Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to FOTOSINTESIS DAN REAKSI GELAP
Similar to FOTOSINTESIS DAN REAKSI GELAP (20)
More from FitriDamayanti9
More from FitriDamayanti9 (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (10)
FOTOSINTESIS DAN REAKSI GELAP
- 1. FOTOSINTESIS FISIOLOGI TUMBUHAN FITRI DAMAYANTI UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI
- 6. 1600 → Jan Van Helmont (Belgia) Mengapa massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu???? Postulat: massa tumbuhan bertambah karena pemberian air 1727 → Stepenhen Hales (Inggris) Pasti ada faktor lain selain air Postulat: sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer & cahaya yang terlibat dalam proses tertentu PERKEMBANGAN TEORI TENTANG FOTOSINTESIS
- 7. 1771→ Joseph Priestley (Inggris) Melakukan percobaan pada tikus yang diletakkan dalam toples dengan lilin menyala Postulat: Tikus tetap hidup dalam toples yang berisi lilin menyala bila di dalamnya juga terdapat tumbuhan 1778 → Jan Ingenhousz (Autria) Mengulangi eksperimen Priestley Postulat: cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan → memulihkan udara yang rusak, pada malam hari tumbuhan mengotori udara
- 8. 1782 → Jean Senebier (Pastor Perancis) Postulat: Udara yang dipulihkan dan dirusak → CO2 yang diserap tumbuhan dalam proses fotosintesis 6H2O* + 6CO2 C6H12O6 + 6O2* cahaya
- 9. • N → khlorofil, asam amino, protein • Mg→ khlorofil, ATP, co-factor • Fe → sintesis khlorofil, transport elektron • Zn → sintesis khlorofil, co-factor • Mn→ oksidasi air, co-factor • Cl → oksidasi air • Cu → transport elektron • K → gerakan stomata, co-factor • P → gula-P, ATP ION YANG BERPERAN DALAM PROSES FOTOSINTESIS
- 10. ISTILAH PENGERTIAN Kloroplas Plastida hijau tempat fotosintesis berlangsung Klorofil Pigmen tanaman berwarna hijau di dalam khloroplas yang menyerap cahaya yang diperlukan untuk fotosintesis Tilakoid Berbentuk pipih, membran seperti kantong di dalam khloroplas; mengandung khlorofil. Tempat berlangsungnya pengubahan energi cahaya → kimia
- 11. ISTILAH PENGERTIAN Granum (jm.grana) Tumpukan tilakoid Mengandung: protein, klorofil a, klorofil b, karetenoid, lipid Stroma lamellae (jm. stroma lamella) Membran berbentuk pipa yang menghubungkan grana di dalam khloroplas Stroma Matriks cair dari khloroplas Tempat terbentuknya produk akhir (glukosa)
- 12. Fotosintesis tidak berlangsung pada setiap sel → hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik
- 14. Jambu hutan Mesofil Jaringan pagar Jaringan bunga karang Jaringan pagar aya melewati epidermis tanpa warna & transparan menuju mesofil rmukaan daun umumnya dilapisi kutikula bersifat anti air untuk mencegah penyerapan cahaya/penguapan air yang berlebihan
- 15. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. Membran luar 2. Ruang antar membran 3. Membran dalam (1+2+3) 4. Stroma 5. Lumen tilakoid 6. Membran tilakoid 7. Granum (kumpulan tilakoid) 8. Tilakoid 9. Pati 10. Ribosom 11. DNA plastida
- 17. REAKSI FOTOSINTESIS REAKSI TERANG REAKSI GELAP Menggunakan air & cahaya matahari → melepaskan O2 & energi (Hill Reaction) GRANA Konversi cahaya → kimia Menggunakan CO2 → menghasilkan karbohidrat (Calvin-Benson Cycle atau Photosynthetic Carbon Reduction (PCR) Cycle) STROMA Terbentuk gula dari CO2 & energi (ATP & NADPH)
