BIOKIMIA II 2015

FOTOSINTESIS

Fotosintesis merupakan proses yang mengubah energy matahari menjadi energy kimia.

Dalam bab ini yang akan kita pelajari yaitu bagaimana energy cahaya matahari ini dilestarikan

oleh sel-sel fotosintesis. Ada 5 yaitu :

1. Energi Cahaya dan Sistem Hidup

Radiasi cahaya yaitu foton atau kuantum cahaya merupakan paket gelombang

radiasi elektromagnetik. Foton adalah suatu berkas cahaya molekul yang merupakan

sejumlah contoh zat kimia. Adanya absorpsi cahaya oleh suatu zat kimia tersangkut suatu

proses yang disebut penggalakan atau eksitasi elektronik. Sehingga panjang gelombang

cahaya yang diserap oleh zat tergantung pada setruktur elektronik molekul. Energy

elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang. Enrgi elektromagnetik terdapat

hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energy. Panjang yang

memiliki gelombang tinggi maka energy yang didapat rendah.

Gambar : Kandungan energy berbagai panjang gelombang dari cahaya tampak

FOTOSINTESIS Page 1

BIOKIMIA II 2015

Gambar tersebut merupakan spectrum tampak yang termasuk warna-

warna cahaya panjang gelombang yang menjalankan fotosintesis. Zat yang berwarna

kuning akan menyerap cahaya yang berwarna ungu dan memantulkan komponen-

komponen panjang gelombang yang tersisa dari cahaya yang tampak, sehingga tampak

berwarna kuning.

2. Kloroplas dan Organisme Fotosintesis

Fotosintesis diantarkan oleh baik prokariot maupun eukariot. Distribusi organism

fotosintesis termasuk : ganggang, tumbuh-tumbuhan dan diatom-diatom;protozoa;bakteri

fotosintetik, termasuk bakteri belerang ungu, bakteri belerang hijau dan bakteri

nonbelerang ungu. Proses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubah energy

cahaya matahari menjadi energy kimia. Melibatkan 2 lintasan metabolik, yang

merupakan proses fotosintesis yaitu :

Reaksi terang :

Mengubah energy matahari menjadi energy seluler

Siklus Calvin :

Reduksi CO2 menjadi CH2O

Gambar : . Proses organisme yang memiliki kloroplas mengubah energy cahaya

matahari menjadi energy kimia

FOTOSINTESIS Page 2

BIOKIMIA II 2015

Adapun struktur kloroplas :

Tilakoid adalah system membrane dalam kloroplas yang merupakan tempat

terjadinya reaksi terang. Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma. Grana

merupakan kumpulan tilakoid dalam kloroplas. Stroma merupakan daerah cair antara

tilakoid dan membrane dalam tempat terjadi siklus Calvin.

3. Reaksi – Reaksi Fotosintesis

Reaksi fotosintetik keselurahan bagi autotrof yang fotosintetik :

nH2O + nCO2 (CH2O)n + nO2

O2 yang dihasilkan pada fotosintesis berasal dari H2O. H2O bertindak sebagai pemberi

electron. Bagi anerob fotosintetik dan bakteri yang tidak menggunakan H2O sebagai

pemberi electron, maka:

nH2O + nCO2 (CH2O)n + nX

FOTOSINTESIS Page 3

hv

Pemberi elektron

Penerima elektron

Karbohidrat

hv

Gambar : . Struktur kloroplas

BIOKIMIA II 2015

dengan keterangan X = S, senyawa organic, dan sebagainya. Ini adalah merupakan suatu

penyederhanaan yang berlebihan karena ada dua pasang reaksi yang berlangsung di

dalam satuan fotosintetik selama fotosintesis : yaitu reaksi-reaksi cahaya dan gelap.

Reaksi-reaksi cahaya menyimpan energy cahaya matahari dalam bentuk ATP

dan NADPH, yang menyediakan tenaga pereduksi yang diperlukan untuk biosintesa

karbohidrat :

NADPH + nhv + H2O + ADP + Pi NADPH + H+ + ½ O2 + ATP

Reaksi-reaksi gelap menyangkut fiksasi karbon mengubah CO2 menjadi glukosa.

Sehingga stokhiometri totalnya adalah :

6 ribolusa 1,5-difosfat + 6CO2 + 18ATP + 12NADPH + 12H+ 6 ribolusa 1,5-difosfat +

heksosa fosfat + 18 ADP + 17Pi + 12NADP+

4. Fiksasi Karbon : Reaksi Gelap

Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang terjadi di stroma.

Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi terjadi pada bagian kloroplas yang disebut

stroma.  Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu :

Siklus Calvin-Benson

Siklus Clavin terjadi di stroma. Siklus calvin tersebut

menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula.

Siklus Calvin memiliki 3 tahap :

- Fiksasi karbon

- Reduksi

- Regenerasi akseptop CO2

FOTOSINTESIS Page 4

BIOKIMIA II 2015

Gambar : . Siklus Calvin

Siklus calvin tersebut dimulai dari CO2 dan menghasilkan

Glyceraldehyde 3-phosphate. Tiga bagian siklus calvin menghasilkan 1

produk molekul. Ada 3 tahap pada siklus calvin :

- Fiksasi carbon

- Reduksi CO2

- Regenerasi RuBP

Pada gambar siklus calvin tersebut adalah :

a. Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya

menjadi molekul organic(fixation) melalui pengikatan ke gula 5C

(ribulose biphosphate atau RuBP)

- Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase (Rubisco)

Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate

b. Tiap molekul 3-phosphoglycerate menrima tambahan grup fosfat

membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP)

NADPH dioksidasi dan electron yang ditransfer ke 1,3-

Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi

menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate

FOTOSINTESIS Page 5

BIOKIMIA II 2015

c. Tahap terakhir dari siklus calvin tersebut adalah regenerasi RuBP

Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP

melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul

oleh ATP

Siklus Hatch-Slack.

Berdasarkan cara memproduksi glukosa, tumbuhan dapat

dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4. Tumbuhan C3 merupakan

tumbuhan yang berasal dari daerah subtropis. Tumbuhan ini menghasilkan

glukosa dengan pengolahan CO2 melalui siklus Calvin, yang melibatkan

enzim Rubisco sebagai penambat CO2. Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP

untuk menghasilkan molekul glukosa. ATP ini dapat terpakai sia-sia

tanpa dihasilkannya glukosa. Hal ini dapat terjadi jika ada fotorespirasi, di

mana enzim Rubisco tidak menambat CO2, tetapi menambat O2.

Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerah

tropis. Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2

menjadi glukosa. Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco)

adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan kemudian akan

menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat akan diubah menjadi malat. Malat akan

FOTOSINTESIS Page 6

Gambar : . Siklus Hatch-Slack.

BIOKIMIA II 2015

terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2. Piruvat akan kembali menjadi

PEPco, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang

berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP. Proses ini

dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil. Dalam

keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.

5. Pengatur Pertumbuhan Tumbuhan/Tanaman

Ada 4 pengatur yang berada dalam jaringan :

Tabel : Jenis dan Sifat Pengatur Pertumbuhan Tumbuhan

Klas senyawa Fungsi

Auksin Mengakibatkan pembesaran sel tumbuhan

Giberelin Merangsang pembagian sel atau pembesaran, atau

kedua-duanya

Sitokinin Merangsang pembagian sel

Inhibitor Sekelompok berbagai zat yang menghalang-halangi

proses biokimia dalam tumbuhan

Meskipun mekanisme pengatur pertumbuhan ini masih belum diketahui namun

satu teori yang berlaku mengemukakan bahwa semua empat pengatur tersebut ada

didalam jaringan tumbuhan yang normal dan bahwa perubahan-perubahan pada

perbandingan konsentrasi mengeluarkan tanggapan fisiologis tertentu. Perubahan-

perubahan demikian mungkin dapat disebabkan oleh berubah-ubahnya suhu sekeliling

atau lama cahaya setiap harinya. Salah satu dari tantangan besar pada biokimia tumbuhan

adalah untuk memperoleh pengertian molecular bagaimana fisiologi tumbuhan diatur.

FOTOSINTESIS Page 7

BIOKIMIA II 2015

Refrensi :

Anonim. 2011. FOTOSINTESIS.

[online : http://www.slideshare.net/joungenjoungHalgen/materi-biokimia-fotosintesis].

Diakses pada tanggal 12 Februari 2015.

Anonim. 2011. Siklus Hatch-Slack.

[online : http://biohikmah.blogspot.com/2011/10/siklus-hatchslack.html]. Diakses pada

tanggal 12 Februari 2015.

Page, David S. 1987. Prinsip – prinsip Biokimia. Jakarta : Erlangga

FOTOSINTESIS Page 8