4/18/2015

1

FOTOSINTESIS

BY :I GEDE

SUDIRGAYASA

FOTOSINTESIS

REAKSITERANG

SIKLUSCALVIN

ADAPTASIFOTOSINTET

IK

FOTOSINTESIS DAN

GLOBALWARMING

4/18/2015

2

FOTOSINTESIS MERUPAKAN PROSES YANGMENGUBAH ENERGI MATAHARI MENJADIENERGI KIMIA SECARA LANGSUNG MAUPUN TIDAK

LANGSUNG, FOTOSINTESIS MENYEDIAKANMAKANAN BAGI HAMPIR SELURUHKEHIDUPAN DI DUNIA TUMBUHAN DAN ORGANISME AUTOTROF

LAINNYA MERUPAKAN PRODUSEN BIOSFER HAMPIR SELURUH TUMBUHAN

MERUPAKAN FOTOAUTOTROF,MENGGUNAKAN ENERGI SINAR MATAHARIUNTUK MEMBUAT MOLEKUL ORGANIK ORGANISME HETEROTROF MERUPAKAN

KONSUMEN BIOSFER, TIDAK MAMPUMEMBUAT MAKANAN MEREKA SENDIRI

The biosphere

EcosystemsTissues

Organs andorgan systems

Communities

Populations

Organisms

OrganellesCells

Atoms

Molecules

4/18/2015

3

Hewan memakanDaun dan buahDari tumbuhan

Daun mengambilKarbon dioksidaDan melepaskanoksigen

Sinar matahari

CO2

O2

Siklusnutrisikimia

Daun gugur ketanah dan diuraiOleh mikroorganisme, yang mengembalikanmineral ke tanah

Air dan mineral tanahdiserap olehtumbuhanmelaluiakarnya

Daun menyerapSinar matahari

(a) Tumbuhan(b) Alga

multiseluler

(c) Protista uniseluler(d) Cyanobacteria

(e) Bakteri sulfurungu

10 m

1 m

40 m

4/18/2015

4

SECARA UMUMFOTOSINTESIS TERJADIPADA DAUN SELURUH BAGIAN

TUMBUHAN YANGBERWARNA HIJAU MAMPUBERFOTOSINTESIS

Mesophyll

Potongan melintang daunChloroplasts Berkas pembuluh

Stomata

Chloroplast Selmesofil

CO2 O2

20 m

Membranluar

RuangantarmembranMembrandalam

1 m

RuangThylakoid

ThylakoidGranumStroma

4/18/2015

5

Membranluar

RuangantarmembranMembrandalam

1 m

Ruangtilakoid

TilakoidGranumStroma

Kloroplas

6 CO2 + 12 H2O + Light energy C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Reactants:

Products:

