Fotosintesis copy

Menguasai Metabolisme sel (Proses Anabolisme)

Kelompok 3 : Oktoberlin T (140110120085) Muhammad Yusuf (140110120049) Mia Najmia (140110120047)

Jurusan MatematikaFakultas matematika & Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Padjajaran

MENGUASAI KONSEP ANABOLISME

PetaKonse

p Metabolisme

Katabolisme

Respirasi

Aerob Anaerob

Anabolisme

Fotosintesis

Reaksi Terang

Reaksi Gelap

Enzim

Protein

Nonprotein

KofaktorKoenzim


MetabolismeMetabolisme adalah keseluruhan proses-

proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel.

ANABOLISME yaitu proses pembentukan molekul yang

kompleks dari molekul sederhana dengan menggunakan energi tinggi.

Contoh : fotosintesis (asimilasi C)


FOTOSINTESIS

Proses yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia


• Fotosintesis terjadi di kloroplas• Daun pada tanaman merupakan tempat

utama terjadinya fotosintesis

Vein

Leaf cross section

Mesophyll

CO2 O2Stomata


Light energy

ECOSYSTEM

CO2 + H2O

Photosynthesisin chloroplasts

Cellular respirationin mitochondria

Organicmolecules + O2

ATP

powers most cellular work

Heatenergy

Energi mengalir ke dalam suatu ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkannya dalam bentuk panas


Fotosintesis• Proses dimana organisme yang

memiliki kloroplas mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia

• Melibatkan 2 lintasan metabolik

• Reaksi terang: mengubah energi matahari menjadi energi seluler

• Siklus Calvin: reduksi CO2 menjadi CH2O


LightChloroplast

NADP

ADP+ P

RuBP3-PGA

Lightreactions

Calvincycle

Electrons

G3P Cellularrespiration

Cellulosse

Starch

Other organiccompounds


Persamaan Fotosintesis

Fotosintesis6CO2 +6H20 + Cahaya matahari C6H1206 + 6O2


Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi carrier energi (ATP, NADPH)

Reaksi terang memberi energi pada carrier

Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL (phosphoglyceraldehyde)

Pada fotosintesis

Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu

-Reaksi terang

-Siklus Calvin



• Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi terang). Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma

• Grana kumpulan tilakoid dalam kloroplas

• Stroma: daerah cair antara tilakoid dan membran dalam tempat terjadi siklus Calvin

Struktur kloroplas

Chloroplast

Mesophyll

5 µm

Outermembrane

Intermembranespace

Innermembrane

Thylakoidspace

ThylakoidGranumStroma

1 µm


cahaya

• Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang

• Terdapat hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energi

• Panjang gelombang tinggi maka energi rendah


Spektrum tampak

-termasuk warna-warna cahaya yang dapat kita lihat

-termasuk panjang gelombang yang menjalankan fotosintesis


Pigmen-Substansi yang menyerap cahaya tampak-Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi paling sedikit menyerap panjang gelombang hijau

PigmenKlorofil aKlorofil bKarotenoid

KaroteneXantofil



Spektrum aksi pigmen◦Efektivitas relatif panjang gelombang yang

berbeda dalam menjalankan fotosintesis

Rate

of p

hoto

synt

hesi

s(m

easu

red

by O

2 rel

ease

)

Action spectrum. Plot antara kecepatan fotosintesis vs panjang gelombang. Sepktrum aksi mewakili spektrum absorpsi klorofil a tetapi tidak benar-benar tepat. Hal ini karena penyerapan cahaya oleh pigmen aksesoris seperti klorofil b dan karotenoid.


Spektrum aksi fotosintesis◦ Ditunjukkan oleh Theodor W. Engelmann

400 500 600 700

Aerobic bacteria

Filamentof alga

Engelmann‘s experiment. Tahun 1883, Theodor W. Engelmann menyinari alga filamen dengan cahaya yang telah dilewatkan ke prisma, sehingga segmen yang berbeda dari alga mendapat panjang gelombang yang berbeda. Digunakan bakteri aerob yang terkonsentrasi dekan sumber oksigen untuk menentukan segmen alga yang paling banyak mengeluarkan O2. Bakteri berkumpul dalam jumlah besar disekitar alga yang mendapat cahaya biru-violet dan merah.

cahaya biru-violet dan merah paling efektif dalam fotosintesis


Klorofil a

Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terang

Pigmen lain menambahkan energi ke klorofil a

Penyerapan cahaya meningkatkan elektron ke orbital energi yang lebih tinggi


Klorofil tereksitasi oleh cahayaSaat pigmen menyerap cahaya

◦Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil

Excitedstate

Ener

gy o

f ele

ction

Heat

Photon(fluorescence)

