Makalah Biokimia Reaksi Terang

33
MAKALAH BIOKIMIA “PROSES BIOKIMIA FOTOSINTESIS REAKSI TERANG” Dosen pengampu : Dra. M. Dwi Wiwik Ernawati, M.Kes DISUSUN OLEH : 1.SEBASTIAN SIREGAR F1C112038 2.ATIKA ZULFA F1C112043 UNIVERSITAS JAMBI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

Transcript of Makalah Biokimia Reaksi Terang

Page 1: Makalah Biokimia Reaksi Terang

MAKALAH BIOKIMIA

“PROSES BIOKIMIA FOTOSINTESIS REAKSI

TERANG”

Dosen pengampu : Dra. M. Dwi Wiwik Ernawati, M.Kes

DISUSUN OLEH :

1. SEBASTIAN SIREGAR F1C112038

2. ATIKA ZULFA F1C112043

UNIVERSITAS JAMBI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

PROGRAM STUDI KIMIA

2014

Page 2: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Kata pengantar

Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan

Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun makalah dengan judul “Proses

Biokimia Fotosintesis Reaksi Terang” ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam makalah

ini kami membahas mengenai reaksi biokimia fotosintesis dalam reaksi terang. 

Makalah ini dibuat dengan berbagai observasi dan beberapa bantuan dari berbagai pihak untuk

membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Oleh

karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang

telah membantu dalam penyusunan makalah ini. 

Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada makalah ini. Oleh karena

itu kami mengharapkan pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun

kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah

selanjutnya. 

Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita sekalian. 

Jambi, 21 Januari 2014

Penulis 

Page 3: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Daftar isi

Kata Pengantar ………………………………………………………….

Daftar Isi………………………………………………………...................

Bab I Pendahuluan………………………………………………….........

1.1. Latar Belakang ………………………………………………………

1.2. Rumusan Masalah …………………………………………………..

1.3. Tujuan Penulisan ……………………………………………….......

1.4. Manfaat Penulisan …………………………………………………..

Bab II Pembahasan……………………………………………………….

2.1. Pengertian Fotosintesis…………………………………………......

2.2. Perangkat atau komponen Fotosintesis………………………………

2.3. Mekanisme Fotosintesis ……………………………………………

2.4. Tahapan Fotosintesis…………………………………………….....

Bab III Penutup ……………………………………………………………

3.1. Kesimpulan …………………………………………………………

Daftra Pustaka……………………………………………………………..

Page 4: Makalah Biokimia Reaksi Terang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan (sintesis) zat organik (gula) dari zat anorganik

(air dan karbon dioksida) dengan bantuan energi cahaya (foton) matahari. Dalam

fotosintesis, dihasilkan glukosa (karbohidrat) dan oksigen. Hampir semua makhluk hidup

bergantung pada hasil fotosintesis. Sehingga fotosintesis menjadi sangat penting bagi

kehidupan di bumi. Organisme yang mampu menyusun senyawa organik dari senyawa

anorganik  dinamakan organisme autrotof.

        Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen

Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga

dapat "memulihkan" udara yang "rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga

'mengotori udara' pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan

dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni

penghuninya.

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.

1.2. Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan fotosintesis?

2. Bagaimana proses terjadinya fotosintesis pada reaksi terang ?

3. Bagaimana pengaruh cahaya tampak pada proses fotosintesis ?

4. Bagaimana keadaan lingkungan setelah proses fotosintesis terjadi ?

Page 5: Makalah Biokimia Reaksi Terang

1.3. Tujuan Penulisan

1. Mengetahui pengertian fotosintesis.

2. Mengetahui bagaimana proses fotosintesis terjadi pada reaksi terang.

3. Mengetahui faktor-faktor pendukung proses fotosistesis.

4. Mengetahui berapa hasil Oksigen dari hasil fotosintesis.

1.4. Manfaat penulisan

1. Menambah informasi tentang terjadinya proses fotosintesis khususnya reaksi terang.

2. Memberikan informasi tentang bagaimana proses fotosintesis

Page 6: Makalah Biokimia Reaksi Terang

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Pengertian Fotosintesis

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan

beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan

memanfaatkan energi cahaya. 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.