6 CO2

6 H2O 6 O2

12 H2O

C6H12O6

REAKSI KIMIA

4/18/2015

6

REAKSI TERANGDAN SIKLUS CALVINBEKERJASAMAMENGUBAH ENERGICAHAYA MENJADIENERGI KIMIAWIBERUPA MAKANAN

Gambaran umum

Membrantilakoid

ADP + P

NADP+

NADPH

ATP

Sikluscalvin

Reaksiterang

EnergiMatahari

H2O CO2

CH2OO2

stroma

4/18/2015

7

REAKSI TERANG (PADAMEMBRAN TILAKOID)MEMECAH AIR (H2O)MELEPAS O2MEREDUKSI NADP+

MENJADI NADPHMEMBENTUK ATP DARI ADP

MELALUI FOTOFOSFORILASI

SIKLUS CALVIN (PADA STROMA) MEMBENTUK GULA DARI CO2,

MENGGUNAKAN ATP DANNADPH HASIL REAKSI TERANG SIKLUS CALVIN DIMULAI

DENGAN FIKSASI KARBON,MENGGABUNGKAN CO2 KEDALAM MOLEKUL ORGANIK

4/18/2015

8

REAKSI TERANG MENGUBAHENERGI MATAHARI MENJADIENERGI KIMIAWI BERUPAATP DAN NADPH FIGMEN DALAM KLOROPLAS

MENYERAP SPEKTRUMCAHAYA DENGAN PANJANGGELOMBANG TERTENTU

( LANGKAH I ) REAKSI TERANG

Chloroplasts are solar-powered chemicalfactories

Their thylakoids transform light energy into thechemical energy of ATP and NADPH

Cahaya

ReaksiTerang

Kloroplas

ATP

NADPH

NADP

ADP+ P i

H2O

O2

4/18/2015

9

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK

4/18/2015

10

PIGMEN KLOROPLAS MENYERAP CAHAYA BIRUDAN MERAH( WARNA PALING EFEKTIF DALAMFOTOSINTESIS FIGMEN TERSEBUT MEMANTULKAN ATAU

MENERUSKAN WARNA HIJAU, SEHINGGA DAUNTAMPAK BERWARNA HIJAU PIGMEN KLOROPLAS YAITU KLOROFIL a YANG

BERPERAN LANGSUNG DALAM REAKSI TERANG PIGMEN KLOROPLAS YANG LAIN CONTOHNYA

KLOROFIL b, KAROTENOID, DLL

201 Pearson Education, Inc.

PIGMEN FOTOSINTETIK (RESEPTOR CAHAYA)

Kloroplas

Cahaya Cahaya yangdipantulkan

Cahaya yangdiserap

Cahaya yangditeruskan

Granum

4/18/2015

11

STRUKTUR KLOROFIL

Ekor hidrokarbon

Cincin porfirinYang menyerapcahaya

Kumpulanklorofil

Granum

EKSITASI KLOROFIL OLEH CAHAYA KETIKA PIGMEN MENYERAP CAHAYA,

MENYEBABKAN PERALIHAN MOLEKUL KLOROFILDARI KEADAAN DASAR KE KEADAANTEREKSITASI (ELEKTRON MELOMPAT KE ORBITALLEBIH LUAR) YANG TIDAK STABIL KARENA TIDAK STABIL, ELEKTRON CENDERUNG

KEMBALI KE ORBIT SEMULA DENGANMELEPASKAN ENERGI PANAS DAN PANCARANPOTON/CAHAYA ( FLUORESENSI)

4/18/2015

12

Keadaantereksitasi

Panas

e

Poton(fluoresen)

Keadaandasar

Photon

Molekulklorofil

Ener

gi e

lekt

ron

(a) Fotoeksitasi klorofil terisolasi (b) Fluoresen (berpendar)

FOTOEKSITASI KLOROFIL

FOTOSISTEM FOTOSISTEM TERDIRI DARI KOMPLEKS PENGUMPUL

CAHAYA DAN KOMPLEKS PUSAT REAKSI PADAMEMBRAN TILAKOID KOMPLEK PENGUMPUL CAHAYA TERSUSUN DARI

RATUSAN KLOROFIL a, KLOROFIL b, DAN MOLEKULKAROTENOID KOMPLEKS PUSAT REAKSI TERDIRI DARI KLOROFIL a

KUSUS DAN MOLEKUL AKSEPTOR ELEKTRON PRIMER AKSEPTOR ELEKTRON PRIMER PADA PUSAT REAKSI

AKAN MENERIMA ELEKTRON YANG TEREKSITASIDARI KLOROFIL a KUSUS ( KUSUS DI SINI HANYAKUSUS DALAM HAL POSISI) ADA 2 JENIS FOTOSISTEM ( I DAN II ) SESUAI

URUTAN DITEMUKANNYA. PERBEDAANNYA PADA PUSAT REAKSI YANG

BERIKATAN DENGAN PROTEIN KAS. KLOROFIL PUSATFOTOSISTEM I PALING BAIK MENYERAP CAHAYADENGAN PANJANG GELOMBANG 700 nm (SANGATMERAH) SELANJUTNYA DISEBUT P700, FOTOSISTEMII MENYERAP SINAR DENGAN PANJANGGELOMBANG 680 nm (MERAH) P680

4/18/2015

13

Figure 10.13a

(a) Cara potosistem memanen cahaya

Mem

bran

Tila

koid

PhotonPhotosystem STROMA

KomplekPengumpulcahaya

KomplekPusatreaksi

AkseptorElektronprimer

TransferEnergi

Pasangan kususmolekulchlorophyll a

Molekulpigmen

Ruang dalam tilakoid

e

FOTOSISTEM I FOTOSISTEM II

P 700 P 680

4/18/2015

14

STROMA(konsentrasi H rendah)

STROMA(konsentrasi H rendah)

