Fotosintesis 1
advertisement
FOTOSINTESIS Fotosintesis 1 CAKUPAN MATERI • Peran Fotosintesis • Sejarah Fotosintesis • Tempat terjadinya Fotosintesis • Reaksi-reksi Fotosintesis • Reaksi Terang • Reaksi Gelap • Tumbuhan C3, C4 dan CAM • Fotosintesis dan Pemanasan Global Fotosintesis 26 Matahari Pemanenan enargi surya Oksigen Energi Kimia Bahan organik Obat Makanan Pakaian Kosmetik Perumahan dll. Bahan bakar Fotosintesis 3 Sejarah Fotosintesis Fotosintesis 2 Percobaan awal Fotosintesis: Priestley (1770-an) Ingenhousz (1780-an) Priestly: Batang dan daun mint dapat membersihkan udara yang telah dikotori oleh nyala lilin Ingenhousz: Fotosintesis memerlukan cahaya Fotosintesis Fotosintesis melibatkan tumbuh-tumbuhan yang ada di darat, perairan air tawar maupun lautan Pada tumbuhan tinggi Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas Stroma Tilakoid Granum Ruang antar membran Membran dalam Membran luar Potongan melintang daun jagung Model struktur kloroplas Fotosintesis 6 Fotosintesis: proses oksidasi reduksi Cahaya Matahari 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Reduksi Oksidasi Fotosintesis 7 Fotosintesis menghasilkan gas oksigen dari pemecahan air 6CO2* + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O* C6H12O6 + 6H2O +6O2* 6CO2 6H2O* Penggunaan oksigen berlabel Æ O2 berasal dari H2O C6H12O6 6H2O 6O2* Cahaya Reaksi terang Reaksi terang (Dalam Grana) H2O O2 Fotosintesis ATP NADP H ADP+Pi NADP+ CO2 Reaksi gelap Reaksi Gelap (dalam stroma) Gula Reaksi terang Prosesnya digerakkan oleh cahaya ATP Cahaya matahari Klorofil dan NADPH Energi CAHAYA Energi KIMIA Reaksi terjadi di dalam grana khususnya pada membran tilakoid kloroplas Fotosintesis 11 Cahaya matahari: gelombang elektromagnetik sinar Gamma infra merah UV sinar X Gelombang mikro Gelombang radio Cahaya Tampak 380 450 500 550 600 650 700 750 nm Peningkatan λ Peningkatan Energi Fotosintesis 10 Spektrum cahaya merah dan biru adalah yang efektif diserap oleh pigmen tumbuhan dalam proses fotosintesis, cahaya hijau sebagian besar dipantulkan ÆÆ daun berwarna hijau Laju Fotosintesis Panjang gelombang efektif untuk fotosintesis Absorbsi cahaya oleh klorofil a 400 500 600 Panjang Gelombang (nm) 700 Konsep dasar reaksi terang Bagian dalam tilakoid H+ NADP reduktase Kompleks sitokrom Sistem cahaya II (PSII) + H+ H H+ ATP + sintase H+ H H+ H+ Sistem cahaya I (PSI) NADPH H+ H+ ATP Tahap-tahap reaksi terang Æ Teori kemiosmosis ¾ Air dipecah sebagai sumber elektron di sistem cahaya II ¾ Elektron yang tereksitasi mentransfer energinya ke rangkaian pembawa elektron dengan tingkat energi yang lebih rendah untuk memompa proton (H+) dari stroma ke ruang dalam tilakoid (matriks) ¾ Terjadi perbedaan konsentrasi ion H+ antar dua permukaan membran (matriks dan stroma) ¾ Beda potensial ini digunakan ion H+ kembali ke stroma melewati enzim ATP sintase untuk membentuk ATP dari ADP ¾ Elektron akhirnya diterima oleh penerima elektron terakhir yaitu NADP+ sehingga berubah menjadi NADPH Teori Zigzag Sistem cahaya II (PSII) Rantai Reaksi redoks Sistem cahaya I (PSI) e- Chl* e- Chl* I PQ Fd Cyt e- e- PC H2O Chl O2 + H+ H+ Foton NADPH e- ADP + Pi ATP NADP+ + H+ Chl Foton Reaksi gelap ¾ Tidak berhubungan langsung dengan cahaya ¾ memanfaatkan ATP dan NADPH dari reaksi terang untuk mereduksi CO2 menjadi gula Gula NADP+ NADPH CO2 + H2O Siklus Calvin ATP ADP ¾ Tetap terjadi pada saat ada cahaya/siang hari ¾ Jadi input reaksi gelap: ATP, NADPH, CO2 Ribulosa-1,5bisfosfat CO2 + H2O Enzim Rubisco ADP Karboksilasi Regenerasi SIKLUS CALVIN 3-Fosfogliserat ATP ATP + Gliseraldehid3-fosfat Setiap 12 G3P: 10 Æ regenerasi 2 Æ gula Sucrose, Starch Sukrosa, pati Reduksi NADPH ADP + Pi NADP+ Tumbuhan C3, C4 dan CAM Berdasarkan metabolisme fotosintesis dan anatomi daunnya tumbuhan dikelompokkan ke dalam 3 grup: Tumbuhan C3 Tumbuhan C4 Tumbuhan CAM Fotosintesis 18 Tumbuhan C3 CO2 • Reduksi karbon terjadi melalui siklus Calvin (siklus C3) • Disebut tumbuhan C3 karena senyawa awal yang terbentuk berkarbon 3 (fosfogliserat) • Sebagian besar tumbuhan tinggi masuk ke dalam kelompok tumbuhan C3 • Apabila stomata menutup akibat stress terjadi peningkatan fotorespirasiÆ pengikatan O2 oleh enzim Rubisco Siklus Calvin Gula Fotosintesis 20 Tumbuhan C4 Epidermis atas • Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung kloroplas • Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh Sel mesofil Pembuluh daun Sel seludang Pembuluh Epidermis bawah Stomata • Pengikatan CO2 di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh • Fototrespirasi tidak terjadi/rendah sekali Fotosintesis 21 Tumbuhan C4 CO2 Lintasan C4 Malat Piruvat Malat CO2 Siklus Calvin Gula Piruvat • Pengikatan CO2 di udara terjadi di dalam sel mesofil melalui lintasan C4 dan reduksi karbon terjadi di dalam sel seludang pembuluh melalui siklus Calvin (siklus C3) • Beberapa tumbuhan tropis termasuk dalam C4 seperti jagung, tebu dan bayam (Amaranthus sp.) Fotosintesis 22 Malam hari Tumbuhan CAM CO2 Lintasan C4 malat Siang hari CO2 Siklus Calvin Gula ¾ Umumnya tumbuhan yang beradaptasi pada keadaan kering seperti kaktus, anggrek dan nenas ¾ Reduksi karbon melalui lintasan C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda ¾ Pada malam hari terjadi lintasan C4 pada siang hari terjadi suklus C3 ¾ Pada malam hari asam malat tinggi, pada siang hari malat rendah Fotosintesis 23 Karakteristik reduksi karbon pada tumbuhan Sel mesofil CO2 Lintasan C4 Malat Piruvat Malat Siklus Calvin CO2 Siklus Calvin Gula Gula Fotosintesis CO2 Lintasan C4 malat CO2 Piruvat Siang hari CO2 CAM Sel mesofil C4 Malam hari C3 Siklus Calvin Gula 19 Pemanasan global akibat efek rumah kaca dari CO2 di atmosfir Radiasi cahaya yang terperangkap oleh CO2 Fotosintesis merupakan penampungan (sink) bagi CO2 global KETERANGAN GAMBAR Kelompok Alga: •Dinoflagellate, Peridinium sp. Paku-pakuan •Equisetum •Sticheris owhyhensis, Diploterygium pinnatum Pakis dari Hawai: Cycas revoluta Pohon raksasa di Amerika •Sequoia sempervirens Fotosintesis 26 Lestarikan tumbuhan Karena dia adalah plasenta dunia: sumber karbon dan oksigen kita Fotosintesis 26 SEKIAN Fotosintesis 26
