Oleh : Rini Verary Shanthi, M.Si.

​

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SALATIGA

FOTOSINTESIS

Mahasiswa dapat menjelaskan tentang proses fotosintesis pada tumbuhan.

- Reaksi terang fotosintesis.

- Reaksi gelap fotosintesis

- Metabolisme tanaman C3, C4, dan CAM.�

INDIKATOR PENCAPAIAN

FOTOSINTESIS

• Proses yang menghasilkan gula dari dua bahan sederhana yaitu karbodioksida (CO₂) dan air (H₂O) di dalam khlorofil (zat hijau daun pada tumbuhan)

​

• Proses fisika biokimiawi yang menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik stabil dengan bantuan cahaya matahari

​

• Pembentukan senyawa yang mengandung C (gula= C₆H₁₂O₆) dari CO₂ dan H₂O oleh tumbuhan hijau dengan adanya cahaya matahari dan sebagai hasil sampingnya adalah O₂

Reaksi Fotosintesis

​

6H₂O + 6CO₂ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

​

cahaya matahari

khlorofil

1. internal leaf structure

2. chloroplasts

3. outer membrane

4. inner membrane

5. thylakoid

TEMPAT TERJADINYA FOTOSINTESIS

TEMPAT TERJADINYA �FOTOSINTESIS

Struktur Kloroplast

MEKANISME FOTOSINTESIS

Urutan proses fotosintesis

1. Penangkapan cahaya matahari oleh khloroplas (zat hijau daun)

2. Pemisahan molekul air diiringi pelepasan elektron berenergi tinggi dan penghasilan O₂

3. Transfer elektron yg menyebabkan pembentukan energi kimia (ATP) dan tenaga pereduksi (NADPH₂)

4. Penggunaan ATP dan NADPH₂ untuk fiksasi CO₂ menjadi Karbohidrat kompleks spt sukrosa, pati, sellulosa, hemisellulosa

​

NADPH : Nikotinamid adenin dinukleotid fosfat,

ATP : Adenosin trifosfat, energi dalam sistem biologi

​

Reaksi terang

Reaksi gelap

• Reaksi terang (Fotofosforilasi)

1. Penangkapan energi cahaya oleh khloroplas

2. Pemecahan H₂O dengan hasil energi dan

oksigen (O₂)

Fotolisis

2 H₂O 4 e^- + 4 H⁺ + O₂

e^- fotofosforilasi ATP

+ 4H⁺

2NADP reduksi 2NADPH₂

3. Pembentukan ATP dan reducing power (NADPH2)

2H2O 2NADPH2 + O2 + ATP

Copyright@2009 by Ida Rianawaty

ALIRAN ELEKTRON FOTOSISTEM

Elektron klorofil tereksitasi pada energi level yang lebih tinggi, penangkap elektron primer segera menangkap dengan fotosistem. Panjang gelombang P700 (PS I). Panjang gelombang P680 (PS II).

Proses eksitasi berlangsung dengan pusat reaksi pada P680 (PSII). Kemudian elektron ditransfer menuju ke penerima elektron primer. Terjadi perpindahan dari P680 menjadi P680^+. Dari pemisahan molekul air, atom oksigen secara cepat bergabung dengan atom yang lain membentuk O₂ dan dilepaskan ke udara.

Elektron yang tereksitasi melewati PS II menuju PSI (P700) melelaui rangkaian transfer elektron. Pada proses ini melibatkan plastoquionone (Pq) sebagai pembawa elektron, komponen sitokrom, dan protein plastocyanin (Pc).

Sementara itu, energi yang melewati PSI, mengeksitasi pasangan elektron P700 pada klorofil yang ada di pusat reaksi. Elektron ini ditransfer menuju penerima elektron primer pada pusat reaksi PSI, menghasilkan P700^+. Kemudian menerima elektron yang berasal dari PSII dan transfer elektron. Untuk mereduksi NADP⁺ menjadi NADPH diperluka dua elektron yang ditransfer melalui protein ferredoksin (Fd) dan dikatalisis oleh NADP⁺ reduktase.

