FOTOSINTESIS 1

Download CAKUPAN MATERI. • Peran Fotosintesis. • Sejarah Fotosintesis. • Tempat terjadinya Fotosintesis. • Reaksi-reksi Fotosintesis. • Reaksi Teran...

0 downloads 591 Views 2MB Size
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 Oksigen

Energi Kimia

Bahan organik Obat Makanan Pakaian Kosmetik

Perumahan

dll.

Bahan bakar 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 Membran dalam Membran luar

Potongan melintang daun jagung

Model struktur kloroplas Fotosintesis

6

Fotosintesis: proses oksidasi reduksi

Cahaya Matahari

6CO2 + 6H2O

C6H12O6 + 6O2 Reduksi Oksidasi Fotosintesis

7

Fotosintesis menghasilkan gas oksigen dari pemecahan air

6CO2* + 12H2O

C6H12O6 + 6H2O + 6O2

6CO2 + 12H2O*

C6H12O6 + 6H2O +6O2* 6CO2

6H2O*

Penggunaan oksigen berlabel Æ O2 berasal dari H2O

C6H12O6

6H2O

6O2*

Cahaya

Reaksi terang Reaksi terang (Dalam Grana)

H2O O2

Fotosintesis

ATP

NADP H

ADP+Pi

NADP+

CO2

Reaksi gelap Reaksi Gelap (dalam stroma)

Gula

Reaksi terang Prosesnya digerakkan oleh cahaya ATP Cahaya matahari

Klorofil

dan NADPH

Energi CAHAYA

Energi KIMIA

Reaksi terjadi di dalam grana khususnya pada membran tilakoid kloroplas Fotosintesis

11

Cahaya matahari: gelombang elektromagnetik

sinar Gamma

infra merah

UV

sinar X

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 ÆÆ daun berwarna hijau Laju Fotosintesis

Panjang gelombang efektif untuk fotosintesis

Absorbsi cahaya oleh klorofil a

400

500

600

Panjang Gelombang (nm)

700

Konsep dasar reaksi terang

Bagian dalam tilakoid

H+ NADP reduktase

Kompleks sitokrom Sistem cahaya II (PSII)

+ H+ H H+ ATP + sintase H+ H

H+ H+ Sistem cahaya I (PSI)

NADPH

H+

H+

ATP

Tahap-tahap reaksi terang Æ Teori kemiosmosis ¾ Air dipecah sebagai sumber elektron di sistem cahaya II 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

Teori Zigzag Sistem cahaya II (PSII)

Rantai Reaksi redoks

Sistem cahaya I (PSI)

e-

Chl*

e-

Chl*

I PQ

Fd

Cyt

e-

e-

PC

H2O

Chl O2

+ H+

H+

Foton

NADPH e-

ADP + Pi

ATP

NADP+ + H+

Chl

Foton

Reaksi gelap ¾ Tidak berhubungan langsung dengan cahaya ¾ memanfaatkan ATP dan NADPH dari reaksi terang untuk mereduksi CO2 menjadi gula Gula NADP+

NADPH

CO2 + H2O

Siklus Calvin

ATP ADP

¾ Tetap terjadi pada saat ada cahaya/siang hari ¾ Jadi input reaksi gelap: ATP, NADPH, CO2

Ribulosa-1,5bisfosfat

CO2 + H2O

Enzim Rubisco ADP

Karboksilasi

Regenerasi

SIKLUS CALVIN

3-Fosfogliserat

ATP

ATP +

Gliseraldehid3-fosfat

Setiap 12 G3P: 10 Æ regenerasi 2 Æ gula Sucrose, Starch Sukrosa, pati

Reduksi

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

Tumbuhan C3

CO2



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 fotorespirasiÆ pengikatan O2 oleh enzim Rubisco

Siklus Calvin

Gula

Fotosintesis

20

Tumbuhan C4 Epidermis atas



Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung kloroplas



Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh

Sel mesofil Pembuluh daun Sel seludang Pembuluh

Epidermis bawah Stomata



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

21

Tumbuhan C4 CO2

Lintasan C4 Malat

Piruvat

Malat

CO2

Siklus Calvin Gula

Piruvat

• Pengikatan CO2 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

Malam hari

Tumbuhan CAM CO2

Lintasan C4 malat

Siang hari

CO2

Siklus Calvin

Gula

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

23

Karakteristik reduksi karbon pada tumbuhan

Sel mesofil

CO2

Lintasan C4 Malat

Piruvat

Malat

Siklus Calvin

CO2

Siklus Calvin

Gula Gula

Fotosintesis

CO2

Lintasan C4 malat CO2

Piruvat

Siang hari

CO2

CAM

Sel mesofil

C4 Malam hari

C3

Siklus Calvin

Gula

19

Pemanasan global akibat efek rumah kaca dari CO2 di atmosfir

Radiasi cahaya yang terperangkap oleh CO2

Fotosintesis merupakan penampungan (sink) bagi CO2 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