Enzim dan Fotosintesis

Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan

Agroekoteknologi ’12 1

TUGAS KULIAH

DASAR – DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN

OLEH :

RINTA RACHMAWATI

(1210212010)

DOSEN : Prof. Dr. Ir. WARNITA, MP

PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013



DAFTAR ISI

DFTAR ISI ……………………………………………………………….……………… 2

A. ENZIM ………………………………………………………………………………... 3

B. FOTOSINTESIS ……………………………………………………………………... 4

C. HUBUNGAN ANTARA ENZIM DENGAN FOTOSINTESIS …………………… 6

REFERENSI …………………………………………………………………. ………… 10



ENZIM DAN FOTOSINTESIS

A. Enzim

Enzim adalah protein yang berperan sebagai katalis dalam metabolisme makhluk

hidup. Enzim berperan untuk mempercepat reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup, tetapi enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi. Secara lebih spesifik, enzim berperan

dalam hal menentukan reaksi mana yang akan dipacu dibandingkan dengan katalisator

anorganik sehingga ribuan reaksi dapat berlangsung dengan tidak menghasilkan produk

sampingan yang beracun (Indah, 2009).

Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim

yang tersusun atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas

protein. Gugus prostetik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari

bahan organik) dan kofaktor (tersusun dari bahan anorganik) (Indah, 2009).

Menurut www.wikipedia.org, enzim mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

1. Biokatalisator : mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.

2. Thermolabil : mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari

protein yang mempunyai sifat thermolabil.

3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.

4. Reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.

5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh

ektoenzim: amilase,maltase.

6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang

mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng-katalisis pembentukan dan

penguraian lemak. Lipase Lemak + H2O Asam lemak + Gliserol

7. Bekerja spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya

setangkup dengan permukaan substrat tertentu.

8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang

disebut kofaktor.

Tata nama enzim telah diresmikan menurut persetujuan internasional dengan

bantuan ”Comission on Enzymes of the International Union of Biochemistry”. Untuk

menamakan enzim digunakan akhiran –ase dan ini hanya digunakan untuk enzim tunggal.

Untuk penamaan suatu kompleks digunakan kata system (Widianingsih, 2009). Bagi setiap

enzim dianjurkan memiliki 2 nama : nama biasa dan nama sistematiknya. Enzim dibagi

dalam enam golongan besar:

http://www.wikipedia.org/



Oksidoreduktase : mengatalisis reaksi oksidasi/reduksi

Enzim golongan ini dibagi dalam 2 bagian : dehidrogenase dan oksidase.

Transferase : mentransfer gugus fungsi

Enzim golongan ini bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari satu

senyawa ke senyawa lain.

Contohnya yaitu metiltransferase,karboksiltransferase

Hidrolase : mengatalisis hidrolisis berbagai ikatan

Enzim ini bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis. Ada 3 jenis hidrolase,yaitu yaqng

memecah ikatan diester,memecah glikosida,dan yang memecah ikatan peptida.

Liase : memutuskan berbagai ikatan kimia selain melalui hidrolisis dan oksidasi

Enzim ini mempunyai peranan penting dalam reaksi pemisahan suatu gugus dari suatu

substrat atau sebaliknya.

Contohnya dekarboksilase, aldolase dan hidratase

Isomerase : mengatalisis isomerisasi sebuah molekul tunggal

Enzim yang bekerja pada reaksi perubahan intramolekuler.

Contoh perubahan glukosa menjadi fruktosa

Ligase : menggabungkan dua molekul dengan ikatan kovalen

Enzim ini bekerja pada penggabungan 2 molekul. Enzim ini dinamakan juga enzim

sintetase.

Contohnya adalah enzim glutamin sintetase.

B. Fotosintesis

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia anabolisme, pembentukan zat makanan atau

energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan

menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya

matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam

fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi.

Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer

bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya)

disebut sebagai fototrof (Mustahib, 2010).

Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis

karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi.



Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis,

yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang (Mustahib, 2010).

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).

C. Hubungan Antara Enzim dengan Fotosintesis

Pada siklus Calvin, CO2 akan diikat oleh ribulosabifosfat (RuBP) dan membentuk

asam fosfogliserat (PGA) yang merupakan senyawa 3-C. Proses tersebut hanya bisa berjalan

dengan bantuan enzim rubisco (ribulosabifosfat karboksilase oksigenase). Karena

menghasilkan PGA yang merupakan senyawa 3-C maka disebut kelompok tumbuhan C3.

Perlu diketahui bahwa enzim rubisco yang membantu RuBP mengikat CO2, juga mampu

mengikat O2 meskipun jumlahnya jauh lebih kecil. O2 yang terikat tersebut akan



menyebabkan berlangsungnya fotorespirasi, yaitu proses pemecahan glukosa hasil fotosintesis

dengan bantuan oksigen dan berlangsung pada siang hari. Peristiwa ini mirip sekali dengan

proses respirasi pada manusia dan hewan. Hanya saja karena berlangsung pada tumbuhan saat

siang hari, maka disebut fotorespirasi. Proses ini bisa menyebabkan penurunan akumulasi

glukosa produk fotosintesis.

