Metabolisme sel (fotosintesis)

METABOLISME SELFOTOSINTESIS

Mesofil

Potongan melintang daun

kloroplas Ikatan pembuluh

Stomata

Kloroplas Sel mesofil

CO2 O2

20 m

Figure 10.4a

Membranluar

Ruangintermembran

Membrandalam

1 m

Ronggatilakoid

TilakoidGranumStroma

KloroplasFigure 10.4b

cahaya

Reaksiterang

Kloroplas

NADP

ADP

+ P i

H2O

Figure 10.6-1

cahaya

Reaksiterang

Kloroplas

ATP

NADPH

NADP

ADP

+ P i

H2O

O2

Figure 10.6-2

Cahaya

Reaksiterang

SiklusCalvin

Kloroplas

ATP

NADPH

NADP

ADP

+ P i

H2O CO2

O2

Figure 10.6-3

Cahaya

Reaksiterang

SiklusCalvin

Kloroplas

[CH2O](gula)

ATP

NADPH

NADP

ADP

+ P i

H2O CO2

O2

Figure 10.6-4

Reaksi terang• Terjadi pada Grana Tilakoid

• Membutuhkan cahaya matahari akan terpecah menjadi spektrum warna

• Percobaan Engelmann pada thn 1883 menggunakan Spirogyra (ganggang hijau fotosintetik) membuktikan bahwa cahaya yang diserap oleh klorofil (pigmen fotosintetik) adalah spektrum merah dan nila

• Pigmen fotosintetik pada tumbuhan klorofil -a dan klorofil -b serta karotenoid

• Terdapat 2 fotosistem fotosistem 1 (PS1, pusat reaksi P700) dan fotosistem 2 (PS2, pusat reaksi P680)

(b) Spektrum aksi

(a) Spektrumpeneyerapan

PercobaanEngelmann

(c)

klorofill a

klorofil b

karotenoid

Wavelength of light (nm)

Ab

sorp

tion

of lig

ht b

ych

loro

pla

st pig

men

tsR

ate o

f ph

oto

syn

thesis

(mea

sured

by

O2

release)

Bakteri aerob

FilamenAlga (Spirogyra)

400 500 600 700

400 500 600 700

400 500 600 700

RESULTSFigure 10.10

Figure 10.11

Hydrocarbon tail(H atoms not shown)

Porphyrin ring

CH3

CH3 in chlorophyll a

CHO in chlorophyll b

Figure 10.14-5

Cytochromecomplex

Primaryacceptor

Primaryacceptor

H2O

O2

2 H

+1/2

P680

Light

Pigmentmolecules

Photosystem II(PS II)

Photosystem I(PS I)

Pq

Pc

ATP

1

2

3

5

6

7

8

P700

Light

+ HNADP

NADPH

NADP

reductase

Fd

e

e

ee

4

e

e

Menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen

Nonsiklik

Aliran siklik– Hanya fotosistem I yang digunakan

– Hanya ATP yang dihasilkan

Figure 10.18

STROMA(low H concentration)

STROMA(low H concentration)

THYLAKOID SPACE(high H concentration)

Light

Photosystem II

Cytochromecomplex

Photosystem ILight

NADP

reductase

NADP + H

ToCalvinCycle

ATPsynthase

Thylakoidmembrane

2

1

3

NADPH

Fd

Pc

Pq

4 H+

4 H++2 H+

H+

ADP

+

P i

ATP

1/2

H2OO2

Reaksi Gelap

• Hasil reaksi terang ATP dan NADPH dibawa ke STROMA (matriks kloroplas) dan masuk dalam reaksi GELAP/siklus Calvin-Benson

• Reaksi gelap mengubah CO2 menjadi glukosa (C6H12O6)

Input

3 (Entering oneat a time)

CO2

Phase 1: Carbon fixation

Rubisco

3 P P

P6

Short-livedintermediate

3-Phosphoglycerate6

6 ADP

ATP

6 P P

1,3-Bisphosphoglycerate

CalvinCycle

6 NADPH

6 NADP

6 P i

6 P

Phase 2: Reduction

Glyceraldehyde 3-phosphate(G3P)

P5

G3P

ATP

3 ADP

Phase 3:Regeneration ofthe CO2 acceptor(RuBP)

3 P P

Ribulose bisphosphate(RuBP)

1 P

G3P(a sugar)

Output

Glucose andother organiccompounds

3

Figure 10.19-3

Fotorespirasi • CO2 masuk ke daun melalui celah daun (stomata), ketika suhu siang hari sangat panas, stomata akan menutup untuk mengurangi resiko kehilangan air (H2O) melalui transpirasi akibatnya pasokan CO2 berkurang yg masuk ke reaksi gelap bukan CO2 melainkan O2 (hasil fotolisis air pada saat reaksi terang) TIDAK DIHASILKAN GULA FOTORESPIRASI

• Terdapat 3 tipe tanaman menurut kemampuan mengurangi terjadinya fotorespirasi, yaitu :

• 1) Tanaman C3

• 2) Tanaman C4

• 3) Tanaman CAM (Crassulacean Acid Metabolism)

• 1) Tanaman C3

• tanaman pada umumnya, dimana CO2 diubah menjadi senyawa beratom C3 (Gliseraldehid 3-P/GDP), tanaman C3 rentan mengalami fotorespirasi sehingga tidak cocok ditanaman pada musim/daerah kering

• contoh : padi

• 2) Tanaman C4

• tahan kering, tidak mengalami fotorespirasi, CO2 diubah menjadi asam malat (beratom C4), anatomi daun dilengkapi bundle-sheath/seludang berkas pengangkut

• Contoh : jagung, tebu

• 3) CAM

• sangat tahan lingkungan kering, membuka stomata untuk mengambil CO2 pada malam hari, diubah menjadi asam malat, saat siang hari stomata menutup, asam malat kembali diubah jadi CO2

• Contoh : nanas, kaktus, sansiviera

Figure 10.20

C4 leaf anatomy The C4 pathway

Photosyntheticcells of C4

plant leaf

Mesophyll cell

Bundle-sheathcell

Vein(vascular tissue)

Stoma

Mesophyll cell

PEP carboxylaseCO2

Oxaloacetate (4C) PEP (3C)

Malate (4C)

Pyruvate (3C)

CO2

Bundle-sheathcell

CalvinCycle

Sugar

Vasculartissue

ADP

ATP

Figure 10.20a

C4 leaf anatomy

Photosyntheticcells of C4

plant leaf

Mesophyll cell

Bundle-sheathcell

Vein(vascular tissue)

Stoma

Figure 10.20bThe C4 pathway

Mesophyll cell PEP carboxylase

CO2

Oxaloacetate (4C) PEP (3C)

Malate (4C)

Pyruvate (3C)

CO2

Bundle-sheathcell

CalvinCycle

Sugar

Vasculartissue

ADP

ATP

Sugarcane

Mesophyllcell

Bundle-sheathcell

C4 CO2

Organic acid

CO2

CalvinCycle

Sugar

(a) Spatial separation of steps (b) Temporal separation of steps

CO2

Organic acid

CO2

CalvinCycle

Sugar

Day

Night

CAM

Pineapple

CO2 incorporated

(carbon fixation)

CO2 released

to the Calvin

cycle

2

1

Figure 10.21

Figure 8.4b