Chlorophyllmolecule

GroundstatePhoton

e–


Fotosistem• Kumpulan pigmen dan

protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron yang tereksitasi

• Energi yang ditangkap ditransfer antara molekul fotosistem sampai mencapai molekul klorofil pada pusat reaksi


Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul◦ Klorofil a◦ Akseptor elektron

primer

Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer

Terdapat fotosistem I dan II • Membran tilakoid

– Terdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan IIMENGUASAI KONSEP ANABOLISME

Aliran elektron Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor

elektron primer Kedua jalur

◦ Dimulai dengan penangkapan energi foton

◦ Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk kemiosmosis

Aliran elektron nonsiklik

◦ Menggunakan fotosistem II dan I

◦ Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron yang didonasikan oleh air

◦ Mensintesis ATP dan NADPH

◦ Donasi elektron mengkonversi air O2 dan 2H+

Aliran elektron siklik

◦ Hanya menggunakan fotosistem I

◦ Elektron dari fotosistem I di-recycle

◦ Mensintesis ATPMENGUASAI KONSEP ANABOLISME

Menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen

Nonsiklik


Aliran siklik◦Hanya fotosistem I yang digunakan◦Hanya ATP yang dihasilkan



Reaksi terang dan kemiosmosis:

Organisasi membran tilakoid

LIGHTREACTOR

NADP+

ADP

ATP

NADPH

CALVINCYCLE

[CH2O] (sugar)STROMA(Low H+ concentration)

Photosystem II

LIGHT

H2O CO2

Cytochromecomplex

O2

H2O O21

1⁄2

2

Photosystem ILight

THYLAKOID SPACE(High H+ concentration)

STROMA(Low H+ concentration)

Thylakoidmembrane

ATPsynthase

PqPc

Fd

NADP+

reductase

NADPH + H+

NADP+ + 2H+

ToCalvincycle

ADP

PATP

3

H+

2 H++2 H+

2 H+


Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula

• Siklus calvin – Terjadi di stroma

• Siklus Calvin memiliki 3 tahap– Fiksasi karbon– Reduksi– Regenerasi akseptor CO2


Siklus Calvin

(G3P)

Input(Entering one

at a time)CO2

3

Rubisco

Short-livedintermediate

3 P P

3 P P

Ribulose bisphosphate(RuBP)

P

3-Phosphoglycerate

P6 P

6

1,3-Bisphoglycerate6 NADPH

6 NADPH+

6 P

P6

Glyceraldehyde-3-phosphate(G3P)

6 ATP

3 ATP

3 ADP CALVINCYCLE

P5

P1G3P

(a sugar)Output

LightH2O CO2

LIGHTREACTION

ATP

NADPH

NADP+

ADP

[CH2O] (sugar)

CALVINCYCLE

O2

6 ADP

Glucose andother organiccompounds

Phase 1: Carbon fixation

Phase 2:Reduction

Phase 3:Regeneration ofthe CO2 acceptor(RuBP)


Siklus Calvin

Dimulai dari CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3-phosphate

Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul

Tiga tahap◦ Fiksasi karbon◦ Reduksi CO2◦ Regenerasi RuBP


1 Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate atau RuBP). ◦ Dikatalisasi oleh enzim

RuBP carboxylase (Rubisco).

Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate


2 Tiap molekul 3-phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP)

NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate


3 Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBP

Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP


Perbedaan Tanaman C3, C4 dan CAM C3 C4 CAM (crassulacean acid metabolism)

lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi

adaptif di daerah panas dan kering adaptif di daerah panas dan kering

enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi

( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) .

CO2 diikat oleh PEP yang

tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2

Pada malam hari asam malat tinggi, pada siang hari malat rendah Lintasan

karbon dioxida masuk ke siklus calvin secara langsung.

tidak mengikat karbon dioksida secara langsung tidak mengikat karbon dioksida secara langsung

Disebut tumbuhan C3 karena senyawa awal yang terbentuk berkarbon 3 (fosfogliserat)

Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung kloroplas

Umumnya tumbuhan yang beradaptasi pada keadaan kering seperti kaktus, anggrek dan nenas

Sebagian besar tumbuhan tinggi masuk ke dalam kelompok tumbuhan C3

Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh

Reduksi karbon melalui lintasan C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda

Apabila stomata menutup akibat stress terjadi peningkatan fotorespirasipengikatan O2 oleh enzim

Rubisco

Pengikatan CO2di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh

Pada malam hari terjadi lintasan C4 pada siang hari terjadi siklus C3


Kemosintesis merupakan reaksi anabolisme selain fotosintesis yang menggunakan energi kimia.



Education

Fotosintesis copy