- 19. REAKSI TERANG
- 20. Mata manusia sensitif → 400 nm (ungu) - 700 nm (merah) Gelombang cahaya pendek (frekuensi tinggi) → kandungan energi tinggi Gelombang cahaya panjang (frekuensi rendah) → kandungan energi yang rendah SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK
- 21. Spektrum aksi fotosintesis → gelombang biru dan merah Garis utuh → spektrum absorbs pigmen klorofil Garis putus-putus → panjang gelombang yang efektif untuk fotosintesis SPEKTRUM AKSI FOTOSINTESIS
- 22. Transfer energi → pigmen menyerap cahaya Klorofil pada tingkat energi terendah (ground state) (Chl) Menyerap foton Ekstitasi Klorofil berenergi tinggi (Chl*) Cahaya biru memiliki energi > dari cahaya merah Klorofil menyerap cahaya biru dengan tingkat energi tertinggi → klorofil tidak stabil → melepaskan panasnya ke lingkungan → fase tereksitasi terendah
- 23. 1. Energi dilepaskan → dalam bentuk panas 2. Energi dimanfaatkan → fotokimia dari fotosintesis → membentuk ATP dan NADPH. Besarnya energi yang digunakan → photochemical quenching. 3. Energi akan dilepaskan secara berlahan-lahan sebagai foton pada panjang gelombang yang lebih panjang → fluorescence 4. Klorofil akan menyalurkan energinya kepada molekul lain (misal molekul oksigen) → konsekuensi dari tumbuhan yang hidup pada keadaan oksidatif → akibatnya oksigen yang menerima energi dapat berubah → radikal bebas (anion superoksida (O2-), singlet oksigen (1O2) → kerusakan pada membran Mekanisme penyaluran energi dari sistem cahaya fotosintesis MEKANISME PENYALURAN ENERGI
- 24. ABSORBSI CAHAYA DAN EMISI OLEH KLOROFIL
- 25. Klorofil a Menyerap & menyalurkan energi cahaya ke pusat reaksi untuk eksitasi elektron Klorofil b dan karetenoid Pigmen antenna (Light harvesting antenna complex- LHC)
- 27. FOTOSISTEM I Penyerapan cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif panjang gelombang 700 nm → P700 FOTOSISTEM II Penyerapan cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif panjang gelombang 680 nm → P680 KLOROFIL FOTOSISTEM
- 28. Emmerson (1950) → Membuktikan bahwa fotosintesis dilakukan oleh dua sistem fotokimia yang bekerja secara bersamaan walaupun dengan sedikit perbedaan panjang gelombang
- 31. PS I dan II bekerja paralel walaupun posisinya pada membran tilakoid tidak berdampingan → ada elektron yang berfungsi sebagai penghubung antara PS I dan II dari grana ke stroma PS II lebih banyak dari PS I
- 32. ▪ Tahap pertama dari sistem fotosintesis ▪ Reaksi ini bergantung pada cahaya matahari ▪ Terjadi di tilakoid = struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas ▪ Membran tilakoid menangkap energi cahaya → energi kimia ▪ Diawali proses penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena ▪ Foton berupa cahaya matahari yang terbaik → sinar merah & ungu REAKSI TERANG
- 33. ▪ Pigmen klorofil menyerap lebih banyak warna merah (650-700 nm) & ungu (400-450 nm) daripada warna hijau (500-600 nm) ▪ Cahaya hijau ini dipantulkan & ditangkap oleh mata sehingga menimbulkan sensasi warna hijau ▪ Dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil di pusat-pusat reaksi (fotosistem) ▪ Fotosistem I & II sebagai pembawa elektron ▪ Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul pada fotosistem II (P 680)
