Proses Terjadinya Fotosintesis
Transcript of Proses Terjadinya Fotosintesis
FOTOSINTESISProses yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia
Fotosintesis terjadi di kloroplas Daun pada tanaman merupakan tempat utama terjadinya fotosintesisLeaf cross section Vein
Mesophyll
Stomata
CO2
O2
Light energy
ECOSYSTEM
Energi mengalir ke dalam suatu ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkannya dalam bentuk panas
Photosynthesis in chloroplasts Organic CO2 + H2O + O2 Cellular molecules respiration in mitochondria
ATPpowers most cellular work
Heat ener gy
Fotosintesis Proses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia Melibatkan 2 lintasan metabolik Reaksi terang: mengubah energi matahari menjadi energi seluler Siklus Calvin: reduksi CO2 menjadi CH2O
Light ChloroplastNADP+ ADP +P RuBP 3-PGA
Light reactionst ec El n ro s
Calvin cycle
G3P
Cellular respiration Cellulosse Starch Other organic compounds
Persamaan Fotosintesis Fotosintesis6CO2 +6H20 + light C6H1206 + 6O2
Pada fotosintesisReduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi carrier energi (ATP, NADPH) Reaksi terang memberi energi pada carrier Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL (phosphoglyceraldehyde) Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu -Reaksi terang -Siklus Calvin
Struktur kloroplasMesophyll
Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi terang). Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma Grana kumpulan tilakoid dalam kloroplas Stroma: daerah cair antara tilakoid dan membran dalam tempat terjadi siklus Calvin
Chloroplast
5 m
Outer membrane Thylakoid Thylakoid space Intermembrane space Inner membrane
Stroma Granum
1 m
cahay a
Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang Terdapat hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energi Panjang gelombang tinggi maka energi rendah
Spektrum tampak
-termasuk warna-warna cahaya yang dapat kita lihat -termasuk panjang gelombang yang menjalankan fotosintesis
Pigmen -Substansi yang menyerap cahaya tampak -Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi paling sedikit menyerap panjang gelombang hijau Pigmen Klorofil a Klorofil b Karotenoid Karotene Xantofil
Spektrum aksi pigmen Efektivitas relatif panjang gelombang yang berbeda dalam menjalankan fotosintesisRate of photosynthesis (measured by O2 release) Action spectrum. Plot antara kecepatan fotosintesis vs panjang gelombang. Sepktrum aksi mewakili spektrum absorpsi klorofil a tetapi tidak benarbenar tepat. Hal ini karena penyerapan cahaya oleh pigmen aksesoris seperti klorofil b dan karotenoid.
Spektrum aksi fotosintesis Ditunjukkan oleh Theodor W. EngelmannAerobic bacteriaFilament of alga
400
500
600
700
Engelmanns experiment. Tahun 1883, Theodor W. Engelmann menyinari alga filamen dengan cahaya yang telah dilewatkan ke prisma, sehingga segmen yang berbeda dari alga mendapat panjang gelombang yang berbeda. Digunakan bakteri aerob yang terkonsentrasi dekan sumber oksigen untuk menentukan segmen alga yang paling banyak mengeluarkan O2. Bakteri berkumpul dalam jumlah besar disekitar alga yang mendapat cahaya biru-violet dan merah.