• Reaksi gelap (Fiksasi CO₂)

1. Fase fiksasi.

6 Molekul CO₂ bergabung dengan 6 molekul RuBp, menghasilkan molekul 12 molekul 3-asam Phospogliserat (PGA).

2. Fase reduksi

12 molekul 3-asam fosfogliserat (PGA) mendapat tambahan 12 gugus fosfat, dan membentuk 1,3-bifosfogliserat. Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini direduksi oleh H⁺ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP⁺, dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3-C.

3. Fase regenerasi

2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri berubah menjadi 1 molekul glukosa yang beratom C-6 (C₆H₁₂O₆). 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa, masuk ke dalam fase regenerasi. 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat.

​

6CO₂ + 12NADPH_{2 +} 18 ATP C₆H₁₂O₆ + 12NADP + 18ADP + 8Pi + 6H₂O

​

• C₃ (Siklus Calvin-Benson)

1. Senyawa pertama terbentuk adalah senyawa dg 3 atom C yaitu PGA (Phospho Glyceric Acid)

2. RuBP (Ribulose mono-P) + CO_{2 RuBP carboxilase} 2 PGA

3. Enzim RuBP Carboxilase (RUBISCO)

4. Fotorespirasi tinggi (respirasi oleh jaringan fotosintetik; tergantung pd cahaya [light dependent]; pemecahan KH yg baru dibentuk dr proses fotosintesis)

7. Khlorofil ada di mesofil

8. Sel bundle sheath sedikit/tidak punya

9. Siklus Calvin

Mekanisme fotosintesis tanaman C₃

• C₄ (Siklus Hatch-Slack)

1. Senyawa pertama terbentuk: senyawa dg 4 atom C

spt asam aspartat, malat dan oksaloasetat

2. PEP (Phosphoenol Piruvat) + CO _{2 PEP Carboxylase} As Oksaloasetat

3. Enzim PEP Carboxylase mempunyai afinitas yang sangat besar thd CO₂ shg tidk tergantung pd konsentrasi oksigen

5. Fiksasi CO₂ awal tjd pd mesofil, lalu asam yg terbentuk ditransport ke sel bundle sheath. Di sel bundle sheath asam didekarboksilasi melepaskan CO₂ yang akan masuk ke siklus Calvin peningkatan konsentrasi CO₂

PEP kembali masuk siklus Hatch-Slack

6. Banyak sel bundle sheath

7. Fotorespirasi rendah CO₂ hasil respirasi dimanfaatkan lagi dalam siklus Hatch- Slack dan Siklus Calvin

8. ditemukan pada tanaman yang hidup di daerah panas. Contoh : tebu dan jagung.

​

C₄: Hatch-Slack pathway & Calvin cycle

• Sel bundle sheath

Penampang melintang anatomi daun C₄

• CAM (Crassulacean Acid Metabolism)

1. Mekanisme fiksasi CO₂ mirip C₄ yaitu

- tdp siklus Hatch-Slack dan Calvin

- enzim PEP dan RuBPcarboxilase

2. Perbedaan tanaman C4 dan CAM

C4 : tjd pada ruang yang berbeda

CAM: tjd pada waktu yang berbeda

3. Pada malam hari:

Stomata membuka

Fiksasi CO₂ membentuk asam oksaloasetat dan malat oleh enzim PEP karboksilase

4. Siang hari

Stomata menutup (mengurangi transpirasi)

Dekarboksilase melepaskan CO₂ yg selanjutnya digunakan (masuk) pada siklus Calvin

5. Tumbuhan sukulen, kaktus, anggrek, nanas.

Stomata open

CAM

Perbedaan mekanisme �fotosintesis tanaman C₄ dan CAM

PENUGASAN

CARILAH REFERENSI JURNAL YANG MEMBAHAS TENTANG PERBEDAAN SPEKTRUM WARNA TERKAIT PROSES FOTOSINTESIS, TULIS KESIMPULANMU.