Kuliah 4 Fotosintesis (non)

(1)

F

O

T

O

S

IN

T

E

S

IS

Fotosintesis

1

(2)

CAKUPAN MATERI

•

Peran Fotosi ntesi s

•

Sej arah Fotosi ntesi s

•

Tempat terj adi nya Fotosi ntesi s

•

Reaksi -reksi Fotosi ntesi s

•

Reaksi Terang

•

Reaksi Gel ap

•

Tumbuhan C3, C4 dan CAM

•

Fotosi ntesi s dan Pemanasan Gl obal

Fotosintesis

(3)

Pemanenan enargi surya

Bahan organik Energi Kimia

Oksigen

Matahari

Makanan

Pakaian Perumahan

Obat

Kosmetik

Bahan bakar

dll.

Fotosintesis

(4)

Sejarah

F

otosintesis

Fotosintesis

2

(5)

Percobaan aw al Fotosintesis:

Priestley ( 1770- an)

I ngenhousz ( 1780- an)

Priestly: Batang dan daun

mint dapat membersihkan

udara yang telah dikotori

oleh nyala lilin

(6)

Fotosintesis

Fotosintesis melibatkan

tumbuh-tumbuhan yang

ada di darat, perairan air

(7)

Pada tumbuhan tinggi Fotosintesis

terjadi di dalam kloroplas

Stroma

Tilakoid

Membran dalam

Membran luar

Granum

Ruang antar membran

Potongan melintang

daun jagung

Model

Model strukturstruktur kloroplaskloroplas

Fotosintesis

(8)

Fotosintesis: proses oksidasi reduksi

Cahaya Matahari

6CO

₂

+ 6H

₂

O

C

₆

H

₁₂

O

₆

+ 6O

₂

Reduksi

Oksidasi

Fotosintesis

(9)

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

6H

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

(10)

Fotosintesis

Reaksi terang

Reaksi gelap

ATP NADP H

ADP+Pi NADP+

Re a k si t e ra ng (Da la m Gra na )

Cahaya

H₂O O₂

CO₂

Gula Re a k si Ge la p

(11)

Reaksi terang

ATP

Prosesnya digerakkan oleh cahaya

Cahaya matahari

NADPH

dan

Reaksi terjadi di dalam grana khususnya pada membran tilakoid kloroplas

Klorofil

Energi KI MI A Energi CAHAYA

Fotosintesis

(12)

Cahaya matahari: gelombang elektromagnetik

Gelombang mikro

Gelombang radio infra merah

Cahaya Tampak

380 450 500 550 600 650 700 750 nm

Peningkatan

λ

Peningkatan Energi

UV sinar X

sinar Gamma

Fotosintesis

(13)

Spektrum cahaya

merah dan

merah

biru adalah yang

biru

efektif diserap oleh pigmen tumbuhan dalam

proses fotosintesis, cahaya

hijau sebagian

hijau

besar dipantulkan

ÆÆ

daun berw arna hijau

400 500 600 700

Panjang Gelombang (nm)

L

aj

u

F

oto

si

n

te

sis

Panjang gelombang efektif untuk fotosintesis

(14)

Konsep dasar reaksi terang

Sistem cahaya I I ( PSI I )

Kompleks sitokrom

Sistem cahaya I ( PSI )

NADP reduktase

ATP sintase Bagian dalam tilakoid

H+ _H+ H+ _H+

H+ H+

H+

H+ _H+

NADPH

(15)

¾ Air dipecah sebagai sumber elektron di sistem cahaya I I

¾ 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)

¾ Terjadi perbedaan konsentrasi ion H+ _{antar dua}

permukaan membran (matriks dan stroma)

¾ Beda potensial ini digunakan ion H+ _{kembali ke stroma}

melewati enzim ATP sintase untuk membentuk ATP

dari ADP

¾ Elektron akhirnya diterima oleh penerima elektron

terakhir yaitu NADP+ _{sehingga berubah menjadi NADPH}

(16)

Chl* Chl e -PQ Cyt PC e

-I Chl*

Chl

e

-e

-Fd

NADP+ + H+

NADPH H 2O O2 + H+ H+ e

-ADP + P i

ATP

Foton

Sistem cahaya II (PSII) _{Rantai Reaksi redoks} _{Sistem cahaya I (PSI)}

(17)

