Anabolisme disebut juga sintesis, merupakan proses penyusunan bahan anorganik menjadi bahan organik. Dalam peristiwa ini diperlukan masukan energi (reaksi

endergonik). Contoh dari anabolisme adalah proses fotosintesis yang berlangsung dalam kloroplas.

Kloroplas

Kloroplas merupakan organel yang hanya didapati pada tumbuhan hijau. Organel ini memiliki membran rangkap dua, yaitu membran luar dan membran dalam. Membran

dalam memiliki bentuk perluasan yang disebut lamela. Pada lamela terdapat modifikasi membran yang menyerupai tumpukan koin yang disebut grana. Setiap grana disusun

oleh thilakoid. Pada thilakoid tersebut terdapat pigmen fotosintetik. Semua ruang bagian dalam kloroplas berisi cairan yang disebut stroma.

Fotosintesis

Reaksi fotosintesis juga merupakan reaksi redoks. Proses ini berlangsung dalam dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

1. Reaksi Terang/Light Reaction/Reaksi Hill  Reaksi terang merupakan tahap fotosintesis yang memerlukan cahaya. Proses yang

berlangsung pada thilakoid ini memerlukan bahan:  H2O, akseptor elektron berupa NADP (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat) dan pigmen fotosintetik. 

Pigmen fotosintetik yang terdapat dalam thilakoid ada tiga macam: - klorofil a, disebut juga photosystem I/photosystem 700 - klorofil b, disebut juga photosystem II/photosystem 680 

- karotenoid (disebut juga pigmen antena), terdiri dari karoten dan xantofil Peristiwa yang berlangsung pada reaksi terang adalah sebagai berikut: bila P700

menerima cahaya, elektronnya akan tereksitasi sehingga elektron lepas dari P700 dan diterima oleh feredoxin (akseptor primer). Feredoxin memberikan elektron pada NADP

sehingga tereduksi menjadi NADPH. Karena P700 kehilangan elektron ia memperoleh gantinya dari P680. 

Bila P680 menerima cahaya, elektronnya tereksitasi sehingga lepas dan diterima oleh akseptor primer. Elektron berjalan dari akseptor primer ke sitokrom dan akhirnya ke

P700. Saat elektron berpindah dari sitokrom ke P700 dilepaskan energi yang digunakan untuk membentuk ATP. P680 yang kehilangan elektron memperoleh ganti dari dari

proses fotolisis air.

Keseluruhan perjalanan elektron tersebut disebut siklus non siklis, karena elektron berjalan dari H2O dan akhirnya diterima NADP. Bentuk lain dari lintasan elektron adalah siklus siklis. Siklus ini  bermula dari P700 yang menerima cahaya, elektron yang lepas

diterima feredoksin tetapi tidak diberikan ke NADP melainkan ke sitokrom, lalu kembali ke P700. Saat elektron berjalan dari sitokrom ke P700 dihasilkan energi yang digunakan

untuk membentuk  ATP.Dari keterangan di atas dapat diketahui ada tiga bahan yang dihasilkan saat reaksi terang, yaitu: NADPH, ATP, dan O2. Dua yang pertama digunakan

sebagai bahan untuk terlaksananya reaksi gelap.

2. Reaksi Gelap/Dark Reaction/Siklus Calvin-Benson

Reaksi gelap merupakan tahap fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya. Proses yang berlangsung pada stroma ini memerlukan bahan yang dibentuk pada reaksi terang yaitu NADPH dan ATP, serta CO2 dari udara. Reaksi dimulai dari pengikatan CO2 oleh ribulosa difosfat (RDP) dan pada akhir siklus dibentuk fosfogliseraldehid (PGAL) yang kemudian

diubah menjadi glukosa (lihat bagan di atas).

http://konsepbiologi.wordpress.com/2011/07/21/anabolisme-fotosintesis/  JULI 21, 2011 BY SF. EKO

YULIANTO, S. SI Anabolisme adalah proses kimia tingkat molekuler yang berkaitan dengan

penyusunan senyawa dari yang sederhana menjadi kompleks yang terjadi di dalam sebuah sel.

Contoh dari Anabolisme yang paling terkenal adalah proses fotosintesis. Proses fotosintesis terjadi

dalam 2 tahap yaitu Reaksi terang dan reaksi gelap. Proses ini terjadi di dalam butir-butir plastida.

Kebanyakan daun memiliki plastida yang berwarna hijau jadi disebut dengan kloroplas. Berikut ini

adalah organel yang disebut dengan kloroplas.

Organel

ini memiliki bagian-bagian:

1. Tilakoid

2. Ruang tilakoid

3. Grana

4. Stroma

5. Ruang antar membran

Disebutkan di atas bahwa fotosintesis terjadi dalam dua tahap yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi terang terjadi di bagian dengan keterangan no 1 sedangkan reaksi gelap terjadi pada nomor

4.

Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari

klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[7] 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.[7]Pigmen-pigmen tersebut

mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting

dalam fotosintesis.[11]

Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[12] Klorofil ini berperan dalam

menyalurkanelektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[12] Elektron ini selanjutnya

masuk ke sistem siklus elektron.[12] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energitinggi

sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal

dengan kompleks antena.[11]

Pada tumbuhan fotosistem dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

[11] Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap

cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.[13] Energi yang

diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[13]Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya

dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.

[14] P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.

[14] Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh

elektron dari molekul-molekul air.[7]

Perhatikan gambar berikut

Reaksi terang adalah reaksi yang melibatkan tenaga matahari sedangkan reaksi gelap (calvin-

Benson Cycle) dapat terjadi tanpa kehadiran sinar matahari.

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa:

Reaksi terang dan gelap berkaitan, kaitannya adalah reaksi terang menyediakan

energi untuk melangsungkan reaksi bagi reaksi gelap. Energi yang dipersiapkan oleh

reaksi terang berupa ATP dan NADPH.

ATP diperoleh dari tenaga foton yang berasal dari matahari dan H+ pada NADPH

berasal dari pemecahan air. Selain itu pemecahan air juga menghasilkan oksigen

yang akan dibebaskan ke lingkungan.

Pada raksi gelap dihasilkan gula dengan memanfaatkan CO2 lingkungan.

FOTOSISTEM

Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari

klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[7] 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.[7]Pigmen-pigmen tersebut

mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting

dalam fotosintesis.[11]

Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[12] Klorofil ini berperan dalam

menyalurkanelektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[12] Elektron ini selanjutnya

masuk ke sistem siklus elektron.[12] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energitinggi

sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal

dengan kompleks antena.[11]

Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[11]Pada

fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitifterhadap cahaya

dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.[13] Energi yang diperoleh

P700 ditransfer dari kompleks antena.[13] Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan

oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.[14] P680

yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.

[14] Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh

elektron dari molekul-molekul air.[7]

Fotosintesis pada tumbuhan

Tumbuhan bersifat autotrof.[4] Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa

anorganik.[4] Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen

yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis.

Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula

digunakan sebagai bahan bakar.[4] Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik

pada hewan maupun tumbuhan.[4] Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler

berkebalikan dengan persamaan di atas.[4] Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan

bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.[4]

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil.[4] Pigmen inilah yang

memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas.

[4] klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.[4]Meskipun seluruh bagian

tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi

dihasilkan di daun.[4] Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung

setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya.[4]Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa

warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.

[4] Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah

terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.[4]

Fotosintesis pada alga dan bakteri

Alga terdiri dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri dari

satu sel.[15] Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada

keduanya terjadi dengan cara yang sama.[15] Hanya saja karena alga memiliki berbagai jenis pigmen

dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya pun lebih bervariasi.

[15] Semua alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.[15] Hanya sebagian kecil

saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme

lain.[15]

Proses

Hingga sekarang fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum

bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini.[16] Proses

fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama,

seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri.[16]

Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun.[16] Namun secara

umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini.[17] Di organel

inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma.[16] Hasil fotosintesis

(disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.[16]

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama:reaksi

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

memerlukan karbon dioksida).[18]

Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma.

[18] Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan

oksigen (O2).[18] Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari

bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH).[18] Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini

diperoleh dari reaksi terang.[18] Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi

gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula.

[18] Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang

dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada

kisaran cahaya tampak (380-700 nm).[18] Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 – 700 nm),

hijau kuning (510 – 600 nm), biru (410 – 500 nm) dan violet (< 400 nm).[19] Masing-masing jenis

cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis.[19] Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap

cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.[19] Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap

cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.[19] Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada

panjang gelombang yang berbeda.[19] Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh,

klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah.[19] Klorofil b menyerap cahaya biru dan

oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang,

sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang.[19] Proses absorpsi energi

cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan

disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.[12] Proses ini merupakan awal dari rangkaian

panjang reaksi fotosintesis.

Reaksi terang

Reaksi terang dari fotosintesis pada membran tilakoid

Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.[20] Reaksi ini

memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh

pigmen sebagai antena.[20]

Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II.

[21] Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap

cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680

dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.[21]

Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari

sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil.

[21] Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada

disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim.