- 34. ▪ Fotosistem II melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron ▪ Energi dari elekron ini digunakan untuk fosforilasi → ATP ▪ Akibatnya → fotosistem II mengalami defisit elektron yang harus segera diganti ▪ Kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil ▪ Hasil ionisasi air → elektron & O2
- 35. ▪ O2 dihasilkan dari fotosintesis hanya dari H2O bukan dari CO2 ▪ Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akan mereduksi NADP → NADPH ▪ Reaksi keseluruhan pada reaksi terang: Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2
- 36. Jadi: P700 (fotosistem I) → NADPH P680 (fotosistem II) → O2 & ATP Energi yang digunakan untuk reaksi gelap
- 37. REAKSI GELAP
- 38. Reaksi Gelap stroma Reaksi Terang tilakoid Siklus utama → pembentukan gula ▪ Senyawa utama yang dihasilkan → berkarbon 3 (PGA) → C3 ▪ Melibatkan asam aspartat & malat serta mengikat CO2→ C4 & CAM
- 39. Photosynthetis Carbon Reduction Cycle PCRC SIKLUS CALVIN Pada semua eukariot (alga-tumbuhan tingkat tinggi) proses fotosintesis → lintasan reduksi karbon → SIKLUS CALVIN Reductive Penthose Phosphate-RPP Cycle1.KARBOKSILASI 2. REDUKSI 3. REGENERASI
- 40. ▪ Reaksi gelap → lanjutan dari reaksi terang ▪ Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya ▪ Berlangsung di stroma menghasilkan glukosa ▪ Bahan reaksi gelap: ATP & NADPH dari reaksi terang & CO2 dari udara bebas ▪ Disebut reaksi Calvin-Benson (ditemukan oleh Melvin Calvin & Andrew Benson) REAKSI GELAP
- 41. ▪ Substansi penting dalam reaksi ini: ribulosa fosfat (gula beratom C lima) ▪ ATP memberikan gugus fosfatnya pada ribulosa fosfat → ribulosa bifosfat ▪ Secara umum RuBP akan mengikat CO2 ▪ Tiga fase dari reaksi gelap: fiksasi, reduksi, & regenerasi
- 42. RuBP PGA G3P atau triosa fosfat Rubisco (Ribulosa Bifosfat Karboksilase/ oksigenase) 1,3 bisfosfogliserat 3-fosfolgiserat kinase 1/6 5/6 18 12
- 45. FOTORESPIRASI ❑ Berhubungan dengan proses evolusi → penurunan rasio CO2 ; O2 → memperbaiki karbon yang hilang akibat oksigenasi hingga 75% ❑ Upaya penyelamatan tumbuhan karena cekaman lingkungan → fotorespirasi menyalurkan kelebihan ATP dan NADPH → berlebih dapat merusak perangkat fotosintesis → radikal bebas
- 46. FOTORESPIRASI ❑ Tumbuhan C3 → inefisien dalam fotosintesis → 35% fotorespirasi ❑ Tumbuhan yang mampu menekan fotorespirasi → mekanisme pemekatan CO2 pada situs aktif Rubisco → CCM (CO2 concentrating mechanism) ❑ Mekanisme pemekatan: 1. Pemompaan CO2 pada membrane plasma tumbuhan air 2. Fiksasi karbon tanaman C4 3. Metabolisme CAM
- 47. C3 C4 CAM (cracculacean acid metabolism) Tumbuhan Subtropis Tumbuhan Tropis Tumbuhan sukulen (menyimpan air) Padi, bayam, brokoli, wortel, petunia, apel, kacang tanah, kedelai, kentang Jagung, gandum Tebu, rumput St. Augus, Kaktus, nanas, Agave, Sansevieria TIPE TANAMAN BERDASARKAN MODIFIKASI REAKSI GELAP
- 48. C3 C4 CAM (cracculacean 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 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
