Upload
nellie-obelia
View
352
Download
13
Embed Size (px)
Citation preview
MAKALAH BIOKIMIA
“PROSES BIOKIMIA FOTOSINTESIS REAKSI
TERANG”
Dosen pengampu : Dra. M. Dwi Wiwik Ernawati, M.Kes
DISUSUN OLEH :
1. SEBASTIAN SIREGAR F1C112038
2. ATIKA ZULFA F1C112043
UNIVERSITAS JAMBI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
PROGRAM STUDI KIMIA
2014
Kata pengantar
Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan
Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun makalah dengan judul “Proses
Biokimia Fotosintesis Reaksi Terang” ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam makalah
ini kami membahas mengenai reaksi biokimia fotosintesis dalam reaksi terang.
Makalah ini dibuat dengan berbagai observasi dan beberapa bantuan dari berbagai pihak untuk
membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Oleh
karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang
telah membantu dalam penyusunan makalah ini.
Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada makalah ini. Oleh karena
itu kami mengharapkan pembaca untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun
kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah
selanjutnya.
Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita sekalian.
Jambi, 21 Januari 2014
Penulis
Daftar isi
Kata Pengantar ………………………………………………………….
Daftar Isi………………………………………………………...................
Bab I Pendahuluan………………………………………………….........
1.1. Latar Belakang ………………………………………………………
1.2. Rumusan Masalah …………………………………………………..
1.3. Tujuan Penulisan ……………………………………………….......
1.4. Manfaat Penulisan …………………………………………………..
Bab II Pembahasan……………………………………………………….
2.1. Pengertian Fotosintesis…………………………………………......
2.2. Perangkat atau komponen Fotosintesis………………………………
2.3. Mekanisme Fotosintesis ……………………………………………
2.4. Tahapan Fotosintesis…………………………………………….....
Bab III Penutup ……………………………………………………………
3.1. Kesimpulan …………………………………………………………
Daftra Pustaka……………………………………………………………..
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan (sintesis) zat organik (gula) dari zat anorganik
(air dan karbon dioksida) dengan bantuan energi cahaya (foton) matahari. Dalam
fotosintesis, dihasilkan glukosa (karbohidrat) dan oksigen. Hampir semua makhluk hidup
bergantung pada hasil fotosintesis. Sehingga fotosintesis menjadi sangat penting bagi
kehidupan di bumi. Organisme yang mampu menyusun senyawa organik dari senyawa
anorganik dinamakan organisme autrotof.
Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen
Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga
dapat "memulihkan" udara yang "rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga
'mengotori udara' pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan
dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni
penghuninya.
Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon
bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain
yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang
dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.
1.2. Rumusan Masalah
1. Apakah yang dimaksud dengan fotosintesis?
2. Bagaimana proses terjadinya fotosintesis pada reaksi terang ?
3. Bagaimana pengaruh cahaya tampak pada proses fotosintesis ?
4. Bagaimana keadaan lingkungan setelah proses fotosintesis terjadi ?
1.3. Tujuan Penulisan
1. Mengetahui pengertian fotosintesis.
2. Mengetahui bagaimana proses fotosintesis terjadi pada reaksi terang.
3. Mengetahui faktor-faktor pendukung proses fotosistesis.
4. Mengetahui berapa hasil Oksigen dari hasil fotosintesis.
1.4. Manfaat penulisan
1. Menambah informasi tentang terjadinya proses fotosintesis khususnya reaksi terang.
2. Memberikan informasi tentang bagaimana proses fotosintesis
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Fotosintesis
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan
beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan
memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi
yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting
bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar
oksigen yang terdapat di atmosfer bumi.
Fotosintesis merupakan kata yang berasal dari bahasa Yunani, yakni foto dan
synthesis. Foto sendiri diartikan sebagai cahaya sedangkan synthesis merupakan kata
yang bermakna menggabungkan atau penggabungan. Kata fotosintesis sering
digunakan dala lingkup kajian ilmu biologi. Apa sebenarnya fotosintesis tersebut?