Fotosintesis merupakan kata yang berasal dari bahasa Yunani, yakni foto dan

synthesis. Foto sendiri diartikan sebagai cahaya sedangkan synthesis merupakan kata

yang bermakna menggabungkan atau penggabungan. Kata fotosintesis sering

digunakan dala lingkup kajian ilmu biologi. Apa sebenarnya fotosintesis tersebut?

Secara sederhana, ia bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang

dilakukan oleh tumbuhan berwarna hijau dengan melibatkan cahaya matahari di

dalamnya. Selain matahari, proses fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim.

Proses fotosintesis ini biasa dilakukan oleh tumbuh-tumbuhan, beberapa jenis alga

dan juga bakteri dalam rangka menghasilkan energi yang akan digunakan dalam

berbagai aktifitas. Energi tersebut biasa juga disebut dengan nutrisi.

Daun pada tumbuhan memiliki fungsi utama yakni sebagai tempat terjadinya proses

fotosintesis. Sebenarnya, fotosintesis tak hanya penting bagi tumbuhan tetapi juga

bagi semua makhluk hidup yang menghuni bumi. Mengapa? Sebab oksigen yang ada

di bumi ini sebagian besar diproduksi oleh tumbuhan. Hal inilah yang menjadikan

pepohonan sering dijuluki paru-paru planet bumi. Organisme yang melakukan proses

fotosintesis dikenal dengan nama fototrof. Fotosintesis sebenarnya merupakan salah

satu cara asimilasi karbon sebab pada proses fotosintesis , karbon bebas kemudian

diikat sehingga menjadi gula.

Page 7: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Proses fotosintesis pada terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof yakni

bisa menyusun makanannya sendiri. Melalui daun, tumbuhan menyerap molekul

karbondioksida juga air dalam rangka menghasilkan gula dan juga oksigen. Kedua

senyawa tersebut kemudian akan digunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya.

Adapun persamaan rekaksi yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah sebagai

berikut:

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

Tumbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya matahari.

Mereka mampu menyerap cahaya tersebut sebab mereka memiliki zat hijau daun atau

klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplast. Pada

bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai denegan mesofil. pada

bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplast yang tersebar di setiap

millimeter persegi. Cahaya matahari selanjutnya akan melewati lapisan epidermis

yang tanpa warna kemudian melaju menuju mesofil. Pada bagian inilah sebagian

besar kegiatan fotosintesis berlangsung.

Proses fotosintesis ini sendiri cukup kompleks dan masih dalam penelitian beberapa

ahli. Masih ada banyak hal yang belum berhasil diungkapkan. Mengapa proses ini

kompleks? Sebab ia melibatkan hampir semua cabang ilmu sains, misalnya bilologi,

kimia dan juga fisika. Organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun

tepatnya pada bagian stomata atau mulut daun. Proses fotosintesis ini terdiri atas dua

rangkaian reaksi yakni reaksi terang dan juga reaksi gelap. Dinamakan rekasi terang

sebab prosesnya membutuhkan cahaya. Sementara itu reakasi gelap adalah proses

fotosintesis yang tidak lagi melibatkan cahaya tetapi hanya karbondioksida.

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,

Page 8: Makalah Biokimia Reaksi Terang

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.