[21] Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari

air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.[21] Plastokuinon

merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan

mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks.[20] Reaksi

keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[21]:

2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2

Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi

PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung tembaga, yang

dinamakan plastosianin (PC).[21] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke

membran tilakoid.[21] Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah[21]:

2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)

Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[21] Fotosistem ini menyerap

energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima

elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.[21]Sebagai sistem yang

bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan

elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.[21]Reaksi keseluruhan pada PS I adalah[21]:

Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)

Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk

mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[21] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim

feredoksin-NADP+ reduktase.[21] Reaksinya adalah[21]:

4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH

Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.[1] ATP

sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi

membran tilakoid.[1] Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah

ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.[1] Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang

adalah sebagai berikut[1]:

Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2

Reaksi gelapReaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-

Bensondan siklus Hatch-Slack.[22] Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa

ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-

phosphogliserat.[22] Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini

dinamakan tumbuhan C-3.[22] Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu

oleh enzim rubisco.[22] Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut

tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang

memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.[22]

Siklus Calvin-Benson

Siklus Calvin-Benson

Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase

(RuBP) membentuk 3-fosfogliserat.[22] RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga

jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini

distimulasi oleh peningkatan pH.[22] Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+ ditranspor dari stroma ke

dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak

di permukaan luar membran tilakoid.[22] Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki

stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya.[22] Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh

NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.[22]

Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas.[12]Fikasasi

CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.[23] Karboksilasi melibatkan penambahan

CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat(3-PGA).[23] Kemudian pada fase

reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-

fosforgliseradehida (3-Pgaldehida).[23]Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil

dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat

(1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP.[23] ATP ini timbul dari

fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat

menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan.[23] Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah

NADPH, yang menyumbang 2 elektron.[23] Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali

untuk mengubah ADP menjadi ATP.[23]

Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan

CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata.[24]Pada akhir reaksi

Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah

ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi.[24]

Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida.

[12] Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar.[12] Sistem

ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya

triosafosfat di sitosol.[12] Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa.[12] [24]

Siklus Hatch-Slack

Siklus Hatch-Slack

Berdasarkan cara memproduksi glukosa, tumbuhan dapat dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4.

[25] Tumbuhan C3 merupakan tumbuhan yang berasal dari daerah subtropis.[25]Tumbuhan ini

menghasilkan glukosa dengan pengolahan CO2 melalui siklus Calvin, yang

melibatkan enzim Rubisco sebagai penambat CO2.[25] Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP untuk

menghasilkan molekul glukosa.[25] Namun, ATP ini dapat terpakai sia-sia tanpa dihasilkannya

glukosa.[26] Hal ini dapat terjadi jika ada fotorespirasi, di mana enzim Rubisco tidak menambat

CO2 tetapi menambat O2.[26] Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerah

tropis.[26] Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2 menjadi glukosa.[26] Enzim

phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan

kemudian akan menjadi oksaloasetat.[26] Oksaloasetat akan diubah menjadi malat.[26] Malat akan

terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2.[26] Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan

CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan

enzim RuBP.[26] Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil.[27] Dalam

keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP

A.  Katabolisme

     Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal.                             (glukosa)

Contoh Fermentasi : C6H1206 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.                               (glukosa) (etanol)

1.  Respirasi      Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Contoh: Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya: C6H,206 + 6 02 ———————————> 6 H2O + 6 CO2 + Energi(gluLosa)

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :

1. Glikolisis.     Peristiwa perubahan :     Glukosa => Glulosa - 6 - fosfat => Fruktosa 1,6 difosfat Þ 3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.Jadi hasil dari glikolisis :1.1. 2 molekul asam piravat.1.2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergitinggi.1.3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

2. Daur Krebs.Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia 

3. Transpor elektron respirasi.     Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.

     Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut: 

PROSES AKSEPTOR ATP

1. Glikolisis:     Glukosa ——> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP2. Siklus Krebs:2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP2 asetil KoA ——> 4 CO2 6 NADH 2 PADH23. Rantai trsnspor elektron respirator:    10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP    2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP

Total 38 ATP

Kesimpulan :Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.

Fermentasi     Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebutmelangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.

A. Fermentasi Asam LaktatFermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energienzim

Prosesnya :

1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).enzimC6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi

2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NADpiruvatdehidrogenasa

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

B. Fermentasi Alkohol      Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP,

bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya :

1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)2. Dekarbeksilasi asam piruvat.

Asampiruvat ————————————————————> asetaldehid + CO2.piruvat dekarboksilase (CH3CHO)3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol(etanol).2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————————————> 2 C2HsOH + 2 NAD.alkohol dehidrogenaseenzimRingkasan reaksi : C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi

C. Fermentasi Asam Cuka     Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.Reaksi: aerobC6H12O6 —————> 2 C2H5OH ———————————————> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal(glukosa) bakteri asam cuka asam cuka. 

B.  Anabolisme

   Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1. Fotosintesis  Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen Fotosintesis

  Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung distroma.Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :1. Gen :

    bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki     klorofil.2. Cahaya :     beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,     tanaman lain tidak memerlukan cahaya.3. Unsur N. Mg, Fe :     merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.4. Air :    bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.