Secara sederhana, ia bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang
dilakukan oleh tumbuhan berwarna hijau dengan melibatkan cahaya matahari di
dalamnya. Selain matahari, proses fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim.
Proses fotosintesis ini biasa dilakukan oleh tumbuh-tumbuhan, beberapa jenis alga
dan juga bakteri dalam rangka menghasilkan energi yang akan digunakan dalam
berbagai aktifitas. Energi tersebut biasa juga disebut dengan nutrisi.
Daun pada tumbuhan memiliki fungsi utama yakni sebagai tempat terjadinya proses
fotosintesis. Sebenarnya, fotosintesis tak hanya penting bagi tumbuhan tetapi juga
bagi semua makhluk hidup yang menghuni bumi. Mengapa? Sebab oksigen yang ada
di bumi ini sebagian besar diproduksi oleh tumbuhan. Hal inilah yang menjadikan
pepohonan sering dijuluki paru-paru planet bumi. Organisme yang melakukan proses
fotosintesis dikenal dengan nama fototrof. Fotosintesis sebenarnya merupakan salah
satu cara asimilasi karbon sebab pada proses fotosintesis , karbon bebas kemudian
diikat sehingga menjadi gula.
Proses fotosintesis pada terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof yakni
bisa menyusun makanannya sendiri. Melalui daun, tumbuhan menyerap molekul
karbondioksida juga air dalam rangka menghasilkan gula dan juga oksigen. Kedua
senyawa tersebut kemudian akan digunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya.
Adapun persamaan rekaksi yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah sebagai
berikut:
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Tumbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya matahari.
Mereka mampu menyerap cahaya tersebut sebab mereka memiliki zat hijau daun atau
klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplast. Pada
bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai denegan mesofil. pada
bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplast yang tersebar di setiap
millimeter persegi. Cahaya matahari selanjutnya akan melewati lapisan epidermis
yang tanpa warna kemudian melaju menuju mesofil. Pada bagian inilah sebagian
besar kegiatan fotosintesis berlangsung.
Proses fotosintesis ini sendiri cukup kompleks dan masih dalam penelitian beberapa
ahli. Masih ada banyak hal yang belum berhasil diungkapkan. Mengapa proses ini
kompleks? Sebab ia melibatkan hampir semua cabang ilmu sains, misalnya bilologi,
kimia dan juga fisika. Organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun
tepatnya pada bagian stomata atau mulut daun. Proses fotosintesis ini terdiri atas dua
rangkaian reaksi yakni reaksi terang dan juga reaksi gelap. Dinamakan rekasi terang
sebab prosesnya membutuhkan cahaya. Sementara itu reakasi gelap adalah proses
fotosintesis yang tidak lagi melibatkan cahaya tetapi hanya karbondioksida.
Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan
menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari
yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning,
hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).
Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu
sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.
Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil
sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui
tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan
dari tubuh tumbuhan.
Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat
dilakukan percobaan Ingenhousz.
2.2. Perangkat atau Komponen Fotosintesis
Perangkat fotosintesis
Struktur kloroplas:
1. membran luar
2. ruang antar membran
3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)
4. stroma
5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)
6. membran tilakoid
7. granum (kumpulan tilakoid)
8. tilakoid (lamella)
9. pati
10. ribosom
11. DNA plastida
12. plastoglobula
Pigmen
Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang
mengandung pigmen fotosintetik.[16] Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak
mampu melakukan proses fotosintesis.[16] Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa
intensitas cahaya memengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan.[14] Hal ini dapat terjadi karena
perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya.[14] Di samping adanya perbedaan
energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap
berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut.[14] Perbedaan kemampuan daun dalam
menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang
terkandung pada jaringan daun.[14]
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar.[17]
Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil.[17] Pigmen
ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi
matahari.[17]
Dari semua radiasi Matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang
dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada
kisaran cahaya tampak (380-700 nm).[18] Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 -
700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm), dan violet (< 400 nm).[19]
Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis.[19] Hal ini terkait pada
sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.[19] Pigmen yang terdapat pada
membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.[19] Pigmen yang
berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.[19] Kloroplas mengandung
beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah,
sementara klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau.
Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung
berperan dalam reaksi terang.[19] Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron
berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor
elektron.[20] Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.
Kloroplas
Hasil mikroskop elektron dari kloroplas
Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah
yang belum matang.[21] Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses
fotosintesis.[22] Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma.[21] Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran.[21] Membran stroma ini disebut tilakoid,
yang di dalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli.[21]
Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana
(kumpulan granum).[21] Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat
terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid.[21]
Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a,
klorofil b, karetonoid, dan lipid.[23]
Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-
vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun tembaga (Cu).[17]
Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid.[17] Sedangkan, pengubahan energi cahaya
menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang
dibentuk di dalam stroma.[17] Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari
perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.[17]
Fotosistem
Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya Matahari yang terdiri dari
klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[17] Di dalam kloroplas terdapat beberapa
macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b
berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga.[17] Pigmen-pigmen tersebut
mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan
penting dalam fotosintesis.[24]
Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[20] Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron
yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[20] Elektron ini selanjutnya masuk ke sistem
siklus elektron.[20] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab
memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal
dengan kompleks antena.[24]
Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[24] Pada
fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap cahaya
dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.[25] Energi yang
diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[25] Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya
dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut
P680.[26] P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.[26]
Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh
elektron dari molekul-molekul air.[17]
Membran dan organel fotosintesis
Artikel utama untuk bagian ini adalah: Kloroplas dan Tilakoid
Protein yang mengumpulkan cahaya untuk fotosintesis dilengkapi dengan membran sel. Cara
yang paling sederhana terdapat pada bakteri, yang mana protein-protein ini tersimpan di dalam
mebran plasma.[27] Akan tetapi, membran ini dapat terlipat dengan rapat menjadi lembaran
silinder yang disebut tilakoid,[28] atau terkumpul menjadi vesikel yang disebut membran
intrakitoplasma.[29] Struktur ini dapat mengisi sebagian besar bagian dalam sel, menjadikan
membran itu memiliki area permukaan yang luas dan dengan demikian meningkatkan jumlah
cahaya yang dapat diserap oleh bakteri.[28]
Pada Tumbuhan dan alga, fotosintesis terjadi di organel yang disebut kloroplas. Satu sel
tumbuhan biasanya memiliki sekitar 10 sampai 100 kloroplas. Kloroplas ditutupi oleh suatu
membran. Membran ini tersusun oleh membran dalam fosfolipid, membran luar fosfolipid, dan
membran antara kedua membran itu. Di dalam membran terdapat cairan yang disebut stroma.
Stroma mengandung tumpukan (grana) tilakoid, yang merupakan tempat berlangsungnya
fotosintesis. Tilakoid berbentuk cakram datar, dilapisi oleh membran dengan lumen atau ruang
tilakoid di dalamnya. Tempat terjadinya fotosintesis adalah membran tilakoid, yang mengandung
kompleks membran integral dan kompleks membran periferal, termasuk membran yang
menyerap energi cahaya, yang membentuk fotosistem.
Tumbuhan menyerap cahaya menggunakan pigmen klorofil, yang merupakan alasan kenapa
sebagian besar tumbuhan memiliki warna hijau. Selain klorofil, tumbuhan juga menggunakan
pigmen seperi karoten dan xantofil.[30] Alga juga menggunakan klorofil, namun memiliki
beragam pigmen lainnya, misalnya fikosianin, karoten, dan xantofil pada alga hijau, fikoeritrin
pada alga merah (rhodophyta) dan fukoksantin pada alga cokelat dan diatom yang menghasilkan
warna yang beragam pula.