2.2. Perangkat atau Komponen Fotosintesis

Perangkat fotosintesis

Struktur kloroplas:

1. membran luar

2. ruang antar membran

3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)

4. stroma

5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)

6. membran tilakoid

7. granum (kumpulan tilakoid)

8. tilakoid (lamella)

9. pati

Page 9: Makalah Biokimia Reaksi Terang

10. ribosom

11. DNA plastida

12. plastoglobula

Pigmen

Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang

mengandung pigmen fotosintetik.[16] Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak

mampu melakukan proses fotosintesis.[16] Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa

intensitas cahaya memengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan.[14] Hal ini dapat terjadi karena

perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya.[14] Di samping adanya perbedaan

energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap

berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut.[14] Perbedaan kemampuan daun dalam

menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang

terkandung pada jaringan daun.[14]

Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar.[17]

Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil.[17] Pigmen

ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi

matahari.[17]

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,

sementara 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

Page 10: Makalah Biokimia Reaksi Terang

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.[20] Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.

Kloroplas

Hasil mikroskop elektron dari kloroplas

Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah

yang belum matang.[21] Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses

fotosintesis.[22] Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma.[21] Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran.[21] Membran stroma ini disebut tilakoid,

yang di dalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli.[21]

Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana

(kumpulan granum).[21] Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat

terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid.[21]

Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a,

klorofil b, karetonoid, dan lipid.[23]

Page 11: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-

vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun tembaga (Cu).[17]

Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid.[17] Sedangkan, pengubahan energi cahaya

menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang

dibentuk di dalam stroma.[17] Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari

perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.[17]

Fotosistem

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

klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[17] 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.[17] Pigmen-pigmen tersebut

mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan

penting dalam fotosintesis.[24]

Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[20] Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron

yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[20] Elektron ini selanjutnya masuk ke sistem

siklus elektron.[20] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab

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

dengan kompleks antena.[24]

Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[24] 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.[25] Energi yang

diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[25] Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya

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

P680.[26] P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.[26]

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

elektron dari molekul-molekul air.[17]

Page 12: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Membran dan organel fotosintesis

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Kloroplas dan Tilakoid

Protein yang mengumpulkan cahaya untuk fotosintesis dilengkapi dengan membran sel. Cara

yang paling sederhana terdapat pada bakteri, yang mana protein-protein ini tersimpan di dalam

mebran plasma.[27] Akan tetapi, membran ini dapat terlipat dengan rapat menjadi lembaran

silinder yang disebut tilakoid,[28] atau terkumpul menjadi vesikel yang disebut membran

intrakitoplasma.[29] Struktur ini dapat mengisi sebagian besar bagian dalam sel, menjadikan

membran itu memiliki area permukaan yang luas dan dengan demikian meningkatkan jumlah

cahaya yang dapat diserap oleh bakteri.[28]

Pada Tumbuhan dan alga, fotosintesis terjadi di organel yang disebut kloroplas. Satu sel

tumbuhan biasanya memiliki sekitar 10 sampai 100 kloroplas. Kloroplas ditutupi oleh suatu

membran. Membran ini tersusun oleh membran dalam fosfolipid, membran luar fosfolipid, dan

membran antara kedua membran itu. Di dalam membran terdapat cairan yang disebut stroma.

Stroma mengandung tumpukan (grana) tilakoid, yang merupakan tempat berlangsungnya

fotosintesis. Tilakoid berbentuk cakram datar, dilapisi oleh membran dengan lumen atau ruang

tilakoid di dalamnya. Tempat terjadinya fotosintesis adalah membran tilakoid, yang mengandung

kompleks membran integral dan kompleks membran periferal, termasuk membran yang

menyerap energi cahaya, yang membentuk fotosistem.

Tumbuhan menyerap cahaya menggunakan pigmen klorofil, yang merupakan alasan kenapa

sebagian besar tumbuhan memiliki warna hijau. Selain klorofil, tumbuhan juga menggunakan

pigmen seperi karoten dan xantofil.[30] Alga juga menggunakan klorofil, namun memiliki

beragam pigmen lainnya, misalnya fikosianin, karoten, dan xantofil pada alga hijau, fikoeritrin

pada alga merah (rhodophyta) dan fukoksantin pada alga cokelat dan diatom yang menghasilkan

warna yang beragam pula.

Pigmen-pigmen ini terdapat pada tumbuhan dan alga pada protein antena khusus. Pada protein

tersebut semua pigmen bekerja bersama-sama secara teratur. Protein semacam itu disebut

kompleks panen cahaya.

