FOTOSINTESIS

Fotosintesis hanya dapat berlangsung pada makhluk hidup yang memiliki organela kloroplas (tumbuhan tinggi, paku, lumut, ganggang, dan beberapa jenis bakteri).

Di dalam kloroplas terdapat pigmen-pigmen yang dapat menangkap energi cahaya (korofil dan pigmen lain).

chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoidsVascular Plants

chlorophyll a, chlorophyll c, peridinin and other carotenoids

Dinoflagellates (Pyrrhophyta)

chlorophyll a, chlorophyll c, fucoxanthin and other carotenoids

Golden-brown Algae (Chrysophyta)

chlorophyll a, chloorphyll c, fucoxanthin and other carotenoids

Brown Algae (Phaeophyta)

chlorophyll a, phycocyanin, phycoerythrin, phycobilins

Red Algae (Rhodophyta)

chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoidsGreen Algae (Chlorophyta)

chlorophyll a, chlorophyll bChloroxybacteria

chlorophyll a, chlorophyll c, phycocyanin, phycoerythrin

Cyanobacteria

Photosynthetic PigmentsTaxonomic Group

Tahapan Fotosintesis

Fotosintesis terdiri dari reaksi panen energi (reaksi terang) dan asimilasi C (reaksi gelap)

REAKSI TERANGProses penyerapan foton dan mengubahnya menjadi ATP dan

NADPH

CAHAYA

Sifat cahaya : Sebagai gelombang Sebagai partikel (photon)Setiap photon berisi sejumlah energi ~ quantumEnergi dikirim dalam paket diskret tidak kontinuEnergi tergantung frekuensi

Hukum Plank : E = h . v E = energi h = Konstanta Plank 6.626 x 10-34 Js v = frekuensi

Sinar matahari – hujan photon

Mengapa tumbuhan berklorofil selalu terlihat berwarna hijau ?

Laju fotosintesis tergantung laju absorpsi photon

Photon yang berguna untuk fotosintesis 400 – 700nm disebut Photosynthetically Active Radiation (PAR) atau Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD).Satuan M mol m-2s-1

Cahaya penuh : 2000 M mol m-2 s-1 photon1 mol = 6,02 x 1023 molekul.

Bakteri aerobik akan berkumpul pada tempat-tempat yang kaya oksigen akibat tingginya aktivitas fotosintesis

HUKUM STARK – EINSTEINTiap molekul, setiap kali hanya dapat menyerap satu

foton, dan foton ini hanya dapat menyebabkan tereksitasinya satu elektron.

Untuk mengatasi elektron dibutuhkan sejumlah energi

Karena satu molekul klorofil hanya dapat menangkap satu foton, sedang kebutuhan foton cukup besar, maka harus ada mekanisme pengumpulan energi pada pusat reaksi yang dinamakan RESONANSI INDUKTIF

Tahun 1887 Hertz menemukan bahwa cahaya yang mengenai permukaan metal menyebabkan pelepasan elektron “efek fotoelektrik” > λx tidak dapat melepaskan elektron

Tahun 1901 Planck menemukan bahwa radiasi menyerupai partikel/paket diskret

Tahun 1905 Einstein menjelaskan bahwa efek fotoelektrik yang dikemukakan Hertz sebagai penjelasan sifat pertikel cahaya Absorpsi photon dengan gelombang yang cukup pendek oleh elektron pada metal cukup mensuplai energi untuk melepas elektron tersebut

FOTOFOSFORILASI

Reaksi pada fotosistem II terjadi pemecahan air dan pembebasan elektron dan konversi energi photon

menjadi ATP

terjadi konversi energi foton pada fotosistem I menjadi NADPH

TRANSFER PROTON DAN ELEKTRON PADA KOMPLEKS CYT b6 f

Secara keseluruhan ada 4 proton ditransportasikan melintasi membran untuk setiap 2 elektron yang dikirim ke P 700.

Secara stoikiometri setiap translokasi 3H+ diperoleh 1 ATP

Sedangkan untuk menghasilkan 1 O2 harus ditransfer 4e-

2H2O O2 + 4 H+ + 4e-

Secara teoritis sedikitnya dibutuhkan 8 quantum untuk satu O2 (namun hasil pengukuran sekitar 9-10 quantum).

Asimilasi C (reaksi gelap)

Tahapan Awal Asimilasi CO2

6 RuBP + 6CO2 + 12NADPH2 + 12ATP →

12PGAL + 12NADP + 12ADP + 12Pi

6 Ribulosa 1,5 bisfosfat (RuBP) 5C

6 (CO2 + H2O)

12 (3-fosfogliserat) 3C

12 (1,3-difosfogliserat) 3C

12 (gliseraldehida 3-fosfat) 3C

12 ATP

12 ADP

12 NADPH

12 NADP + 12 H2PO3

-

Karboksilasi

Reduksi

PENAMBATAN CO2 (SIKLUS CALVIN)

SINTESA ASIMILAT DAN REGENERASI RuBP

DHAP

2 G3P 2 G3P 2 G3P 2 G3P 2 G3P2 G3P

Fruktosa 1,6 bisfosfat 6C

Fruktosa 6 fosfat 6C

H2O

H2PO3-

Xylulosa 5 fosfat 5C Eritrosa 4 fosfat 4C

2 RuBP

DHAP

Sedoheptulosa 1,7 bisfosfat 7C

Xylulosa 5 fosfat 5C Ribosa 5 fosfat 5C

2 RuBP 2 RuBP

SUKROSA

G3P Fruktosa 1,6 bisfosfat

Fruktosa 6 fosfat

Pi

Glukosa 6 fosfatGlukosa 1 fosfatADP Glukosa

PATI

ATP

PPi

Pi

Pi G3P

PEMBENTUKAN PATI DALAM KLOROPLAS

FOTOSINTESIS C 4

Fotorespirasi