Ruang tilakoid(konsentrasi H tinggi)

cahayaPhotosystem II

Kompleksitokrom Photosystem Icahaya

NADPreductase

NADP + H

KesiklusCalvin

ATPsynthase

Membrantilakoid

21

3

NADPH

Fd

Pc

Pq

4 H+

4 H++2 H+

H+

ADP+P i

ATP

1/2H2O O2

MODEL SEMENTARA REAKSI TERANG

STROMA(konsentrasi H rendah)

STROMA(konsentrasi H rendah)

Ruang tilakoid(konsentrasi H tinggi)

cahayaPhotosystem II

Kompleksitokrom Photosystem Icahaya

NADPreductase

NADP + H

KesiklusCalvin

ATPsynthase

Membrantilakoid

21

3

NADPH

Fd

Pc

Pq

4 H+

4 H++2 H+

H+

ADP+P i

ATP

1/2H2O O2

ALIRAN ELEKTRON LINIER (NONSIKLIK)DAN ALIRANELEKTRON SIKLIK PADA REAKSI TERANG

4/18/2015

15

POTON(PARTIKEL CAHAYA) MENUMBUKPIGMEN FOTOSISTEM II DAN MENTRANSFERENERGINYA SAMPAI P680 TEREKSITASIELEKTRON YANG TEREKSITASI DARI P680DITANGKAP OLEH AKSEPTOR ELEKTRONPRIMER

AIR DIPECAH OLEH ENZIM KEMUDIANELEKTRON DARI ATOM HIDROGENDITRANSFER UNTUK MENGISI KEKOSONGANELEKTRON P680 (MEREDUKSI P680)

OKSIGEN DILEPASKAN SEBAGAI PRODUKDARI REAKSI TERSEBUT

SELANJUTNYA ELEKTRON DARI PS II JATUHKE PS I MELALUI RANTAI TRANSPOR ELKTRONYANG MENGGERAKKAN SINTESIS ATP

DILAIN PIHAK PADA PS I SAMA SEPERTI PS IIELEKTRONNYA TEREKSITASI AKIBAT ENERGIPOTON

KEKOSONGAN ELEKTRONNYA SEKARANGDIISI OLEH ELEKTRON YANG MENGALIR DARIPSII MELALUI RANTAI TRANSPOR ELEKTRON

SELANJUTNYA ELEKTRON DARI PS I JATUH KEPROTEIN FEREDOKSIN YANG KEMUDIANDITRANSFER UNTUK MEREDUKSI NADP+ JADINADPH

Akseptorprimer

P680

Cahaya

Molekulpigmen

Photosystem II(PS II)

1

2e

ALIRAN ELEKTRON NONSIKLIK/ LINIER

4/18/2015

16

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H+

1/2

P680

Cahaya

Molekulpigmen

Photosystem II(PS II)

1

2

3

e

ee

ALIRAN ELEKTRON NONSIKLIK

Kompleksitokrom

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H+

1/2

P680

Cahaya

Molekulpigmen

Photosystem II(PS II)

Pq

Pc

ATP

1

2

3

5

e

ee

4

ALIRAN ELEKTRON NONSIKLIK

4/18/2015

17

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H+

1/2

P680

Photosystem II(PS II)

Photosystem I(PS I)

Pq

Pc

ATP

1

2

3

5

6

P700Cahaya

ee

4

e

e

ALIRAN ELEKTRON NONSIKLIK

Kompleksitokrom

Akseptorprimer

Cahaya

Molekulpigmen

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H+

1/2

P680

Photosystem II(PS II)

Photosystem I(PS I)

Pq

Pc

ATP

1

2

3

5

6

7

8

P700

+ HNADP

NADPH

NADPreductase

Fd

ee

ee

4

e

e

ALIRAN ELEKTRON NONSIKLIK

Akseptorprimer

Cahaya

Kompleksitokrom

Cahaya

Molekulpigmen

4/18/2015

18

Akseptorprimer

Akseptorprimer

Kompleksitokrom

NADPreductase

Photosystem IIPhotosystem IATP

Pq

Pc

FdNADP

+ H

NADPH

H2O

O2

ALIRAN ELEKTRON LINIER (RINGKASAN)

Photosystem II Photosystem I

kincirATP

ATP

NADPH

e

e

e

ee

e

eANALOGI

4/18/2015

19

STROMA(konsentrasi H rendah)

STROMA(konsentrasi H rendah)

Ruang tilakoid(konsentrasi H tinggi)

cahayaPhotosystem II

Kompleksitokrom Pho