Upload
gatot
View
20
Download
10
Embed Size (px)
Citation preview
BIOKIMIA II 2015
FOTOSINTESIS
Fotosintesis merupakan proses yang mengubah energy matahari menjadi energy kimia.
Dalam bab ini yang akan kita pelajari yaitu bagaimana energy cahaya matahari ini dilestarikan
oleh sel-sel fotosintesis. Ada 5 yaitu :
1. Energi Cahaya dan Sistem Hidup
Radiasi cahaya yaitu foton atau kuantum cahaya merupakan paket gelombang
radiasi elektromagnetik. Foton adalah suatu berkas cahaya molekul yang merupakan
sejumlah contoh zat kimia. Adanya absorpsi cahaya oleh suatu zat kimia tersangkut suatu
proses yang disebut penggalakan atau eksitasi elektronik. Sehingga panjang gelombang
cahaya yang diserap oleh zat tergantung pada setruktur elektronik molekul. Energy
elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang. Enrgi elektromagnetik terdapat
hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energy. Panjang yang
memiliki gelombang tinggi maka energy yang didapat rendah.
Gambar : Kandungan energy berbagai panjang gelombang dari cahaya tampak
FOTOSINTESIS Page 1
BIOKIMIA II 2015
Gambar tersebut merupakan spectrum tampak yang termasuk warna-
warna cahaya panjang gelombang yang menjalankan fotosintesis. Zat yang berwarna
kuning akan menyerap cahaya yang berwarna ungu dan memantulkan komponen-
komponen panjang gelombang yang tersisa dari cahaya yang tampak, sehingga tampak
berwarna kuning.
2. Kloroplas dan Organisme Fotosintesis
Fotosintesis diantarkan oleh baik prokariot maupun eukariot. Distribusi organism
fotosintesis termasuk : ganggang, tumbuh-tumbuhan dan diatom-diatom;protozoa;bakteri
fotosintetik, termasuk bakteri belerang ungu, bakteri belerang hijau dan bakteri
nonbelerang ungu. Proses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubah energy
cahaya matahari menjadi energy kimia. Melibatkan 2 lintasan metabolik, yang
merupakan proses fotosintesis yaitu :
Reaksi terang :
Mengubah energy matahari menjadi energy seluler
Siklus Calvin :
Reduksi CO2 menjadi CH2O
Gambar : . Proses organisme yang memiliki kloroplas mengubah energy cahaya
matahari menjadi energy kimia
FOTOSINTESIS Page 2
BIOKIMIA II 2015
Adapun struktur kloroplas :
Tilakoid adalah system membrane dalam kloroplas yang merupakan tempat
terjadinya reaksi terang. Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma. Grana
merupakan kumpulan tilakoid dalam kloroplas. Stroma merupakan daerah cair antara
tilakoid dan membrane dalam tempat terjadi siklus Calvin.
3. Reaksi – Reaksi Fotosintesis
Reaksi fotosintetik keselurahan bagi autotrof yang fotosintetik :
nH2O + nCO2 (CH2O)n + nO2
O2 yang dihasilkan pada fotosintesis berasal dari H2O. H2O bertindak sebagai pemberi
electron. Bagi anerob fotosintetik dan bakteri yang tidak menggunakan H2O sebagai
pemberi electron, maka:
nH2O + nCO2 (CH2O)n + nX
FOTOSINTESIS Page 3
hv
Pemberi elektron
Penerima elektron
Karbohidrat
hv
Gambar : . Struktur kloroplas
BIOKIMIA II 2015
dengan keterangan X = S, senyawa organic, dan sebagainya. Ini adalah merupakan suatu
penyederhanaan yang berlebihan karena ada dua pasang reaksi yang berlangsung di
dalam satuan fotosintetik selama fotosintesis : yaitu reaksi-reaksi cahaya dan gelap.
Reaksi-reaksi cahaya menyimpan energy cahaya matahari dalam bentuk ATP
dan NADPH, yang menyediakan tenaga pereduksi yang diperlukan untuk biosintesa
karbohidrat :
NADPH + nhv + H2O + ADP + Pi NADPH + H+ + ½ O2 + ATP
Reaksi-reaksi gelap menyangkut fiksasi karbon mengubah CO2 menjadi glukosa.
Sehingga stokhiometri totalnya adalah :
6 ribolusa 1,5-difosfat + 6CO2 + 18ATP + 12NADPH + 12H+ 6 ribolusa 1,5-difosfat +
heksosa fosfat + 18 ADP + 17Pi + 12NADP+
4. Fiksasi Karbon : Reaksi Gelap
Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang terjadi di stroma.
Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi terjadi pada bagian kloroplas yang disebut
stroma. Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu :
Siklus Calvin-Benson
Siklus Clavin terjadi di stroma. Siklus calvin tersebut
menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula.
Siklus Calvin memiliki 3 tahap :
- Fiksasi karbon
- Reduksi
- Regenerasi akseptop CO2
FOTOSINTESIS Page 4
BIOKIMIA II 2015
Gambar : . Siklus Calvin
Siklus calvin tersebut dimulai dari CO2 dan menghasilkan
Glyceraldehyde 3-phosphate. Tiga bagian siklus calvin menghasilkan 1
produk molekul. Ada 3 tahap pada siklus calvin :
- Fiksasi carbon
- Reduksi CO2
- Regenerasi RuBP
Pada gambar siklus calvin tersebut adalah :
a. Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya
menjadi molekul organic(fixation) melalui pengikatan ke gula 5C
(ribulose biphosphate atau RuBP)
- Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase (Rubisco)
Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate
b. Tiap molekul 3-phosphoglycerate menrima tambahan grup fosfat
membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP)
NADPH dioksidasi dan electron yang ditransfer ke 1,3-
Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi
menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate
FOTOSINTESIS Page 5
BIOKIMIA II 2015
c. Tahap terakhir dari siklus calvin tersebut adalah regenerasi RuBP
Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP
melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul
oleh ATP
Siklus Hatch-Slack.
Berdasarkan cara memproduksi glukosa, tumbuhan dapat
dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4. Tumbuhan C3 merupakan
tumbuhan yang berasal dari daerah subtropis. Tumbuhan ini menghasilkan
glukosa dengan pengolahan CO2 melalui siklus Calvin, yang melibatkan
enzim Rubisco sebagai penambat CO2. Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP
untuk menghasilkan molekul glukosa. ATP ini dapat terpakai sia-sia
tanpa dihasilkannya glukosa. Hal ini dapat terjadi jika ada fotorespirasi, di
mana enzim Rubisco tidak menambat CO2, tetapi menambat O2.
Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerah
tropis. Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2
menjadi glukosa. Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco)
adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan kemudian akan
menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat akan diubah menjadi malat. Malat akan
FOTOSINTESIS Page 6
Gambar : . Siklus Hatch-Slack.
BIOKIMIA II 2015
terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2. Piruvat akan kembali menjadi
PEPco, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang
berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP. Proses ini
dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil. Dalam
keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.
5. Pengatur Pertumbuhan Tumbuhan/Tanaman
Ada 4 pengatur yang berada dalam jaringan :
Tabel : Jenis dan Sifat Pengatur Pertumbuhan Tumbuhan
Klas senyawa Fungsi
Auksin Mengakibatkan pembesaran sel tumbuhan
Giberelin Merangsang pembagian sel atau pembesaran, atau
kedua-duanya
Sitokinin Merangsang pembagian sel
Inhibitor Sekelompok berbagai zat yang menghalang-halangi
proses biokimia dalam tumbuhan
Meskipun mekanisme pengatur pertumbuhan ini masih belum diketahui namun
satu teori yang berlaku mengemukakan bahwa semua empat pengatur tersebut ada
didalam jaringan tumbuhan yang normal dan bahwa perubahan-perubahan pada
perbandingan konsentrasi mengeluarkan tanggapan fisiologis tertentu. Perubahan-
perubahan demikian mungkin dapat disebabkan oleh berubah-ubahnya suhu sekeliling
atau lama cahaya setiap harinya. Salah satu dari tantangan besar pada biokimia tumbuhan
adalah untuk memperoleh pengertian molecular bagaimana fisiologi tumbuhan diatur.
FOTOSINTESIS Page 7
BIOKIMIA II 2015
Refrensi :
Anonim. 2011. FOTOSINTESIS.
[online : http://www.slideshare.net/joungenjoungHalgen/materi-biokimia-fotosintesis].
Diakses pada tanggal 12 Februari 2015.
Anonim. 2011. Siklus Hatch-Slack.
[online : http://biohikmah.blogspot.com/2011/10/siklus-hatchslack.html]. Diakses pada
tanggal 12 Februari 2015.
Page, David S. 1987. Prinsip – prinsip Biokimia. Jakarta : Erlangga
FOTOSINTESIS Page 8