FOTOSINTESIS Fotosintesis 1
CAKUPAN MATERI Peran Fotosintesis Sejarah Fotosintesis Tempat terjadinya Fotosintesis Reaksi-reksi Fotosintesis Reaksi Terang Reaksi Gelap Tumbuhan C3, C4 dan CAM Fotosintesis dan Pemanasan Global Fotosintesis 26
Matahari Pemanenan enargi surya Energi Kimia Oksigen Bahan organik Obat Makanan Kosmetik Pakaian Bahan bakar Perumahan dll. Fotosintesis 3
Sejarah Fotosintesis Fotosintesis 2
Percobaan awal Fotosintesis: Priestley (1770-an) Ingenhousz (1780-an) Priestly: Batang dan daun mint dapat membersihkan udara yang telah dikotori oleh nyala lilin Ingenhousz: Fotosintesis memerlukan cahaya
Fotosintesis Fotosintesis melibatkan tumbuh-tumbuhan yang ada di darat, perairan air tawar maupun lautan
Pada tumbuhan tinggi Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas Stroma Tilakoid Granum Ruang antar membran Potongan melintang daun jagung Membran dalam Membran luar Model struktur kloroplas Fotosintesis 6
Fotosintesis: proses oksidasi reduksi Cahaya Matahari 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Reduksi Oksidasi Fotosintesis 7
Fotosintesis menghasilkan gas oksigen dari pemecahan air 6CO 2* + 12H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2 6CO 2 + 12H 2 O * C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O +6O 2 * Penggunaan oksigen berlabel O 2 berasal dari H 2 O 6CO 2 6H 2 O * C 6 H 12 O 6 6H 2 O 6O 2 *
Cahaya Reaksi terang H 2 O O 2 Reaksi terang (Dalam Grana) Fotosintesis ATP NADP H ADP+Pi NADP + CO 2 Reaksi gelap Reaksi Gelap (dalam stroma) Gula
Reaksi terang Prosesnya digerakkan oleh cahaya Cahaya matahari Klorofil ATP dan NADPH Energi CAHAYA Energi KIMIA Reaksi terjadi di dalam grana khususnya pada membran tilakoid kloroplas Fotosintesis 11
Cahaya matahari: gelombang elektromagnetik sinar Gamma sinar X UV infra merah Gelombang mikro Gelombang radio Cahaya Tampak 380 450 500 550 600 650 700 750 nm Peningkatan λ Peningkatan Energi Fotosintesis 10
Spektrum cahaya merah dan biru adalah yang efektif diserap oleh pigmen tumbuhan dalam proses fotosintesis, cahaya hijau sebagian besar dipantulkan daun berwarna hijau Laju Fotosintesis Panjang gelombang efektif untuk fotosintesis Absorbsi cahaya oleh klorofil a 400 500 600 700 Panjang Gelombang (nm)
Konsep dasar reaksi terang Bagian dalam tilakoid H + H + H + H + NADP reduktase H + H+ ATP sintase Kompleks sitokrom Sistem cahaya II (PSII) Sistem cahaya I (PSI) H + H + NADPH H + H + ATP
Tahap-tahap reaksi terang Teori kemiosmosis Air dipecah sebagai sumber elektron di sistem cahaya II Elektron yang tereksitasi mentransfer energinya ke rangkaian pembawa elektron dengan tingkat energi yang lebih rendah untuk memompa proton (H + ) dari stroma ke ruang dalam tilakoid (matriks) Terjadi perbedaan konsentrasi ion H + antar dua permukaan membran (matriks dan stroma) Beda potensial ini digunakan ion H + kembali ke stroma melewati enzim ATP sintase untuk membentuk ATP dari ADP Elektron akhirnya diterima oleh penerima elektron terakhir yaitu NADP + sehingga berubah menjadi NADPH