Reaksi gelap

¾ Tidak berhubungan langsung dengan cahaya

¾ memanfaatkan ATP dan NADPH dari reaksi terang untuk mereduksi CO₂menjadi gula

¾ Tetap terjadi pada saat ada cahaya/ siang hari

¾ Jadi input reaksi gelap: ATP, NADPH, CO₂

ATP

ADP NADPH

NADP+

Siklus Calvin

CO₂+ H₂O

(18)

NADP+

ADP + Pi

Karboksilasi

Glise

raldehid-3-fosfat

CO₂ + H₂O

Reduksi

ATP

NADPH

+

Sucrose, Starch

Regenerasi

ATP

ADP

SI KLUS

CALVI N 3-Fosfogliserat

Ribulosa-1,5-bisfosfat

Sukrosa, pati Setiap 12 G3P:

10 Æ regenerasi 2 Æ gula

(19)

Berdasarkan metabolisme fotosintesis

dan anatomi daunnya tumbuhan

dikelompokkan ke dalam 3 grup:

Tumbuhan C3

Tumbuhan C4

Tumbuhan CAM

Tumbuhan C3, C4 dan CAM

Fotosintesis

(20)

CO

₂

Gula

Siklus Calvin

CO

₂

Gula

CO

₂

Gula

• Reduksi karbon terjadi melalui siklus Calvin ( siklus C3)

• Disebut tumbuhan C3 karena senyaw a aw al yang terbentuk berkarbon 3 ( fosfogliserat)

• Sebagian besar tumbuhan tinggi masuk ke dalam

kelompok tumbuhan C3

• Apabila stomata menutup akibat stress terjadi

peningkatan fotorespirasiÆ pengikatan O₂ oleh enzim Rubisco

Tumbuhan C3

Fotosintesis

(21)

Tumbuhan C4

Epidermis atas

Sel mesofil

Pembuluh daun

Sel seludang Pembuluh

Epidermis bawah

Stomata

• Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak

mengandung kloroplas

• Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh

• Pengikatan CO₂ 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

(22)

Tumbuhan C4

•

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

Fotosintesis 2222

Malat Malat Lintasan Lintasan C4 C4 CO

CO₂₂

Siklus Calvin Gula Gula Malat Malat CO

CO₂₂

Piruvat

(23)

Tumbuhan CAM

¾ Umumnya tumbuhan yang

beradaptasi pada keadaan

kering seperti kaktus, anggrek dan nenas

¾ Reduksi karbon melalui lintasan

C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda

¾ Pada malam hari terjadi lintasan

C4 pada siang hari terjadi suklus C3

¾ Pada malam hari asam malat

tinggi, pada siang hari malat rendah

Fotosintesis

Fotosintesis 2323

(24)

Karakteristik reduksi

karbon pada tumbuhan

C3

C4

CAM

CO₂ Gula Siklus Calvin Sel mesofil Sel mesofil S el me so fi l S el me so fi l Fotosintesis

Fotosintesis 1919

Malat Malat Lintasan Lintasan C4 C4 CO

CO₂₂

Piruvat Piruvat Piruvat Piruvat Malat Malat Lintasan Lintasan C4 C4 CO

CO₂₂

Gula

CO

CO₂₂

(25)

Pemanasan global akibat efek rumah kaca dari CO₂ di atmosfir

(26)

Fotosintesis merupakan

penampungan ( sink) bagi CO

₂

(27)

Fotosintesis

Fotosintesis 2626

KETERANGAN GAMBAR

Kelompok Alga:

•

Dinoflagellate,

Peridinium

sp.

Paku

-

pakuan

•

Equisetum

•

Sticheris owhyhensis, Diploterygium

pinnatum

Pakis dari Hawai:

Cycas revoluta

Pohon raksasa di Amerika

•

(28)

Lestari kan tumbuhan

Karena di a adal ah pl asenta duni a:

sumber karbon dan oksi gen ki ta

Fotosintesis

(29)

S

E

K

IA

N

S

E

K

IA

N

Fotosintesis

26