Fotosintesis (1)
-
Upload
eko-pras-setiyo -
Category
Documents
-
view
249 -
download
1
description
Transcript of Fotosintesis (1)
Fotosintesis• Proses sintesis karbohidrat dari CO2 dan
H2O yang digerakkan oleh energi cahaya• Reaksi: CO2 direduksi menjadi karbon-
gula dengan pereduksi H2O• Percobaan CB van Niel (1941) dengan
menggunakan 18O pada air dan CO2 tidak dilabel menunjukkan bahwa O2 yang dihasilkan tidak berasal dari CO2 melainkan dari air
Kloroplas daun bayam Koloni sianobakteria Anabaena
Reaksi umumCO2 + 2 H2O → [CH2O] + H2O + O2
atauCO2 + 2 H2A → [CH2O] + H2O + 2A
KloroplasDitemukan dibawah permukaan daun (sel mesofil)
Tiap sel mengandung 20 – 50 organel
Mirip mitokohodria, punya DNA sendiriKloroplas berevolusi dari unisel sianobakteri (alga
biru–hijau)
Prokariot yang mampu berfotosintesis (misalnya bakteri rodhopsin) tidak memiliki kloroplas tetapi punya struktur membran yang mempunyai peran mirip dengan membran kloroplas
1. Reaksi terang. Energi sinar matahari digunakan untuk oksidasi fotokimia H2O menjadi O2. Elektron yang dihasilkan dipakai untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH. Fotofosforilasi untuk sintesis ATP.
2. Reaksi gelap (reaksi yang tak perlu energi cahaya). Sintesis karbohidrat dari CO2 dan H2O dengan memakai energi hasil reaksi terang (Siklus Calvin).
Tahap reaksi fotosintesis
Reaksi terang
Energi foton
Hukum Plank
E = h dengan = c/; dimana h (tetapan Plank), 6,626 × 10-34 Js, c (kecepatan cahaya), 2,99 × 108 m/s, dan (panjang gelombang)
1 mol foton (6,02 × 1023) = 1 einstein
Jika foton berasal dari cahaya tampak (400–700 nm), maka energi 1 mol foton berkisar antara 170–300 kJ.
Untuk mensintesis ATP perlu 30 kJ/mol
Molekul penangkap foton
Menyerap cahaya biru dan merah, memantulkan warna hijau (stabil dengan adanya ikatan rangkap terkonjugasi)
Klorofil a
Absorbsi pigmen penangkap foton
- Klorofil a- Klorofil b
Struktur pengumpul cahaya
• Membran tilakoid kloroplas menahan klorofil dan beberapa asesori pigmen (beberapa terikat ke protein)
• Klorofil a dan b tidak terikat ke protein tetapi berinteraksi dengan lipid dan protein membran
• Gabungan pigmen pemanen cahaya disebut fotosistem (kompleks pemanen cahaya), yang mengandung antena, klorofil (sebagai pusat reaksi), dan asesori
• 1 molekul O2 dihasilkan oleh tiap 2500 klorofil
Pusat reaksi fotosintesis bakteri
Mekanisme pemanenan cahaya
Absorbsi cahaya mengakibatkan elektron pada orbital p dalam sistem ikatan rangkap terkonjugasi akan tereksitasi dari keadaan dasar ke keadaan berenergi tinggi (tereksitasi)
Sistem transfer energi: 1. Pada saat elektron kembali ke keadan
dasar, energi ditransfer ke molekul lain sehingga molekul ini tereksitasi
2. Elektron berenergi tinggi dipakai oleh molekul lain yang kekurangan elektron
Resonansi transfer energi
Aliran elektron pada reaksi terang digerakkan oleh
cahayaDua macam fotosistem terlibat dalam fotosintesis di tanaman :
PSII (Fotosistem II, P680), kla = klb, untuk oksidasi air
2 H2O → 4 H+ + 4e- + O2
PSI (Fotosistem I, P700), kla > klb, untuk reduksi NADP+ menjadi NADPH
4e- + 2 H+ + 2 NADP+ → 2 NADPH
Aliran elektron di fotosistem II
4 foton diserap menghasilkan 1 O2
dan 4 H+ dilepas ke lumen tikaloid
MCB 1601
Gradien proton
Fotosistem II Sitokrom bf
4 foton diserap menghasilkan 1 O2
dan 4 H+ dilepas ke lumen tikaloid2 plastoquinol dioksidasi, melepas 8 H+ ke lumen tikaloid
Aliran elektron di fotosistem I
4 foton diserap, 4 ferredoksin direduksi, dan 2 NADPH dihasilkan
Sintesis NADPH oleh ferredoksin
Aliran elektron dari air ke NADP+
2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi + H+
stroma →
O2 + 2 NADPH + 3 ATP + H2O
8 foton
Konversi energi foton ke ATP
8 foton = 3 ATP (2,7 foton/ATP)
12 H+stroma dikembalikan ke stroma oleh ATP sintase, 3 ATP dihasilkan
>60% urutan asam amino ATP sintase manusia identik ATP sintase kloroplas jagung, meski 1 milyar tahun berpisah dari kerajaan tanaman dan tumbuhan
CF0 12 subunit, 1 putaran 12 H+ lewat dan 3 ATP dihasilkan
4 H+/ATP
F0 10 subunit, 1 putaran 10 H+ lewat dan 3 ATP dihasilkan
3,3 H+/ATP
Fotofosforilasi lingkar di PS I
4 foton diserap 8H+ dipompa, menghasilkan 2 ATP dan tidak ada NADPH
Reaksi gelap (siklus Calvin)
Tahap 1: Fiksasi CO2
Rubisco, ribulosa 1,5-bisfosfat karboksilase/oksigenase
Karboksilasi
Oksigenasi
Fotorespirasi
O2 diserap, CO2 dilepas, tanpa ada ATP, NADPH, ataumetabolit kaya energi dihasilkan
Tahap 2: Reduksi 3-fosfogliserat
Tahap 3: regenerasi ribulosa 1,5-bisfosfat
Siklus Calvin
Reaksi total fotosintesis
1. Reaksi terang12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6H+ + 48 foton → 6 O2 + 12 NADPH + 18 ATP + 6 H2O
2. Reaksi gelap6 CO2 + 12 NADPH + 18 ATP + 12 H2O → C6H12O6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6 H+
3. Total6 CO2 + 6 H2O + 48 foton → C6H12O6 + 6 O2
Tanaman tropis (jalur C4)
• Suhu ↑, aktivitas oksigenasi > karboksilasi• Harusnya fotorespirasi ↑• Bagaimana tanaman tropis seperti tebu
bertahan?• Solusi: jalur C4
• Jalur C4 (oksaloasetat dan malat) yang membawa CO2 dari sel mesofil ke sel bundel pelepah tempat berlangsungnya fotosintesis
Reaksi gelap: 6 CO2 + 12 NADPH + 30 ATP + 12 H2O → C6H12O6 + 12 NADP+ + 30 ADP + 18 Pi + 6 H+
CO2 (sel mesofil) + ATP + H2O → CO2 (sel bundel pelepah) + AMP 2 Pi + H+