- 49. C3 C4 CAM (cracculacean acid metabolism) CO2 masuk ke siklus calvin secara langsung Tidak mengikat CO2 secara langsung Tidak mengikat CO2 secara langsung Apabila stomata menutup akibat stress terjadi peningkatan fotorespirasi pengikatan O2 oleh enzim Rubisco CO2 diikat oleh PEP 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 Reduksi karbon melalui lintasan C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda. Pada malam hari terjadi lintasan C4 dan siang hari terjadi siklus C3
- 50. C3 C4 CAM (cracculacean acid metabolism) Siang hari: Stomata membuka, memfiksasi CO2 melalui reaksi gelap menjadi senyawa asam dengan 3- carbon (3 PGA/asam fosfogliserat) Siang hari: Stomata tidak membuka penuh, CO2 difiksasi → senyawa asam 4- carbon (4 PEP) dalam sel mesofil senyawa 4-carbon (oksaloasetat/ OAA) Siang hari: Stomata menutup (untuk menghemat air selama hari panas) senyawa dengan 4- karbon dipecah untuk melepaskan CO2 dan masuk ke dalam reaksi gelap
- 51. C3 C4 CAM (cracculacean acid metabolism) Malam hari: Stomata menutup Malam hari: Stomata menutup Malam hari: Stomata membuka CO2 difiksasi → senyawa asam 4- karbon (malat) & disimpan di dalam vakuola sel mesofil sampai hari berikutnya Glukosa → Siklus Calvin- Benson Glukosa → Siklus Hatch-Slack Glukosa → Siklus Calvin-Benson
- 52. C3 C4 CAM (cracculacean acid metabolism) Memerlukan 18 ATP + 12 NADPH → molekul glukosa Untuk 1 molekul glukosa diperlukan 6 siklus C3 (1 siklus → 3 ATP) Memerlukan 30 ATP → molekul glukosa Untuk 1 molekul glukosa diperlukan 6 siklus C4 ( 1 siklus → 5 ATP)
- 53. Siklus Calvin-Benson CO2 RuBP (ribulosabifosfat) PGA (asam fosfogliserat) 3-C rubisco (ribulosabifosfat karboksilase oksigenase) O2 (fotorespirasi) Penurunan kadar glukosa Tumbuhan C3 TUMBUHAN C3
- 55. Siang hari, tidak membuka lebar CO2 logika Fotosintesis cara cerdas Fotosintesis Lebih efektif dalam fotosintesis Berlangsung di dua tempat (sel mesofil & sel seludang pembuluh) → Kranz Anatomy Siklus Hatch-Slack TUMBUHAN C4
- 56. PEP (fosfoenolpiruvat) Oksaloasetat 4-C piruvat fosfat kinase Terbentuk dari piruvat Tumbuhan C4/ C-4 pathway CO2 Seludang pembuluh PEP karboksilase Lemah mengikat O2 Sel Mesofil Malat Reduksi H+ dari NADP+ dipecah CO2 Siklus Calvin-Benson Piruvat + CO2 PGA Glukosa
- 58. Malam CO2 PEP (fosfoenolpiruvat) Oksaloasetat 4-C Malat Disimpan di vakoula sel mesofil hingga pagi Piruvat + CO2 Siang Siklus Calvin-Benson PGARuBP Glukosa TUMBUHAN CAM (CRACCULACEAN ACID METABOLISM)
- 60. Secara langsung Kondisi lingkungan - Cahaya matahari - Suhu lingkungan - Konsentrasi CO2 Secara tidak langsung Fungsi organ penting untuk fotosintesis Faktor pembatas -Translokasi KH - Umur daun - Ketersediaan nutrisi FAKTOR PENENTU LAJU FOTOSINTESIS
- 61. 1. Intensitas cahaya → laju fotosintesis maksimum jika cahaya 2. Konsentrasi CO2 → CO2 di udara → makin banyak jumlah bahan yang digunakan tumbuhan untuk fotosintesis 3. Suhu → proses fotosintesis memerlukan enzim yang hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya
- 62. 4. Kadar air kekurangan air/kekeringan → stoma menutup, menyebabkan penyerapan CO2 terhambat sehingga laju fotosintesis berkurang 5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) KH berkurang → fotosintesis meningkat KH bertambah → fotosintesis berkurang 6. Tahap pertumbuhan Laju fotosintesis tinggi → perkecambahan (karena perkecambahan memerlukan energi tinggi & makanan untuk tumbuh dari pada tumbuhan dewasa)