Tumbuhan C4

Pada jenis tumbuhan yang hidup di daerah panas seperti jagung, tebu, rumput-

rumputan, memiliki kebiasaan saat siang hari mereka tidak membuka stomatanya secara

penuh untuk mengurangi kehilangan air melalui evaporasi/transpirasi. Ini berakibat terjadinya

penurunan jumlah CO2 yang masuk ke stomata. Logikanya hal ini menghambat laju

fotosintesis. Ternyata para tumbuhan ini telah mengembangkan cara yang cerdas untuk

menjaga agar laju fotosintesis tetap normal meskipun stomata tidak membuka penuh.

Perbedaannya dengan tumbuhan C3 ada pada mekanisme fiksasi CO2. Pada tumbuhan

C-4 karbondioksida pertamakali akan diikat oleh senyawa yang disebut PEP

(phosphoenolphyruvate / fosfoenolpiruvat) dengan bantuan enzim PEP karboksilase dan

membentuk oksaloasetat, suatu senyawa 4-C. Itu sebabnya kelompok tumbuhan ini disebut

tumbuhan C-4 atau C-4 pathway. PEP dibentuk dari piruvat dengan bantuan enzim piruvat-

fosfat dikinase. Berbeda dengan rubisco, PEP sangat lemah berikatan dengan O2. Ini berarti

bisa menekan terjadinya fotorespirasi sekaligus mampu menangkap lebih banyak CO2

sehingga bisa meningkatkan laju produksi glukosa.

Pengikatan CO2 oleh PEP tersebut berlangsung di sel-sel mesofil (daging daun).

Oksaloasetat yang terbentuk kemudian akan direduksi karena menerima H+ dari NADH dan

berubah menjadi malat, kemudian ditransfer menuju ke sel seludang pembuluh (bundle sheath

cells) melalui plasmodesmata. Sel-sel seludang pembuluh adalah kelompok sel yang

mengelilingi jaringan pengangkut xilem dan floem.



Di dalam sel-sel seludang pembuluh malat akan dipecah kembali menjadi CO2 yang

langsung memasuki siklus Calvin-Benson, dan piruvat dikembalikan lagi ke sel-sel mesofil.

Hasil dari siklus Calvin-Benson adalah molekul glukosa yang kemudian ditranspor melalui

pembuluh floem.

Dari uraian di atas kita tahu bahwa fiksasi CO2 pada tumbuhan C-4 berlangsung

dalam dua langkah. Pertama CO2 diikat oleh PEP menjadi oksaloasetat dan berlangsung di

sel-sel mesofil. Kedua CO2 diikat oleh rubisco menjadi APG di sel seludang pembuluh. Ini

menyebabkan energi yang digunakan untuk fiksasi CO2 lebih besar, memerlukan 30 molekul

ATP untuk pembentukan satu molekul glukosa. Sedangkan pada tumbuhan C-3 hanya

memerlukan 18 molekul ATP. Namun demikian besarnya kebutuhan ATP untuk fiksasi CO2

pada tumbuhan C-4 sebanding dengan besarnya hasil produksi glukosa karena dengan cara

tersebut mampu menekan terjadinya fotorespirasi yang menyebabkan pengurangan

pembentukan glukosa. Itu sebabnya kelompok tumbuhan C-4 dikenal efektif dalam

fotosintesis.

Tumbuhan CAM

Tumbuhan lain yang tergolong sukulen (penyimpan air) misalnya kaktus dan nanas

memiliki adaptasi fotosintesis yang berbeda lagi. Tidak seperti tumbuhan umumnya,

kelompok tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup pada siang hari.

Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan mampu menekan penguapan

sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya CO2.



Saat stomata terbuka pada malam hari, CO2 di sitoplasma sel-sel mesofil akan diikat oleh

PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase sehingga terbentuk oksaloasetat kemudian

diubah menjadi malat (persis seperti tumbuhan C-4). Selanjutnya malat yang terbentuk

disimpan dalam vakuola sel mesofil hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang

menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin-Benson, malat dipecah lagi menjadi CO2

dan piruvat. CO2 masuk ke siklus Calvin-Benson di stroma kloroplas, sedangkan piruvat akan

digunakan untuk membentuk kembali PEP.

Model metabolisme ini disebut Crassulacean Acid Metabolism (CAM) karena

pertamakali diketahui terjadi pada kelompok tumbuhan famili Crassulaceae.



REFERENSI

http://120409-widianingsih.blogspot.com/ diakses pada tanggal 21 Februari 2013

http://belajar-indah.blogspot.com/2009/08/pengertian-enzim.html diakses pada tanggal 21

Februari 2013

http://biologi.blogsome.com/2010/07/18/fotosintesis/ oleh Mustahib, S.Pd.Si. diakses pada

tanggal 21 Februari 2013

http://biologimediacentre.com/fotosintesis-anabolisme/ diakses pada tanggal 21 Februari

2013

http://biologimediacentre.com/fotosintesis-jenis-lain-tumbuhan-c4-dan-cam/ diakses pada


http://madi-cmos.blogspot.com/2012/04/pengertian-dan-klasifikasi-enzim.html diakses pada


http://120409-widianingsih.blogspot.com/

http://belajar-indah.blogspot.com/2009/08/pengertian-enzim.html

http://biologi.blogsome.com/2010/07/18/fotosintesis/

http://www.tohib.web.id/

http://biologimediacentre.com/fotosintesis-anabolisme/

http://biologimediacentre.com/fotosintesis-jenis-lain-tumbuhan-c4-dan-cam/

http://madi-cmos.blogspot.com/2012/04/pengertian-dan-klasifikasi-enzim.html

Enzim dan Fotosintesis

Documents

Transcript of Enzim dan Fotosintesis