FOTOSINTESIS Pengungkapan fotosintesis perjalanan panjang para ilmuwan Fisika

  • Slides: 28
Download presentation
FOTOSINTESIS

FOTOSINTESIS

Pengungkapan fotosintesis – perjalanan panjang para ilmuwan: ü Fisika (Belgia) : Jan Bastista van

Pengungkapan fotosintesis – perjalanan panjang para ilmuwan: ü Fisika (Belgia) : Jan Bastista van Helmont (tumbuhan - air) meruntuhkan mitos bahwa makanan tumbuhan – tanah ü Kimia (Inggris): Joseph Priestly (mint – pembersih udara) ü Fisika (Belanda): Jan Ingenhousz (tumbuhan – cahaya)

Percobaan Fotosintesis Percobaan Ingenhousz (1799) Membuktikan bahwa proses Fotosintesis menghasilkan Oksigen (O 2)

Percobaan Fotosintesis Percobaan Ingenhousz (1799) Membuktikan bahwa proses Fotosintesis menghasilkan Oksigen (O 2)

Percobaan : Sachs (1860) Membuktikan : Bahwa Fotosintesis Menghasilkan Amilum

Percobaan : Sachs (1860) Membuktikan : Bahwa Fotosintesis Menghasilkan Amilum

FOTOSINTESIS Proses pengubahan zat anorganik menjadi zat organik dengan bantuan klorofil dan energi matahari

FOTOSINTESIS Proses pengubahan zat anorganik menjadi zat organik dengan bantuan klorofil dan energi matahari

Proses fotosintesis merupakan hasil proses evolusi panjang • organisme purba : adaptif pada lingkungan

Proses fotosintesis merupakan hasil proses evolusi panjang • organisme purba : adaptif pada lingkungan tanpa oksigen • organisme fotosintetik : menggunakan CO 2 sebagai sumber karbon dan melepas gas oksigen

Membran yang berperan penting dalam proses fotosintesis • Organisme prokariot yang berfotosintesis : Membran

Membran yang berperan penting dalam proses fotosintesis • Organisme prokariot yang berfotosintesis : Membran sel, membran sitoplasma (internal membran) • Tumbuhan tinggi : membran tilakoid kloroplas Leaf cross section Vein Mesophyll Stomata CO 2

Struktur kloroplas • Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi terang). Memisahkan

Struktur kloroplas • 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 Mesophyll Chloroplast 5 µm Outer membrane Thylakoid Stroma Granum Intermembrane space Thylakoid space Inner membrane 1 µm

REAKSI BERSIH FOTOSINTESIS Reaksi ini berlangsung dalam dua reaksi terpisah • Reaksi Terang –

REAKSI BERSIH FOTOSINTESIS Reaksi ini berlangsung dalam dua reaksi terpisah • Reaksi Terang – reaksi yang menggunakan air dan cahaya matahari serta melepaskan oksigen. Juga disebut sebagai Hill Reaction. • Reaksi Gelap - reaksi yang menggunakan karbondioksida dan menghasilkan karbohidrat. Juga disebut Calvin-Benson Cycle atau Photosynthetic Carbon Reduction Cycle.

Fotosintesis Melibatkan 2 lintasan metabolik: Reaksi terang - Dihasilkan ATP dan NADPH Siklus Calvin

Fotosintesis Melibatkan 2 lintasan metabolik: Reaksi terang - Dihasilkan ATP dan NADPH Siklus Calvin - Menggunakan ATP dan NADPH hasil reaksi I

cahaya • Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang • Terdapat hubungan yang berbalik antara

cahaya • 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

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

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 Interaksi cahaya dengan materi dalam kloroplas

Spektra absorpsi untuk fotosintesis

Spektra absorpsi untuk fotosintesis

Klorofil a • Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terang

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 tinggi

Fotoeksitasi Klorofil • Klorofil tereksitasi oleh cahaya • Saat pigmen menyerap cahaya – Klorofil

Fotoeksitasi Klorofil • Klorofil tereksitasi oleh cahaya • Saat pigmen menyerap cahaya – Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil Energy of election e– Excited state Heat Photon (fluorescence) Photon Chlorophyll molecule Ground state

Fotosistem • Kumpulan pigmen dan protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi

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

• 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 - Fotosistem I : spektrum absorbsi 700 nm - Fotosistem II : spektrum absorbsi 680 nm

Reaksi Terang • Aliran elektron siklik – Hanya menggunakan fotosistem I – Elektron dari

Reaksi Terang • Aliran elektron siklik – Hanya menggunakan fotosistem I – Elektron dari fotosistem I di-recycle – Mensintesis ATP • Aliran elektron nonsiklik – Menggunakan fotosistem II dan I – Elektron dari fotosistem II dihilangkan diganti oleh elektron yang didonasikan oleh air – Mensintesis ATP dan NADPH – Donasi elektron mengkonversi air O 2 dan 2 H+

Nonsiklik Menghasilkan ATP dan NADPH

Nonsiklik Menghasilkan ATP dan NADPH

Aliran siklik – Hanya fotosistem I yang digunakan – Hanya ATP yang dihasilkan

Aliran siklik – Hanya fotosistem I yang digunakan – Hanya ATP yang dihasilkan

Siklus Calvin • Siklus Calvin menggunakan ATP sebagai sumber energi dan NADPH sebagai tenaga

Siklus Calvin • Siklus Calvin menggunakan ATP sebagai sumber energi dan NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk mengkonversi CO 2 menjadi gula • Siklus Calvin terjadi di stroma • Siklus Calvin memiliki 3 tahap – Fiksasi karbon – Reduksi – Regenerasi akseptor CO 2

Siklus Calvin Light H 2 O Input 3 (Entering one CO 2 at a

Siklus Calvin Light H 2 O Input 3 (Entering one CO 2 at a time) CO 2 NADP+ ADP LIGHT REACTION CALVIN CYCLE ATP Phase 1: Carbon fixation NADPH O 2 Rubisco [CH 2 O] (sugar) 3 P Short-lived intermediate P Ribulose bisphosphate (Ru. BP) P P 6 3 -Phosphoglycerate 6 ATP 6 ADP CALVIN CYCLE 3 ADP 3 ATP Phase 3: Regeneration of the CO 2 acceptor (Ru. BP) 6 P P 1, 3 -Bisphoglycerate 6 NADPH+ 6 P P 5 (G 3 P) 6 P Glyceraldehyde-3 -phosphate (G 3 P) 1 P G 3 P (a sugar) Output Glucose and other organic compounds Phase 2: Reduction

Siklus Calvin • Dimulai dari CO 2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3 phosphate • Tiga

Siklus Calvin • Dimulai dari CO 2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3 phosphate • Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul • Tiga tahap – Fiksasi karbon – Reduksi CO 2 – Regenerasi Ru. BP

1 Sebuah molekul CO 2 dikonversi dari bentuk anorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui

1 Sebuah molekul CO 2 dikonversi dari bentuk anorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5 C (ribulose bisphosphate atau Ru. BP). – Dikatalisasi oleh enzim Ru. BP carboxylase (Rubisco). • Bentuk gula 6 C pecah menjadi 3 phosphoglycerate

2 Tiap molekul 3 phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1, 3 Bisphoglycerate (fosforilasi

2 Tiap molekul 3 phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1, 3 Bisphoglycerate (fosforilasi ATP) • NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1, 3 Bisphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3 phosphate

3 Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi Ru. BP • Glyceraldehyde 3 phosphate

3 Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi Ru. BP • Glyceraldehyde 3 phosphate dikonversi menjadi Ru. BP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP