FOTOSINTESISTim Dosen Pengampu MK Biokimia

FOTOSINTESIS

ISTILAH DALAM FOTOSINTESISReaksi Terang --> Reaksi yang memerlukan adanya cahaya.Reaksi Gelap --> Reaksi yang berlangsung tanpa adanya cahaya.

Pigmen Utama yang Berperan:Klorofil a (C55 H72 O5 N4 Mg)Klorofil b (C55 H70 O6 N4 Mg)Pigmen Lain:Karotin (C40 H56) Pigmen JinggaXantofil (C40 H56 O2) Pigmen Kuning

Karotin dan XantofilKlorofil a dan bPigmen utama untuk fotosintesis.Terdapat pada semua tumbuh-tumbuhan.

Menyerap energi cahaya sesuai dengan panjang gelombang ()-nya.Energi tersebut nantinya dipindahkan ke klorofil untuk digunakan dalam proses fotosintesis.Ganggang merah dan biru mempunyai pigmen phycoerythrin & phycocyanin.Kerja pigmen ini lebih efektif dalam fotosintesis dibandingkan klorofil

Sumber: http://www.bioinfo.org.cn

FOTOSINTESISOrganisme hidup memerlukan energi untuk mempertahankan hidupnya.

Tanaman hijau memperoleh energi melalui fotosintesis.

Fotosintesis --> Suatu seri reaksi kimia di mana energi cahaya diubah menjadi energi kimia.

Reaksi Umum Fotosintesis:6HO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

TAHAP REAKSI DALAM FOTOSINTESISPenguraian air/fotolisis air 2H2O 2OH- + 2H+ 2OH- 2e- + O2 + H2O 2H2O 2H+ + 2e- + O2 + H2O

Transfer elektron dan atom H yang berasal dari fotolisis air ke NADP+ dan ADP+ menjadi NADPH dan ATP.

Reduksi CO2 oleh NADPH dengan bantuan ATP untuk membentuk karbohidrat.

TEMPAT FOTOSINTESISFotosintesis pada sel eukariot termasuk tanaman berlangsung di Kloroplas.Reaksi terang berlangsung di memberan tilakoid.Reaksi gelap (calvin) belangsung di stroma.

REAKSI TERANG FOTOSINTESISMemerlukan adanya cahayaBerlangsung cepatBerlangsung reaksi-reaksi:Fotolisis air dengan dilepaskannya oksigenPembentukkan ATP dengan bantuan energi sinar matahari atau fotofosforilasi.Pemindahan hidrogen pada sistem fotokimia.Pemindahan dan perputaran energi dalam fotosintesis.

Pada reaksi cahaya (terang) terdapat dua sisyem fotokimia: Photosystem I dan Photosystem IIPhotosystem I diaktifkan dengan bantuan cahaya dengan panjang gelombang maks. 700 nm.Photosystem II diaktifkan dengan bantuan cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek 680 nm.Penerima elektron utama pada Photosystem II adalah Plastoquinon (Pq). Penyinaran kloroplas dengan sinar aktif pada Photosystem II dapat mereduksi Pq.

Plastoquinon yang tereduksi akan dioksidasikan dengan terlepasnya sebuah elektron ke kompleks Cyt b6-f ke Plastocyanin (protein yang mengandung Cu).Pigmen Pc sangat berdekatan dengan pusat reaksi cahaya P700 (pigmen klorofil yang mempunyai daya penyerapan maks. 700 nm) yang dapat mereduksi Feredoksin (Fd) secara langsung pada Photosystem I.Pengaktifan Photosystem I oleh pigmen > 680 nm menyebabkan elektron mengalir ke feredoksin. Dari sini dibentuk NADPH oleh bantuan enzim Fd-NADP+ reduktase.

Elektron yang tidak dapat ke Fd NADP+ reduktase kembali ke kompleks Cyt b6-f (reaksi siklik --> fotofosforilasi siklik). Reaksi yang tidak melalui jalur siklik disebut fotofosforilasi non siklik.

FOTO FOSFORILASI SIKLIK DAN NON-SIKLIK

REAKSI GELAP FOTOSINTESISDikemukakan oleh Calvin-Benson (Oleh karena itu reaksi gelap disebut juga Siklus Calvin).Terdapat tiga tahap reaksi:Fase Karboksilasi CO2Fase Reduksi fosfat 3-CFase RegenerasiTahap rekasi tersebut dibuktikan melalui riset jalannya CO2 sampai kepada glukosa dengan menggunakan 14CO2 (memanfaatkan isotop karbon radioaktif).

Fase KarboksilasiCO 2 memasuki reaksi dan bergabung dengan senyawa 5C-fosfat yang telah ada dalam sel, membentuk senyawa 6C-fosfat yang sangat tidak stabil, yang kemudian terpecah menjadi 2 molekul 3C-fosfat.Fase ReduksiTerjadi reduksi senyawa 3C-fosfat menjadi triosa fosfat (gula-3C). Sebagian triosa fosfat diubah menjadi glukosa (C6H12O6) yang merupakan hasil akhir fotosintesis. Fase RegenerasiTriosa fosfat diubah kembali menjadi senyawa fosfat-5C yang lalu akan mengikat kembali CO2 dari luar.