cahaya biru-violet dan merah paling efektif dalam fotosintesis
Klorofil a
Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terang Pigmen lain menambahkan energi ke klorofil a Penyerapan cahaya meningkatkan elektron ke orbital energi yang lebih
Klorofil tereksitasi oleh cahaya Saat pigmen menyerap cahaya Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabileEnergy of election
Excited state
Heat
Photon (fluorescence) Photon Chlorophyll molecule Ground state
Fotosistem Kumpulan pigmen dan protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron yang tereksitasi Energi yang ditangkap ditransfer antara molekul fotosistem sampai mencapai molekul klorofil pada pusat reaksi
Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul Klorofil a Akseptor elektron primer Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer Terdapat fotosistem I dan II
Membran tilakoid Terdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan II
Aliran elektron Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor elektron primer Kedua jalur Dimulai dengan penangkapan energi foton Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk kemiosmosis Aliran elektron nonsiklik Menggunakan fotosistem II dan I Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron yang didonasikan oleh air Mensintesis ATP dan NADPH Donasi elektron mengkonversi air O2 dan 2H+ Aliran elektron siklik Hanya menggunakan fotosistem I Elektron dari fotosistem I di-recycle Mensintesis ATP
NonsiklikMenghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen
Aliran siklik Hanya fotosistem I yang digunakan Hanya ATP yang dihasilkan
Reaksi terang dan kemiosmosis: Organisasi membran tilakoidH2O CO2
LIGHTNADP+ ADP
LIGHT REACTOR
CALVIN CYCLE
ATP
NADPH
STROMA (Low H+ concentration)
O2
Cytochrome Photosystem II complex2 H+
[CH2O] (sugar)
Photosystem I
Light Fd
NADP+ reductase
3
NADP+ + 2H+
NADPH + H+ Pq H2 O 21
Pc
THYLAKOID SPACE 1 (High H+ concentration)
2 O2 +2 H+ 2 H+
To Calvin cycle ATP synthaseADP P ATP H+
STROMA (Low H+ concentration)
Thylakoid membrane
Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula Siklus calvin Siklus Calvin memiliki 3 tahap Fiksasi karbon Reduksi Regenerasi akseptor CO2 Terjadi di stroma
Siklus CalvinLightH2ONADP+ ADP CO2
LIGHT REACTION
CALVIN CYCLE
Input 3 (Entering one CO2 at a time)Phase 1: Carbon fixation
ATP
NADPH
O2
[CH2O] (sugar)
Rubisco3 P P
Ribulose bisphosphate (RuBP)
3 P
P
Short-lived intermediate 6
P
3-Phosphoglycerate
6 6 ADP
ATP
3 ADP 3 ATPPhase 3: Regeneration of the CO2 acceptor (RuBP)
CALVIN CYCLE
6 P
P
1,3-Bisphoglycerate6 NADPH6 NADPH+ 6 P 5 P
(G3P)
6
P
Glyceraldehyde-3-phosphate (G3P)
Phase 2: Reduction
1
G3P (a sugar) Output
P
Glucose and other organic compounds
Siklus Calvin Dimulai dari CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3phosphate Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul Tiga tahap Fiksasi karbon Reduksi CO2 Regenerasi RuBP
1 Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate atau RuBP). Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase (Rubisco).
Bentuk gula 6C pecah menjadi 3phosphoglycerate
2 Tiap molekul 3phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP) NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3phosphate
3 Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBP Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP
Tanaman C4 Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasi dengan cara menggabungkan CO2 ke dalam senyawa empat karbon di sel mesofil Senyawa empat karbon tersebut Dieksport ke sel berkas pembuluh, dimana CO2 dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin
Anatomi daun C4 dan jalur C4Photosynthetic cells of C4 plant leaf Mesophyll cell Bundlesheath cell Mesophyll cell PEP carboxylase CO CO2 2
Oxaloacetate (4 C) Vein (vascular tissue) Malate (4 C) C4 leaf anatomy BundleSheath cell Stoma
PEP (3 C) ADP ATP
Pyruate (3 C) CO2
CALVIN CYCLE
Sugar
Vascular tissue
Tanaman CAM Membuka stomatanya pada malam hari, menggabungkan CO2 ke dalam asam organik Selama siang hari, stomata tertutup CO2 dilepaskan dari asam organik untuk digunakan dalam siklus Calvin
Jalur CAM mirip dengan jalur C4
SugarcaneC4
PineappleCAM
Mesophyll Cell Bundlesheath cell Spatial (a) separation of steps. In C4 plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in different types of cells.
CO2
CO2 Night
Organic acid
1 CO2 incorporated Organic acid into four-carbon organic acids (carbon fixation) 2 Organic acids release CO2 to Calvin cycleCALVIN CYCLE
Day
CALVIN CYCLE
Sugar
Sugar
Temporal (b) separation of steps. In CAM plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in the same cells at different times.