Pigmen-pigmen ini terdapat pada tumbuhan dan alga pada protein antena khusus. Pada protein
tersebut semua pigmen bekerja bersama-sama secara teratur. Protein semacam itu disebut
kompleks panen cahaya.
Walaupun semua sel pada bagian hijau pada tumbuhan memiliki kloroplas, sebagian besar
energinya diserap di dalam daun. Sel pada jaringan dalam daun, disebut mesofil, dapat
mengandung antara 450.000 sampai 800.000 kloroplas pada setiap milimeter persegi pada daun.
Permukaan daun secara sergam tertutupi oleh kutikula lilin yang tahan air yang melindungi daun
dari penguapan yang berlebihan dan mengurangi penyerapan sinar biru atau ultraviolet untuk
mengurangi pemanasan. Lapisan epidermis yang tembus pandang memungkinkan cahaya untuk
masuk melalui sel mesofil palisade tempat sebagian besar fotosintesis berlangsung.
Karbondioksida dan Air
Suatu peristiwa yang cukup penting, yaitu pada suatu ketika dalam proses fotosintesis terjadi penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen.
H2 ditangkap oleh suatu akseptor (A) :
Reaksi ini disebut reaksi Hill. Kini telah diketahui bahwa akseptor hidrogen adalah senyawa NADP. 2 AH2 akan digunakan dalam fiksasi CO2.
Dari hal-hal tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa fotosintesis terdiri atas dua fase yang penting :
Fase I : Reaksi fotokimia; reaksi fotolisis; reaksi fotofosforilasi; reaksi cahaya; reaksi Hill. Reaksi malahan dapat berlangsung dalam grana yang diisolasi. Reaksi fotokimia menghasilkan ATP dan NADPH2.
Fase I ini diikuti oleh fase II : Reaksi termokimia; reaksi fiksasi CO2; reaksi termokimia dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap karena untuk fiksasi CO2 enzim-enzim stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH2 yang dihasilkan oleh reaksi fotokimia.
2.3. Mekanisme Fotosintesis
Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.
Gambar : tahapan- tahapan fotosintesis
Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).
2.4. Tahapan Fotosintesis
Reaksi Terang
Tahap pertama dari sistem fotosintesis adalah reaksi terang, yang sangat bergantung kepada
ketersediaan sinar matahari. Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari
udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari
sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk
ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga
menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan
NADPH.
Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran
dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi
kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.
Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan
fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik
untuk membentuk senyawa fosfat organik. Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya,
fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi.
Fotofosforilasi Siklik
Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu
fotosistem I. Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan
berakhir di fotosistem I.
Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron di P700
tereksitasi (menjadi aktif karena rangsangan dari luar), dan keluar menuju akseptor elektron
primer kemudian menuju rantai transpor elektron. Karena P700 mentransfer elektronnya ke
akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya.
Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi
hidrogen bersama-sama elektron. Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang
memompa ion H+ melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang
dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian
menghasilkan ATP. Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya
elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya.
Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organisme
fotoautotrof.
Fotofosforilasi Nonsiklik
Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil
yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron
dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II.
Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-. Dua elektron dari molekul air
tersimpan di fotosistem II, sementara ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2 akan
dilepaskan ke udara bebas. Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680
menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer. Setelah terjadi transfer elektron,
P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil
penguraian air tadi. Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa
mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya
sampai di fotosistem I, tepatnya di P700. Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan “skema
Z”. Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk
reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP.
Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup
besar dari cahaya matahari. Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan
akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh
NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air. Dengan bantuan suatu enzim bernama
Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu
reaksi:
NADP+ + H+ + 2e- —> NADPH
NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau reaksi
gelap
REAKSI TERANG
Tahap pertama dari system fotosintesis adalah reaksi terang
Reaksi ini memerlukan molekul air
Reaksi ini sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari.
Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu
Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu (400-450
nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600
nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita
sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau.
Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan
panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih
banyak energi.
