 (atom H) ( CH2O) + H2 O

2 atom H mengekstrak sebuah O dari CO2

Konsep tentang energi cahaya matahari

Cahaya matahari = 1. gelombang

2. partikel berenergi (foton)

Energi yg terkandung pada foton tertentu tergantung pada panjang gelombangnya

Spektrum visible : merah ( 700 nm), oranye, kuning, hijau, biru, ungu (400 nm)

Senyawa kimia yang menyerap foton = pigmen.

Pigmen yang menyerap semua panjang gelombang cahaya tampak adalah warna hitam.

Warna yang kita lihat adalah cahaya yang tidak diserap.

energi dari

P cahaya matahari P*

Elektron tereksitasi mengandung energi potensial tinggi

Energi ini digunakan untuk menjalankan reaksi kimia senyawa lain ( A + B AB)

Molekul pigmen kembali ke keadaan ground state. Sebagian atau semua energi sekarang terkunci pada senyawa AB dan sebagian mungkin hilang sebagai panas

klorofil menyerap cahaya pada panjang gelombang warna merah (energi rendah) dan biru (energi tinggi) pada spektrum sehingga klorofil terlihat berwarna hijau. λ =400 nmλ =700 nmklorofil diaktifkan oleh sinar matahari, harus menggerakkan suatu aliran elektron

Reaksi fotosintesis terdiri atas 2 fase yaitu :

• Reaksi terang : menggunakan energi cahaya matahari untuk sintesis NADPH dan ATP

• Berlangsung dalam membran tilakoid

• Reaksi gelap : menggunakan NADPH dan ATP untuk sintesis karbohidrat dari H2O dan CO2.

• Berlangsung dalam stroma

Penangkapan energi matahari terjadi dalam fotosistem.

Klorofil PSI (λmaks =700nm) = P700

PS II (λmaks =680 nm) = P680.

Urutan reaksi selama absorbsi cahaya

FOTOSISTEM II

1. Terjadi pemecahan H2O menghasikan e- + H+ + O2

2. Pusat reaksi fotosistem II : P680 Chl II + hv (680 nm) Chl II*

3. Akseptor elektron primer : feofitin (Phe) plastoguinon (PQ)

kompleks b6-f plastosianin (PC) P700

FOTOSISTEM I

1. Berlangsung reduksi NADP+ menjadi NADPH

2. Pusat reaksi fotosistem I : P700

Chl I + hv (700 nm) Chl I*

3. e- kemudian dilewatkan pada akseptor primer feredoksin

4. 2 Feredoksinred + H+ + NADP+ 2 feredoksin + NADPH

5. Kekosongan elektron pada pusat reaksi PI diisi oleh aliran elektron dari P II

TRANSPORT ELEKTRON SIKLIK PADA FOTOSISTEM I

1. Fosforilasi siklik terjadi jika : rasio NADPH /NADP+ tinggi dalam sel NADP+ yg ada tdk cukup untuk menerima e- yg dihasilkan P I.

2. Transport elektron bersamaan dengan produksi ATP

FOTOFOSFORILASI NONSIKLIK DAN SIKLIK

ALIRAN SIKLIK : Produk hanya ATP

Air tidak dipecah

Hanya melibatkan fotosistem I

ALIRAN NON SIKLIK : Produk ATP, NADPH2

Air dipecah utk menghasilkan H

utk NADPH2

Melibatkan fotosistem I dan II

SIKLUS CALVIN

Fiksasi CO2 terjadi di stroma

Reaksi netto siklus Calvin :

6 CO2 + 12 NADPH enzim C6 H12 O 6 + 12 NADP+

ATP

Membutukan 6 molekul ribulosa 1,5 bifosfat

HH – C – O – P C = O

H – C- OH + CO2 2 asam fosfogliserat H - C – OH

H – C – O- P

H Ribulosa difosfat

6C5 + 6 C1 6( 2 x C3)

Asam fosfogliserat + ATP asam difosfogliserat + ADP

12 C3H5O4 P + 12 ATP 12 C3H4O4P2 + ADP

Asam difosfogliserat + NADPH2 triosa fosfat + NADP + Pi H2O

12 C3H4O4P2 + 12NADPH2 12 C3H5O3P (12 C3)

12 C3 dibolak-balik (shuffle) 6 C5 + 1 C6 (glukosa)

6 C5 kembali ke awal siklus

JALUR ALTERNATIF FIKSASI CO2

Pada tanaman tropis : daun memiliki pori2 kecil utk

meminimalkan kehilangan H2O

: CO2 yg masuk lbh rendah

: O2 yg masuk lbh rendah

Jalur alternatif utk fiksasi CO2 : Jalur C4Terjadi pada sel mesofil (sel terluar)

Tujuan : Meningkatkan konsentrasi CO2 sebelum masuk

ke siklus Calvin (berlangsung pada sel boundle-

sheath (lapisan berikutnya).

SISTEMATIKA JALUR C4(melibatkan senyawa dg 4 atom C =oksaloasetat dan malat)

1. CO2 masuk melalui pori2 daun ke sel mesofil

2. CO2 bergabung dg fosfoenolpyruvat oksaloasetat

3. Oksaloasetat direduksi malat + NADPH

4. Malat masuk ke sel boundle- sheath

5. Di sel boundle- sheath, malat CO2 + pyruvat

6. CO2 masuk ke siklus Calvin bereaksi dg ribulosa 1,5 bifosfat

7. Pyruvat kembali ke sel mesofil

KELEBIHAN JALUR C4

Pada daerah tropis : cahaya berlimpah

konsentrasi CO2 dpt ditingkatkan dg

jalur C4

Akibatnya : tanaman tropis lebih cepat tumbuh

produksi biomassa/unit luas daun lebih tinggi

dibandingkan tanaman C3

Fotorespirasi tidak dilakukan

FOTORESPIRASI

Pada keadaan gelap : sel daun hijau tanaman C3 dan C4 melangsungkan respirasi pada mitokondria (sumber energi : hsl fotosintesis)Pada keadaan terang : tanaman C3 masih melangsungkan respirasi (fotorespirasi) yg menghabiskan energi berupa kekuatan mereduksi dan ATP : pada tanaman C4 tdk terjadi fotorespirasi

How ???Jika konsentrasi O2 >>> CO2 : ribulosa 1,5 bifosfat dioksigenasi fosfoglikolat + 3 fosfogliserat (seharusnya 2 molekul 3 fosfogliserat

Akibat enzim rubisco lebih banyak mengikat O2 drpd CO2

Pada tanaman C4 : pori2 yg kecil O2 dan CO2 masuk <<

Tetapi CO2 dpt ditingkatkan dg jalur C4

shg rasio CO2/ O2 tetap tinggi fotorespirasi

tidak terjadi

TUMBUHAN CAM(CRASSULACEAN ACID METABOLISM)

• Mrp adaptasi fotosintetik pd kondisi yg gersang• Tumbuhan sekulen (penyimpan air) = nenas, kaktus dll• Tumbuhan CAM : membuka stomata malam hari,

menutupnya pd siang hari• Membantu menghemat air, menghambat masuk CO2

• Fiksasi CO2 terjadi pd malam hari, lalu diubah menjadi asam organik

• Pada siang hari, ketika reaksi terang dpt memasok ATP dan NADPH utk siklus Calvin, CO2 dilepaskan dr asam organik dan masuk ke siklus Calvin

• Perbedaan dg tanaman C4, pd C4 fiksasi CO2 dan siklus Calvin terjadi pd sel yg berbeda, sedangkan pd CAM keduanya terjadi pd waktu yg berbeda.