FOTOSINTESIS

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Dasar Ilmu Tanaman

KELOMPOK 1

NAMA NPM

Muhammad Adri Fauzan 150610120118

Carmelita Astrini 150610120119

Judith Ingriditha 150610120120

Irma Amalia Samsudin 150610120121

Yurifany Afiyatika Tasdik 150610120122

UNIVERSITAS PADJADJARAN

FAKULTAS PERTANIAN

PROGRAM STUDI AGRIBISNIS

JATINANGOR

2012

A. PENDAHULUAN

Fotosintesis merupakan satu-satunya mekanisme masuknya energi ke dalam dunia

kehidupan. Fotosintesis menyediakan energi untuk makanan, bahan bakar fosil, dan lain-

lain. Fotosintesis meliputi reaksi oksidasi dan reduksi. Oksidasi yang dimaksudkan

adalah pemindahan elektron disertai pelepasan O2, sedangkan reduksi, yaitu reduksi CO2

untuk membentuk senyawa organik, misalnya karbohidrat. Dalam prosesnya, fotosintesis

menggunakan energi cahaya untuk mengangkut elektron menuju penerima elektron yang

lebih lemah, CO2. Tempat berlangsungnya reaksi fotosintesis adalah pada grana yang

terdapat pada kloroplas.

B. PERTANYAAN DAN JAWABAN

1. Jelaskan peran cahaya dan kloroplas dalam fotosintesis!

Jawab :

PERAN CAHAYA : membentuk gula, amilum dsb, dari H2O dan CO2

di dalam jaringan yang mengandung klorofil dan men-transfer energi dan air.

PERAN KLOROPLAS : Kloroplas adalah organel skunder yang hanya

ditemukan pada tumbuhan dan protista yang berfotosintesis, dan mereka mampu

melakukan fotosintesis di sel. Kloroplas memiliki dinding ganda yang melindungi

bagian dalam, klorofil tediri dari struktur lameral protein dan kaya akan stoma.

Seperti halnya mitokondria, mereka memiliki genom mereka sendiri.

2. Apa yang dimaksud dengan kemiosmosis ?

Jawab :

Chemiosmosis (kemiosmosis) adalah difusi ion melintasi membran selektif-

permeabel. Lebih khusus lagi, hal ini berkaitan dengan generasi ATP oleh pergerakan

ion hidrogen melintasi membran selama respirasi selular.

Sebuah gradien Ion memiliki potensi energi dan dapat digunakan untuk reaksi

kimia listrik ketika ion-ion melewati saluran (merah). Ion hidrogen (proton) akan

berdifusi dari daerah konsentrasi proton tinggi ke daerah konsentrasi proton yang

lebih rendah. Peter Mitchell mengusulkan agar konsentrasi gradien elektrokimia

proton melintasi membran dapat dimanfaatkan untuk membuat ATP. Ia menyamakan

proses ini untuk osmosis, air difusi melintasi membran, itulah sebabnya disebut

chemiosmosis.

ATP sintase adalah enzim yang membuat ATP oleh chemiosmosis. Hal ini

memungkinkan proton melewati membran dengan menggunakan energi kinetik untuk

memfosforilasi ADP membuat ATP. Generasi ATP oleh chemiosmosis terjadi di

kloroplas dan mitokondria serta dalam beberapa bakteri.

3. Jelaskan perbedaan kemiosmosis antara didalam kloroplas dan di dalam

mitokondria!

Jawab :

Di dalam Kloroplas Di dalam Mitokondria

Dinamakan fotofosforilasi.

Mentransformasi energi cahaya menjadi

energi kimia.

Dikendalikan oleh membrane tilakoid.

Dinamakan fosforilasi.

Mentransfer energy kimia dari

molekul makanan menjadi ATP.

Dikendalikan oleh membran

mitokondria dengan memompa proton

dari matrik mitokondria keluar

keruang inter membrane.

4. a. Apa yang dimasud dengan reaksi terang ?

b. Jelaskan yang terjadi pada reaksi terang !

Jawab :

a. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.

Reaksi terang adalah reaksi yang peka terhadap cahaya namun tidak dipengaruhi

suhu.

b. Saat terjadi reaksi terang, di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul

klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Pada reaksi ini juga terjadi

konversi energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH,

reduksi NADP+ menjadi NADPH, fotofosforilasi, yaitu pengubahan ADP menjadi

ATP, fotolisis H2O, dan menghasilkan O2. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen

yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan

fotosistem I.

5. a. Apa yang dimaksud dengan reaksi gelap ( silkus Calvin ) ?

b. Jelaskan apa yang terjadi pada reaksi gelap !

c. Jelaskan perbedaan antara reaksi terang dan reaksi gelap (siklus Calvin)!

Jawab :

a. Reaksi gelap (Siklus Calvin) :

Mengkonversi CO2 menjadi gula dengan menggunakan ATP dan NADPH

Berlangsung di dalam stroma dan memfiksasi CO2 dari atmosfir

Mengkonsumsi ATP dan NADPH hasil reaksi terang

Menghasilkan ADP dan NADPH untuk reaksi terang

Hasil akhir bersih berupa gula (CH2O)

b. Yang terjadi pada reaksi gelap (Siklus Calvin) :

Memfiksasi CO2 dan mereduksi karbon yang terfiksasi menjadi karbohidrat dalam

bentuk Gliserida-3-Phosfat (G-3-P)

Menggunakan ATP sebagai sumber energy

Menggunakan NADPH sebagai tenaga pereduksi

ATP dan NADPH merupakan hasil dari rekasi terang

Terdiri dari tiga tahapan :

1) Fiksasi Karbon :

Siklus Calvin, menggabungkan masing-masing molekul CO2, dengan

mengikatkannya ke gula bekarbon-5 yang disebut Ribulose Biphosphat (RuBP).

Enzim yang mengkatalisis tahapan pertama ini, adalah RuBP-karboksilase atau

disingkat rubisko (rubisco). (Ini adalah suatu protein yang sangat berlimpah di

dalam kloroplas, dan mungkin protein yang paling melimpah di bumi). Hasil dari

reaksi ini, berupa intermediet gula berkarbon-6, bersifat tidak stabil, dan segera

terurai menjadi dua molekul gula berkarbon-3, yaitu 3-fosfogliserat (3-PGA = 3

Phospho Glycerate) untuk masing-masing CO2.

2) Reduksi 12,-bifosfogliserat menjadi G3P :

Setiap molekul 3-fosfogliserat menerima penambahan gugusan fosfat dari

ATP, menjadi 1,3-bifosfogliserat. Kemudian, sepasang elektron yang diperoleh

dari NADPH mereduksi 1,2-bifosfogliserat menjadi gliseraldehid 3 fosfat

(G3P=Glyceraldehyde 3 Phosphate). Khususnya, elektron dari NADPH

mereduksi gugusan karboksil dari 3-fosfogliserat menjadi gugusan karbonil dari

G3P, yang menyimpan energi potensial yang lebih tinggi. G3P adalah suatu gula

(sama-sama merupakan gula berkarbon-3) yang dibentuk dalam glikolisis, dengan

menguraikan glukosa. Bahwa dari setiap tiga molekul CO2 dihasilkan enam

molekul G3P. Tetapi hanya satu molekul G3P yang dapat dihitung sebagai

perolehan bersih karbohidrat.

Siklus dimulai dengan 15 karbon yang seimbang dengan karbohidrat

dalam bentuk tiga molekul RuBP, yaitu gula yang berkarbon-5. Sekarang ada 18

karbon yang seimbang dengan karbohidrat dalam bentuk enam molekul G3P. Satu

molekul akan meninggalkan siklus, untuk digunakan oleh sel tanaman; tetapi

yang lima molekul lainnya harus digunakan lagi untuk membuat kembali tiga

molekul RuBP.

3) Regenerasi RuBP, sebagai Akseptor CO2 :

Dalam serangkaian reaksi yang rumit, rangka karbon dari lima molekul

G3P disusun kembali oleh tahapan akhir dari siklus Calvin menjadi tiga molekul

RuBP. Untuk mnyempurnakan hal ini, siklus Calvin menghabiskan lagi tiga

molekul ATP. RuBP sekarang siap untuk menerima lagi CO2, dan siklus dapat

dilanjutkan.

c. Perbedaan antara reaksi terang dan reaksi gelap (Siklus Calvin) :

REAKSI TERANG REAKSI GELAP

Mengkonversi energi cahaya menjadi

energi kimia dalam bentuk ATP dan

NADPH

Mengkonversi CO2 menjadi gula dengan

menggunakan ATP dan NADPH

Berlangsung di grana sepanjang membran

tilakoid dan menggunakan energi cahaya

Berlangsung di stroma dan memfiksasi

CO2 dari atmosfir

Mengkonsumsi ion hidrogen dari

penguraian air, ADP dan NADPH+ hasil

siklus Calvin

Mengkonsumsi ATP dan NADPH hasil

reaksi terang

Menghasilkan ATP dan NADPH untuk

siklus Calvin

Menghasilkan ADP dan NADPH untuk

reaksi terang

Hasil akhir bersih berupa gula (CH2O)

6. a. Jelaskan mengenai lintasan C3, C4, dan CAM

b. Jelaskan perbedaan antara tanaman C3, C4, dan CAM!

c. Sebutkan contoh tanaman yang termasuk lintasan C3, C4, dan CAM!

