FOTOSINTESISsuatu proses biokimia pembentukan zat makanan karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau klorofil. Selain tumbuhan berklorofil, makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalah alga dan beberapa jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon dioksida, dan air serta bantuan energi cahaya matahari.

Perangkat fotosintesis1. pigmen2. kloroplas3. fotosistem

Fotosintesis terjadi di kloroplasDaun pada tanaman merupakan tempat utama terjadinya fotosintesis

*

FotosintesisProses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia

Melibatkan 2 lintasan metabolik

Reaksi terang: mengubah energi matahari menjadi energi seluler

Reaksi gelap : reduksi CO2 menjadi CH2O

Persamaan FotosintesisFotosintesis6CO2 +6H20 + light C6H1206 + 6O2

Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi carrier energi (ATP, NADPH)

Reaksi terang memberi energi pada carrier

Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL (phosphoglyceraldehyde)Pada fotosintesisFotosintesis terdiri dari dua proses yaitu-Reaksi terang-reaksi gelap (siklus calvin dan siklus Hatch-Slack)

Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi terang). Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stromaGrana kumpulan tilakoid dalam kloroplasStroma: daerah cair antara tilakoid dan membran dalam tempat terjadi siklus Calvin

Struktur kloroplas

cahayaEnergi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombangTerdapat hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energiPanjang gelombang tinggi maka energi rendah

Pigmen-Substansi yang menyerap cahaya tampak-Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi paling sedikit menyerap panjang gelombang hijauPigmenKlorofil aKlorofil bKarotenoidKaroteneXantofil

Klorofil aKlorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terangPigmen lain menambahkan energi ke klorofil a Penyerapan cahaya meningkatkan elektron ke orbital energi yang lebih tinggi

Klorofil tereksitasi oleh cahayaSaat pigmen menyerap cahayaKlorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil

*

FotosistemKumpulan pigmen dan protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron yang tereksitasi Energi yang ditangkap ditransfer antara molekul fotosistem sampai mencapai molekul klorofil pada pusat reaksi

Pada pusat reaksi terdapat 2 molekulKlorofil aAkseptor elektron primer

Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer

Terdapat fotosistem I dan II

Membran tilakoidTerdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan II

Aliran elektronTerdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor elektron primerKedua jalurDimulai dengan penangkapan energi fotonMenggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk kemiosmosisAliran elektron nonsiklikMenggunakan fotosistem II dan IElektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron yang didonasikan oleh airMensintesis ATP dan NADPHDonasi elektron mengkonversi air O2 dan 2H+Aliran elektron siklikHanya menggunakan fotosistem IElektron dari fotosistem I di-recycleMensintesis ATP

Menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigenNonsiklik

*

Aliran siklikHanya fotosistem I yang digunakanHanya ATP yang dihasilkan

*

Reaksi terang dan kemiosmosis:Organisasi membran tilakoid

*

Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gulaSiklus calvin Terjadi di stroma

Siklus Calvin memiliki 3 tahapFiksasi karbonReduksiRegenerasi akseptor CO2

Siklus CalvinPhase 1: Carbon fixationPhase 2:ReductionPhase 3:Regeneration ofthe CO2 acceptor(RuBP)

*

Siklus Calvin Dimulai dari CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3-phosphateTiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekulTiga tahapFiksasi karbonReduksi CO2Regenerasi RuBP

Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate atau RuBP). Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase (Rubisco). Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate

Tiap molekul 3-phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP)NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate

Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBPGlyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP

Siklus Hatch SlackEnzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan kemudian akan menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat akan diubah menjadi malat. Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2. Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP. Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.

Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasidengan cara menggabungkan CO2 ke dalam senyawa empat karbon di sel mesofil

Senyawa empat karbon tersebutDieksport ke sel berkas pembuluh, dimana CO2 dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin

Tanaman C4

Anatomi daun C4 dan jalur C4

*

Tanaman CAMMembuka stomatanya pada malam hari, menggabungkan CO2 ke dalam asam organik

Selama siang hari, stomata tertutupCO2 dilepaskan dari asam organik untuk digunakan dalam siklus Calvin

Jalur CAM mirip dengan jalur C4

*

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesisIntensitas cahaya.Konsentrasi karbon dioksida.Kadar air.Kadar fotosintat (hasil fotosintesis).Tahap pertumbuhan.Suhu.

*

*

*

*

*

*

*

*