Page 13: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Walaupun semua sel pada bagian hijau pada tumbuhan memiliki kloroplas, sebagian besar

energinya diserap di dalam daun. Sel pada jaringan dalam daun, disebut mesofil, dapat

mengandung antara 450.000 sampai 800.000 kloroplas pada setiap milimeter persegi pada daun.

Permukaan daun secara sergam tertutupi oleh kutikula lilin yang tahan air yang melindungi daun

dari penguapan yang berlebihan dan mengurangi penyerapan sinar biru atau ultraviolet untuk

mengurangi pemanasan. Lapisan epidermis yang tembus pandang memungkinkan cahaya untuk

masuk melalui sel mesofil palisade tempat sebagian besar fotosintesis berlangsung.

 

Karbondioksida dan Air

Suatu peristiwa yang cukup penting, yaitu pada suatu ketika dalam proses fotosintesis terjadi penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen.

H2 ditangkap oleh suatu akseptor (A) :

Reaksi ini disebut reaksi Hill. Kini telah diketahui bahwa akseptor hidrogen adalah senyawa NADP. 2 AH2 akan digunakan dalam fiksasi CO2.

Dari hal-hal tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa fotosintesis terdiri atas dua fase yang penting :

Fase I : Reaksi fotokimia; reaksi fotolisis; reaksi fotofosforilasi; reaksi cahaya; reaksi Hill. Reaksi malahan dapat berlangsung dalam grana yang diisolasi. Reaksi fotokimia menghasilkan ATP dan NADPH2.

Fase I ini diikuti oleh fase II : Reaksi termokimia; reaksi fiksasi CO2; reaksi termokimia dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap karena untuk fiksasi CO2 enzim-enzim stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH2 yang dihasilkan oleh reaksi fotokimia.

Page 14: Makalah Biokimia Reaksi Terang

2.3. Mekanisme Fotosintesis

Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.

 

Gambar : tahapan- tahapan fotosintesis

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).

 

Page 15: Makalah Biokimia Reaksi Terang

2.4. Tahapan Fotosintesis

Reaksi Terang

Tahap pertama dari sistem fotosintesis adalah reaksi terang, yang sangat bergantung kepada

ketersediaan sinar matahari. Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari

udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari

sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk

ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga

menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan

NADPH.

Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran

dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi

kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.

Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan

fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik

untuk membentuk senyawa fosfat organik. Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya,

fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi.

Page 16: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Fotofosforilasi Siklik

Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu

fotosistem I. Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan

berakhir di fotosistem I.

Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron di P700

tereksitasi (menjadi aktif karena rangsangan dari luar), dan keluar menuju akseptor elektron

primer kemudian menuju rantai transpor elektron. Karena P700 mentransfer elektronnya ke

akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya.

Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi

hidrogen bersama-sama elektron. Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang

memompa ion H+ melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang

dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian

menghasilkan ATP. Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya

elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya.

Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organisme

fotoautotrof.

Page 17: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Fotofosforilasi Nonsiklik

Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil

yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron

dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II.

Page 18: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-. Dua elektron dari molekul air

tersimpan di fotosistem II, sementara ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2 akan

dilepaskan ke udara bebas. Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680

menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer. Setelah terjadi transfer elektron,

P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil

penguraian air tadi. Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa

mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya

sampai di fotosistem I, tepatnya di P700. Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan “skema

Z”. Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk

reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP.

Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup

besar dari cahaya matahari. Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan

akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh

NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air. Dengan bantuan suatu enzim bernama

Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu

reaksi:

NADP+ + H+ + 2e- —> NADPH

NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau reaksi

gelap

REAKSI TERANG

Tahap pertama dari system fotosintesis adalah reaksi terang

Reaksi ini memerlukan molekul air

Reaksi ini sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari.

Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu

Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu (400-450

nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600

Page 19: Makalah Biokimia Reaksi Terang

nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita

sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau.

Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan

panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih

banyak energi.

Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada

pusat-pusat reaksi

Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen

yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem

Dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu

fotosistem II dan fotosistem I.

fotosistem I dan II sebagai sistem pembawa elektron

Fotosistem terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP

sintase.

Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang

gelombang 680 nanometer,

sedangkan fotosistem I 700 nanometer.

Kedua fotosistemini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai

dalam senter yang bekerja saling memperkuat.

Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem

II(P.680)

Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor

elektron.

Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP , satuan

pertukaran energi dalam sel.

Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang

harus segera diganti.

Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil

ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil.

Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.

Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida

Page 20: Makalah Biokimia Reaksi Terang

Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem

I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya

mereduksi NADP menjadi NADPH

Jadi P 700 ( Photosistem I ) menhasilkan NADPH2 , sedang Phoyosistem II (P 680)

menghasilkan Oksigen dan ATP

Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen

dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH2.

ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam reaksi gelap

Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan

membran dalam kloroplas.

Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.

Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.

Proses Reaksi Terang

Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.[23] Reaksi ini

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

pigmen sebagai antena.[23]

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

II.[24] 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.[24]

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.[24] 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.[24] Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan

menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk

PQH2.[24] Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer

Page 21: Makalah Biokimia Reaksi Terang

tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut

sitokrom b6-f kompleks.[23] Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[24]:

2H 2 O + 4 foton + 2PQ + 4H - → 4H + + O 2 + 2PQH 2

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).[24] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa

H+ dari stroma ke membran tilakoid.[24] Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks

adalah[24]:

2PQH 2 + 4PC(Cu 2+ ) → 2PQ + 4PC(Cu + ) + 4 H + (lumen)

Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[24] 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.[24] Sebagai

sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan

memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. [24] Reaksi keseluruhan pada

PS I adalah[24]:

Cahaya + 4PC(Cu + ) + 4Fd(Fe 3+ ) → 4PC(Cu 2+ ) + 4Fd(Fe 2+ )

Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron

untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[24] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh

enzim feredoksin-NADP+ reduktase.[24] Reaksinya adalah[24]:

4Fd (Fe 2+ ) + 2NADP + + 2H + → 4Fd (Fe 3+ ) + 2NADPH

Page 22: Makalah Biokimia Reaksi Terang

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 + + 2H 2 O → ATP + NADPH + 3H + + O 2

Page 23: Makalah Biokimia Reaksi Terang

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk

memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya

Fotosintesis melibatkan sinar matahari untuk memperoleh hasil yang sempurna

Proses fotosintesis melalui dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi

terang menggunakan sinar matahri dan reaksi gelap hanya melibatkan proses

kimiawi

Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara.

Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang

terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan

komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah

energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah

ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.

Pada reaksi terang, jumlah gelembung yang dihasilkan lebih banyak daripada

reaksi gelap. Hal ini dikarenakan reaksi yang terang berhubungan lansung dengan

sinar matahari sehingga jumlah gelembung (O2) lebih banyak dihasilkan

fotosintesis.

dapat disimpulkan bahwa dalam proses fotosintesa, yang diperlukan

Dala proses fotosintesa, bahan yang diperlukan adalah CO2 dan H2O.

Produk yang dihasilkan dari proses ini adalah glukosa dan O2

Proses fotosintesa dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu, cahaya, enzim,

substrat, suhu

Page 24: Makalah Biokimia Reaksi Terang

DAFTAR PUSTAKA

http://ridwanaz.com/umum/biologi/pengertian-fotosintesis-proses-dan-reaksi/

http://ariatypoenya.blogspot.com/2011/04/jawaban-final-biokimia.html

http://gustinbrida.blogspot.com/2011/03/fotosintesis-biokimia-2.html

http://ilalang991.blogspot.com/2013/02/makalah-fotosintesis.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis

http://kelasbiologiku.blogspot.com/2013/03/reaksi-dan-proses-fotosintesis-pada.html