TAHAP LENGKAP SIKLUS CALVINCO2 diikat oleh RUDP (Ribulosa difosfat) dengan bantuan enzim RUDP karboksilase (Rubisco) menghasilkan 2 mol 3-fosfogliserat (PGA).ATP dan enzim 3-fosfogliserat kinase membentuk 1,3-di PGA.1,3-di PGA direduksi oleh NADPH dengan bantuan enzim NADP gliseraldehid fosfodehidrogenase membentuk gliseraldehida-3-fosfat (G3P).

TAHAP LENGKAP SIKLUS CALVINEnzim triosa fosfat isomerase mengkonversi G3P menjadi dihidroksi aseton fosfat (DHAP). Reaksi ini tidak stabil dan reversibel (dapat balik).DHAP berkondensasi dengan G3P dengan bantuan enzim sugar difosfat aldolase membentuk fruktosa-1,6-difosfat.Enzim sugar difosfatase mengkonversi fruktosa-1,6-diP menjadi fruktosa-6-fosfat (F6P). F6P dapat diubah menjadi glukosa-6-P dan dikeluarkan dari siklus Calvin membentuk sukrosa, pati, selulosa, dll atau digunakan kembali untuk membentuk RUDP.

TAHAP LENGKAP SIKLUS CALVIN7. Oleh enzim transketolase F6P diubah menjadi Eritrosa-4-fosfat (E4P) dan kompleks glikolaldehida enzim.E4P berkondensasi dengan DHAP dengan bantuan enzim sugar fosfat aldolase dan membentuk Sedoheptulosa 1,7-difosfat (S1,7-diP).Enzim sugar difosfatase mengkonversi S1,7-diP menjadi Sedoheptulosa-7-fosfat (S7P).S7P oleh enzim transketolase diubah menjadi Ribosa-5-P dan kompleks glikolaldehida enzim.

TAHAP LENGKAP SIKLUS CALVING3P berkondensasi dengan kompleks glikolaldehida enzim membentuk xilulosa dengan bantuan enzim transketolase.Enzim pentosa-P-isomerase mengkonversi Xilulosa-5-P menjadi ribulosa-5-P.Enzim ini juga mengkonversi Ribosa-5-P menjadi Ribulosa-5-P.Enzim Ribulosa-5-P kinase mengkonversi Ribulosa-1,5-di-P untuk menutup siklus Calvin.

Calvin mengungkapkan bahwa untuk mempertahankan keseimbangan siklus karbon ini hanya 1 molekul heksosa dapat diinkorporasikan menjadi sukrosa/pati untuk setiap pengikatan 6 mol CO2. Hal ini berarti memerlukan 6 putaran dari siklus tersebut dan 6 RUDP (Ribulosa-1,6-di-P). Jadi 12 mol 3 PGA terbentuk, 10 mol harus digunakan untuk membentuk kembali 6 mol RUDP & 2 mol PGA, sisanya dikeluarkan dari siklus ini sebagai 1 mol heksosa.

TANAMAN C4Tanaman dengan lintasan C4, contoh: jagung, beberapa jenis rumput-rumputan tropis, mempunyai proses metabolik berbeda dengan lintasan Calvin.Tanaman C4 mempunyai:Laju fotosintesis tinggiPertumbuhan cepatFotorespirasi rendahKehilangan air yang sedikit/satuan bahan kering yg dihasilkanAnatomi daun berbeda

Perbedaan Anatomi Daun Tanaman C4 dan C3:Tanaman C4 memiliki sel-sel seludang pembuluh/bundle sheat cell yang mengandung banyak klorofil yang mengelilingi pembuluh-pembuluh Xylem dan Phloem. Hasil pertama fotosintesis pada tanaman C4 (senyawa antara pertama), bukan PGA tetapi senyawa asam dengan 4C: malat atau aspartat (Karenanya disebut tanaman C4).Pada tamanan C4, proses karboksilasi terjadi di dalam sel-sel mesofil dengan fosfoenol piruvat (PE) sebagai pengikat CO2. Hasilnya: aspartat/malat.

Aspartat dan atau malat diangkut ke sel-sel seludang pembuluh. Di dalam sel seludang, aspartat mengalami proses dekarboksilasi (mengeluarkan CO2).CO2 yang keluar dari sel seludang pembuluh ditampung oleh siklus Calvin. Gugusan yang mengandung 3C dari proses dekarboksilasi malat/aspartat kembali lagi ke sel-sel mesofil (dalam bentuk piruvat) untuk digunakan dalam pembentukan PEP kembali.Daun tumbuhan C4 mengandung 2 macam sel fotosintesis yang berbeda satu dengan yang lainnya, baik dari organisasi maupun lokasinya.

Sel mesofil terletak lebih dekat dengan epidermis dan sel seludang pembuluh terletak di sekitar urat daun.Lintasan asmilasi CO2 pada tanaman C4 (Gambar di samping).

ADA PERTANYAAN?