Jawab :

a. Perbandingan antara Lintasan Fotosintesis C4 dan CAM :

Kedua adaptasi evolusioner antara C4 dan CAM digambarkan melalui :

1) Penggabungan pertama dari CO2 menjadi asam organik

2) Pemindahan atau transfer CO2 ke siklus Calvin

Kedua lintasan fotosintesis C4 dan CAM adalah solusi evolusioner atau

pemecahan perkembangan terhadap problema untuk mempertahankan

fotosintesis yang stomatanya sebagian besar atau seluruhnya tertutup pada

hari-hari yang panas dan kering.

b. Perbedaan antara tanaman C3, C4, dan CAM :

Tumbuhan C3 :

Melibatkan enzim RuBP karboksilase (rubisco)

RuBP sebagai akseptor CO2

Produk awal berupa 3-fosfogliserat (3-PGA) (karbohidrat Berkarbon 3 )

Pada lingkaran hari-hari terang, kering dan panas :

o Stomata tertutup dan konsentrasi O2 pada daun lebih besar dari

konsentrasi CO2

o Terjadi fotorespirasi

o Menggunakan cahaya

o Mengkonsumsi O2

o Mengeluarkan CO2

o Tidak memproduksi ATP

o Tidak memproduksi makanan

o Menurunkan hasil fotosintesis

Tumbuhan C4 :

Melibatkan enzim PEP karboksilase (pepco)

PEP sebagai akseptor CO2

Produk awal berupa oksal asetat atau malat (karbohidrat Berkarbon 4)

Tipe sel fotosintesis

Sel seludang pembuluh rapat dan padat untuk fiksasi CO2

Sel mesofil renggang : untuk pembentukan gula

Meminimalkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula sehingga

lebih efisien

Tumbuhan CAM :

Stomata membuka pada malam hari

CO2 difiksasi pada malam hari dan diubah menjadi asam organik di dalam

vakuola sel mesofil

Pada siang hari CO2 dilepaskan dari asam organik untuk membuat gula

pada kloroplas

c. Contoh-contoh tanaman yang termasuk lintasan C3, C4, CAM :

C3 : padi, gandum, kedelai

C4 : tebu, jagung

7. Jelaskan faktor-faktor (faktor dalam dan luar) yang mempengaruhi kecepatan

fotosintesis ?

Jawab :

Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis:

a. Faktor Luar :

Intensitas cahaya : Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

Konsentrasi karbon dioksida : Semakin banyak karbon dioksida di udara,

makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk

melangsungkan fotosintesis.

Suhu : Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat

bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring

dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.

b. Faktor Dalam :

Kadar air : Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup,

menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju

fotosintesis.

Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) : Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat

berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau

bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

Tahap pertumbuhan : Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh

lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan

dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan

lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.

8. Apa yang dimaksud dengan hasil bersih fotosintesis ?

Jawab :

Suhu banyak mempengaruhi metabolisme tanaman seperti fotosintesis, respirasi,

dan fotorespirasi. Peningkatan suhu sampai pada tingkat tertentu akan meningkatkan

laju fotosintesis. Namun, peningkatan ini akan segera menurun pada suhu yang sangat

tinggi.

Demikian pula halnya suhu terhadap respirasi. Laju respirasi meningkat dengan

meningkatnya suhu. Namun, apabila dikondisikan di atas suhu maksimum laju

respirasi akan mulai menurun. Hal ini disebabkan sebagian enzim-enzim yang

berperan akan mulai mengalami denaturasi.

Pada tanamam padi, semakin tinggi suhu atmosfer maka semakin tinggi laju

respirasi daun dan cabang. Karena hasil bersih fotosintesis merupakan selisih dari

aktifitas laju fotosintesis dan respirasi maka suhu secara tidak langsung juga akan

menentukan hasil bersih fotosintesis. Suhu yang tinggi akan meningkatkan laju

fotorespirasi, yang berarti menurunkan hasil bersih fotosintesis.