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada
pusat-pusat reaksi
Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen
yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem
Dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu
fotosistem II dan fotosistem I.
fotosistem I dan II sebagai sistem pembawa elektron
Fotosistem terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP
sintase.
Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang
gelombang 680 nanometer,
sedangkan fotosistem I 700 nanometer.
Kedua fotosistemini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai
dalam senter yang bekerja saling memperkuat.
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem
II(P.680)
Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor
elektron.
Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP , satuan
pertukaran energi dalam sel.
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang
harus segera diganti.
Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil
ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil.
Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.
Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem
I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya
mereduksi NADP menjadi NADPH
Jadi P 700 ( Photosistem I ) menhasilkan NADPH2 , sedang Phoyosistem II (P 680)
menghasilkan Oksigen dan ATP
Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen
dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH2.
ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam reaksi gelap
Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan
membran dalam kloroplas.
Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.
Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.
Proses Reaksi Terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.[23] Reaksi ini
memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh
pigmen sebagai antena.[23]
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan
II.[24] Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal
menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat
reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.[24]
Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya
matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi
tidak stabil.[24] Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O
yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak
sebagai enzim.[24] Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan
menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk
PQH2.[24] Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer
tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut
sitokrom b6-f kompleks.[23] Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[24]:
2H 2 O + 4 foton + 2PQ + 4H - → 4H + + O 2 + 2PQH 2
Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan
mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung
tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC).[24] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa
H+ dari stroma ke membran tilakoid.[24] Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks
adalah[24]:
2PQH 2 + 4PC(Cu 2+ ) → 2PQ + 4PC(Cu + ) + 4 H + (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[24] Fotosistem ini
menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang
menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.[24] Sebagai
sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan
memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. [24] Reaksi keseluruhan pada
PS I adalah[24]:
Cahaya + 4PC(Cu + ) + 4Fd(Fe 3+ ) → 4PC(Cu 2+ ) + 4Fd(Fe 2+ )
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron
untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[24] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh
enzim feredoksin-NADP+ reduktase.[24] Reaksinya adalah[24]:
4Fd (Fe 2+ ) + 2NADP + + 2H + → 4Fd (Fe 3+ ) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP
sintase.[1] ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron
dan H+ melintasi membran tilakoid.[1] Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase
bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.[1] Reaksi keseluruhan yang
terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut[1]:
Sinar + ADP + Pi + NADP + + 2H 2 O → ATP + NADPH + 3H + + O 2
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk
memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya
Fotosintesis melibatkan sinar matahari untuk memperoleh hasil yang sempurna
Proses fotosintesis melalui dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi
terang menggunakan sinar matahri dan reaksi gelap hanya melibatkan proses
kimiawi
Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara.
Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang
terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan
komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah
energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah
ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.
Pada reaksi terang, jumlah gelembung yang dihasilkan lebih banyak daripada
reaksi gelap. Hal ini dikarenakan reaksi yang terang berhubungan lansung dengan
sinar matahari sehingga jumlah gelembung (O2) lebih banyak dihasilkan
fotosintesis.
dapat disimpulkan bahwa dalam proses fotosintesa, yang diperlukan
Dala proses fotosintesa, bahan yang diperlukan adalah CO2 dan H2O.
Produk yang dihasilkan dari proses ini adalah glukosa dan O2
Proses fotosintesa dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu, cahaya, enzim,
substrat, suhu
DAFTAR PUSTAKA
http://ridwanaz.com/umum/biologi/pengertian-fotosintesis-proses-dan-reaksi/
http://ariatypoenya.blogspot.com/2011/04/jawaban-final-biokimia.html
http://gustinbrida.blogspot.com/2011/03/fotosintesis-biokimia-2.html
http://ilalang991.blogspot.com/2013/02/makalah-fotosintesis.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis
http://kelasbiologiku.blogspot.com/2013/03/reaksi-dan-proses-fotosintesis-pada.html