no slide title · pdf filetumbuhan hijau. menyerap cahaya terbesar pada spektrum warna biru...
TRANSCRIPT
1
FOTOSINTESIS
Pemanfaatan cahaya untuk membuat makanan
Pengungkapan fotosintesis – perjalanan panjang para ilmuwan:
Fisika (Belgia) : Jan Bastista van Helmont (tumbuhan -air) meruntuhkan mitos bahwa makanan tumbuhan -tanah
Kimia (Inggris): Joseph Priestly (mint – pembersih udara)
Fisika (Belanda): Jan Ingenhousz (tumbuhan – cahaya)
Persamaan umum Fotosintesis
2
FOTOSINTESIS
Proses fotosintesis merupakan hasil proses evolusi panjang• organisme purba : adaptif pada lingkungan tanpa
oksigen
• organisme fotosintetik : menggunakan CO2 sebagai
sumber karbon dan melepas gas oksigen
3
Prokariot fototrofik
Oksigenik menggunakan H2O sebagai donor
elektron
Contoh: Prochlorothrix, Prochloran, Cyanobacteria,
Prochlorococcus
Anoksigenik : tidak memproduksi oksigen
Contoh: bakteri fotosintetik ungu, hijau, Heliobacter
4
Membran berperan penting dalam proses fotosintesis
• Organisme prokariot yang berfotosintesis :
Membran sel, membran sitoplasma (internal
membran)
• Tumbuhan tinggi : membran tilakoid kloroplas
Gambar 1. Tilakoid dari flattened sac. (Curtis, 1989)
(a) tilakoid (grana) sel tanaman (b) kloroflas0.25 μm1 μm
5
Gambar 2 Pembentukan membran fotosintetik pada bakteri
6
Tahap-tahap fotosintesis
• Blackman (1905; ilmuwan Inggeris) Fotosintesis :
1. Reaksi yang membutuhkan cahaya
(Reaksi terang / reaksi menangkap energi)
Dihasilkan ATP dan NADPH
2. Reaksi gelap (reaksi pengikatan karbon)
Menggunakan ATP dan NADPH hasil reaksi I
7
Siklus Calvin
Fotofosforilasi
Cahaya
Gula
Gambar 3. Tahapan proses fotosintesis (www.Sinauer.com)
8
Dalam tumbuhan reaksi terang dan reaksi gelap
terjadi secara bersamaan dan simultan
Reaksi terang – reaksi tidak tergantung suhu
Reaksi gelap - tidak tergantung cahaya tapi
dipengaruhi suhu.
Pigmen : senyawa yang mengabsorbsi cahaya
Beberapa pigmen mengabsorbsi cahaya dengan
panjang gelombang tertentu
9
Gambar 4. Spektum absorbsi klorofil (Curtis, 1989).
Spek
trum
abs
orps
i est
imas
i (%
)
Klorofil merupakan molekul pigmen yang dimiliki
tumbuhan hijau. Menyerap cahaya terbesar pada
spektrum warna biru dan merah
10
Reaksi-reaksi menangkap energi cahaya:
1). Sistem Cahaya I : Spektrum absorbsi 700 nm
Gambar 5. Proses sistem cahaya (Curtis, 1989).
2). Sistem Cahaya II : Spektrum absorbsi 680 nm
11
Pada reaksi ini akan dihasilkan :
ATP NADPH Energi untuk reduksi karbon
Oksigen ( hasil pemecahan air, pada sistemcahaya II)
Aliran Elektron Siklik
Sistem cahaya I juga dapat bekerja independen
Disebut aliran elektron siklik. Pada reaksi ini tidak
dihasilkan NADPH
12
Terjadi jika :
NADP- telah direduksi semua menjadi NADPH
Sel perlu tambahan ATP lebih banyak
• Mekanisme fotosintetik primitif diduga terjadi melalui aliran elektron siklik
Gambar 6. Aliran elektron siklik pada sistem cahaya I (Curtis,1989).
matahari
e
ee
e
13Gambar 7 Perangkat fotosintesis pada bakteri
14
P *870
P *870
CytC 2
QCyt bcl
BChlBph
NADH
Aliran elektronterbalik
UV
Bakteri Purple
P *840
P *840
Fd
Cyt bc 1
FeSChla
UV
NADHQ
CytC 553
Bakteri sulfur hijau
P *798
P *798
Fd
Cyt bc 1
FeS
Chla-OH
UV
NADHQ
CytC 553
Heliobakterium
Gambar 8 Aliran elektron pada bakteri
15
Fosforilasi fotosintetik : terjadi melalui kemiosmosis
Gambar 9. Mekanisme kemiosmosis pada fotofosforilasi (Curtis, 1989).
16
Reaksi Pengikatan Karbon
Energi (ATP dan NADPH) digunakan untuk mereduksi CO2.
• CO2 masuk melalui stomata ( untuk tumbuhan tinggi)
• CO2 masuk melalui CO2 terlarut dalam air ( kelompok alga)
•Gambar 10. Daun dan stomata dengan pertukaran O2 dan CO2 (Campbell, 1997).
daunbagian melintang daun sel mesofilkloroflas
mesofil
Ruang intermembran
Grana stroma Stroma tilakoid ruang tilakoid
Granum Membran dalam
Membran luar
KLOROFLAS
CO2 O2
Stoma
17
Reduksi Karbondioksida (CO2)
• Terjadi di dalam stroma , melalui siklus Calvin
Gambar 11. Proses Calvin yang dihasilkan fotosintesis alga oleh 14CO2 radioaktif (Curtis, 1989)
RuBP karboksilase
Ribulasebifosfat (RuBP)
CO2 H2O
CHOH
CHOHCH2
C O
O-
O P
O PCH2
C O
O P
O PCH2
CHOHCHOHCH2
C O
18
• Senyawa pengikat CO2 : RuBP (Ribulosa bifosfat)
• Enzim penting : RubisCO (RuBP Karboksilase/
oksigenase)
• Senyawa yang pertama terbentuk : asam
fosfogliserat (PGA). Suatu senyawa berkarbon 3
(disebut siklus C3)
19Gambar 12. Ringkasan Siklus Calvin (Curtis, 1989)
20
Lintasan C4 pada tumbuhan C4
• Tumbuhan C4 mempunyai sel-sel seludang pembuluh
Contoh : tanaman jagung, tebu, Amaranthus
• Terjadi dua lintasan : lintasan C4 dan siklus Calvin
• Reduksi karbon diawali dengan lintasan C4 (dalam
sel mesofil)
• Siklus Calvin terjadi di dalam sel seludang pembuluh
setelah melewati lintasan C4
21
Epidermis atas
Sel mesofil
Pembuluh
Seludang pembuluh
Epidermis bawah
Senyawa yang berikatan dengan CO2 : fosfoenol piruvat (PEP).
Senyawa yang pertama terbentuk asam oksaloasetat (AOA), senyawaberkarbon 4.
Gambar 13. Penampang jaringan daun tanaman C4 (www.Sinauer.com)
22
Gambar 14. Lintasan fiksasi karbon pada tumbuhan C4 (Curtis,1989)