Teori Zigzag Sistem cahaya II (PSII) Rantai Reaksi redoks Sistem cahaya I (PSI) e - I Chl * e - Chl * PQ Fd H 2 O e - Cyt PC e - NADP + + H + NADPH Chl e - O 2 + H + H + Foton ADP + P i ATP Chl Foton
Reaksi gelap Tidak berhubungan langsung dengan cahaya memanfaatkan ATP dan NADPH dari reaksi terang untuk mereduksi CO 2 menjadi gula Gula CO 2 + H 2 O NADP + NADPH Siklus Calvin ATP ADP Tetap terjadi pada saat ada cahaya/siang hari Jadi input reaksi gelap: ATP, NADPH, CO 2
Ribulosa-1,5- bisfosfat CO 2 + H 2 O Enzim Rubisco ADP Karboksilasi Regenerasi SIKLUS CALVIN 3-Fosfogliserat ATP Setiap 12 G3P: 10 regenerasi 2 gula Gliseraldehid- 3-fosfat Sukrosa, Sucrose, Starch pati Reduksi ATP + NADPH ADP + Pi NADP +
Tumbuhan C3, C4 dan CAM Berdasarkan metabolisme fotosintesis dan anatomi daunnya tumbuhan dikelompokkan ke dalam 3 grup: Tumbuhan C3 Tumbuhan C4 Tumbuhan CAM Fotosintesis 18
CO 2 Siklus Calvin Gula Tumbuhan C3 Reduksi karbon terjadi melalui siklus Calvin (siklus C3) Disebut tumbuhan C3 karena senyawa awal yang terbentuk berkarbon 3 (fosfogliserat) Sebagian besar tumbuhan tinggi masuk ke dalam kelompok tumbuhan C3 Apabila stomata menutup akibat stress terjadi peningkatan fotorespirasi pengikatan O 2 oleh enzim Rubisco Fotosintesis 20
Tumbuhan C4 Stomata Epidermis atas Sel mesofil Pembuluh daun Sel seludang Pembuluh Epidermis bawah Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung kloroplas Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh Pengikatan CO 2 di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh Fototrespirasi tidak terjadi/rendah sekali Fotosintesis 21
Tumbuhan C4 Gula CO 2 Lintasan C4 Malat Malat CO 2 Siklus Calvin Piruvat Piruvat Pengikatan CO 2 di udara terjadi di dalam sel mesofil melalui lintasan C4 dan reduksi karbon terjadi di dalam sel seludang pembuluh melalui siklus Calvin (siklus C3) Beberapa tumbuhan tropis termasuk dalam C4 seperti jagung, tebu dan bayam (Amaranthus sp.) Fotosintesis 22
Siang hari Malam hari CO 2 Lintasan C4 malat CO 2 Siklus Calvin Gula Tumbuhan CAM Umumnya tumbuhan yang beradaptasi pada keadaan kering seperti kaktus, anggrek dan nenas Reduksi karbon melalui lintasan C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda Pada malam hari terjadi lintasan C4 pada siang hari terjadi suklus C3 Pada malam hari asam malat tinggi, pada siang hari malat rendah Fotosintesis 23
Karakteristik reduksi karbon pada tumbuhan C3 C4 CAM Sel mesofil CO 2 Siklus Calvin Gula Gula CO 2 Lintasan C4 Malat Malat CO 2 Siklus Calvin Piruvat Piruvat Siang hari Malam hari CO 2 Lintasan C4 malat CO 2 Siklus Calvin Gula Sel mesofil Fotosintesis 19
Pemanasan global akibat efek rumah kaca dari CO 2 di atmosfir Radiasi cahaya yang terperangkap oleh CO 2
Fotosintesis merupakan penampungan (sink) bagi CO 2 global
KETERANGAN GAMBAR Kelompok Alga: Dinoflagellate, Peridinium sp. Paku-pakuan Equisetum Sticheris owhyhensis, Diploterygium pinnatum Pakis dari Hawai: Cycas revoluta Pohon raksasa di Amerika Sequoia sempervirens Fotosintesis 26
Lestarikan tumbuhan Karena dia adalah plasenta dunia: sumber karbon dan oksigen kita Fotosintesis 26
SEKIAN Fotosintesis 26