KuliahKuliah VIIIVIIIFOTOSINTESISFOTOSINTESIS

OLEH:OLEH:Dra. Elimasni, M.SiDra. Elimasni, M.Si

Dra. Isnaini Nurwahyuni, M.ScDra. Isnaini Nurwahyuni, M.ScRiyanto Sinaga, S.Si, M.SiRiyanto Sinaga, S.Si, M.Si

OrganismeOrganisme dikelompokkandikelompokkan berdasarkanberdasarkan ::

2. Sumber karbon:an organik(autotrofik)

organik(heterotrofik)

1. Sumber energi:energi cahaya(fototrofik)

energi kimia(kemotrofik)

FotoautotrofikFotoautotrofik ::-- GanggangGanggang birubiru hijauhijau-- BakteriBakteri sulfur sulfur hijauhijau-- BakteriBakteri sulfur sulfur unguungu-- SebagianSebagian besarbesar tumbuhantumbuhan

KemoheterotrofikKemoheterotrofik ::-- SemuaSemua hewanhewan-- JamurJamur-- SebagianSebagian besarbesar bakteribakteri-- TumbuhanTumbuhan parasitparasit ((CuscutaCuscuta))

FotosintesisFotosintesisSuatuSuatu prosesproses pembentukanpembentukan

bahanbahan organikorganik daridari bahanbahan an an organikorganik dengandengan bantuanbantuan cahayacahaya

mataharimatahari dandan klorofilklorofil

nCO2 + nH2OnCO2 + nH2O (CH2O)n + nO2(CH2O)n + nO2

FotosintesisFotosintesis terdiriterdiri daridari 2 2 fasefase ::

Fase II :- Reaksi fiksasi CO2,

reduksi CO2- Berlangsung pada

Stroma- Membutuhkan ATP

dan NADPH2 padafase I

- Hasil : Karbohidrat

Fase I :- Reaksi fotokimia, Hill,

fotolisis, fotofosforilasi- Berlangsung pada

Grana---> cahaya- Hasil : ATP dan

NADPH2

FotofosforilasiFotofosforilasi

Dua tipe kelompok pigmen fotosintesisPigmen utama (primer pygment)- Klorofil a ----> λ 680 nm- Pusat reaksi ----> P 700 , P 680Pigmen tambahan (accessory pygment) ; meneruskan energi ke pusat reaksi- Klorofil a ----> λ 673 nm- Klorofil b ----> λ 455 – 640 nm- Karotenoid ----> λ 430 – 490 nm

AdaAda 2 unit 2 unit fotosintesisfotosintesis((pengelompokanpengelompokan pigmenpigmen))

▪▪ FotosistemFotosistem I :I :-- KarotenoidKarotenoid λλ 430430--490 nm490 nm-- KlorofilKlorofil a a λλ 683 , P 700683 , P 700

▪▪ FotosistemFotosistem II :II :-- KlorofilKlorofil a a λλ 673 nm673 nm-- KlorofilKlorofil b b λλ 455455--640 nm640 nm

FotofosforilasiFotofosforilasiSiklik : aktivasi FS I λ > 680 nm, e- dari P

700 di teruskan ke Feredoksin, dariFd e- ditransfer ke Sit b6, Sit f, PS dan P 700ATP = Fd – Sit b6 dan Sit b6- Sit f

Non siklik : e- dari H2O ke Fd FS I & FS II, e- mereduksi NADP; reaksi fiksasiCO2ATP = Sit B6 – Sit f

FIKSASI CO2FIKSASI CO2

• DAUR CALVIN / REDUKSI CO2 / C3

• JALUR C4 / ASAM DIKARBOKSILAT

• CAM (CRASSULACEAN ACID METABOLISM) / SPESIES SUKULEN

PENGARUH PENINGKATAN PENGARUH PENINGKATAN EMERSONEMERSON

• EMERSON (1950)Cahaya merah dengan λ > 680 nm tidak efektifdalam melaksanakan fotosintesis, walaupunsebagian besar λ tersebut diabsorpsi klorofil.

◦ EMERSON dkk.Jika cahaya λ < 680 nm digunakan bersamaandengan cahaya λ > 680 nm fotosintesis lebih cepatdari laju fotosintesis jika masing-masing cahayadigunakan secara terpisah (Emerson enhancement effect)

DAUR CALVIN / C3DAUR CALVIN / C3• Substrat CO2 ; HCO3- diubah jadi CO2• Enzim fiksasi CO2 : rubisco (ribulosa 1,5-bifosfat

karboksilase)• CO2 berdifusi dari luar ke ruang antar sel

melalui stomata, terus ke mesofil kloroplas• Daur Calvin terjadi di stroma kloroplas• Ada 5 macam enzim yang diaktifkan cahaya :

- rubisco- 3-fosfogliseraldehid dehidrogenase- fruktosa 1,6-difosfat fosfatase- seduheptulosa 1,7-difosfat fosfatase- ribulosa-5-fosfat kinase

DaurDaur Calvin Calvin dibagidibagi 3 3 bagianbagian ::1. Karboksilasi :

Tambahan CO2 dan H2O ke RuBP (ribulosa-1, 5- bifosfat) menghasilkan 2 molekul APG (asam fosfogliserat).

2. Reduksi :Perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi aldehid dalam PGAL (fosfogliseraldehid)

3. Regenerasi :RuBP diperlukan kembali untuk bereaksidengan CO2.

JALUR C4JALUR C4ASAM DIKARBOKSILATASAM DIKARBOKSILAT

• Kortschak, Hartt & Burr (1965)---> Hawaiidaun tebu melakukan fotosintesis cepat & efisien ; fiksasi CO2 ---> as. Malat & as. Aspartat. 1 detik fs 80% 14 C ---> Mlt & Asprt

10% ---> APG; tdk utama• Hatch & Slack--- Australia ; mendapatkan

hal sama pada Gramineae dari tropika.

LokasiLokasi : : selsel mesofilmesofil & & selselseludangseludang pembuluhpembuluh

AdaAda 3 3 enzimenzim diaktifkandiaktifkan cahayacahaya ::-- PEP PEP karboksilasekarboksilase-- NADP NADP –– malatmalat dehidrogenasedehidrogenase-- PiruvatPiruvat, , fosfatfosfat dikinasedikinase

CAMCAMMetabolismeMetabolisme AsamAsam CrassulaceaeCrassulaceae

SpesiesSpesies sukulensukulen hiduphidup padapada daerahdaerah keringkeringCiriCiri--ciriciri ::

-- daundaun tebaltebal-- ratio ratio permukaanpermukaan terhadapterhadap volume volume rendahrendah-- lajulaju transpirasitranspirasi rendahrendah-- stomata stomata membukamembuka malammalam harihari

BeberapaBeberapa daridari sukulensukulen bilabila terjaditerjadi hujanhujan atauatausuhusuhu malammalam tinggitinggi, , fsfs berubahberubah jadijadi C3 ; C3 ; ex. ex. NenasNenas ((BromeliaceaeBromeliaceae). ).

KelompokKelompok TanamanTanaman FotosintesisFotosintesis

• Tanaman C3 : Gandum, Oat, Padi, Gymnospermae, Bryophyta, Ganggang, sebagian besar Pteridophyta, sebagianbesar pepohonan, Semak.

• Tanaman C4 : Rumputan tropika, Monokotil (rumput & teki), Jagung, Tebu, Sorghum, beberapa Euphorbia.

• Tanaman CAM : Kaktus, sebagian besarEuphorbiaceae, Bromeliaceae.