FOTOSINTESIS

FOTOSINTESIS

Fotosintesis berasal dari kata foton yang artinya cahaya dan sintesis yang artinya penyusunan. Jadi, fotosintesis adalah proses penyusunan bahan organik (karbohidrat ) dari H₂O dan CO₂ dengan bantuan energi cahaya. Proses ini hanya terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil, yaitu pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari. Jadi, fotosintesis merupakan transformasi energi dan energi cahaya matahari ditangkap dan diubah menjadi energi kimia yang terikat dalam molekul karbohidrat.

Energi matahari yang ditangkap oleh proses fotosintesis lebih dari 90% merupakan sumber energi yang dipakai oleh manusia untuk pemanasan, cahaya, dan tenaga. Batubara, gas bumi, dan minyak bumi adalah sumber energi yang berasal dari hasil perombakan bahan alami hayati oleh adanya jasad berfotosintesis dalam waktu jutaan tahun yang silam.

Keseluruhan proses fotosintesis melibatkan bermacam enzim ditulis dengan persamaan reaksi :

Dalam bakteri berfotosintesis, sebagai pengganti H₂O dipakai zat pereduksi yang lebih kuat seperti H₂, H₂S, dan H₂R ( R adalah gugus organic ). Persamaan reaksinya adalah :

2 CO₂ + 2 H₂R 2 CH₂O + O₂ + 2 R

Karbohidrat

Tempat Berlangsungnya Fotosintesis

Pada tumbuhan proses fotosintesis pada umumnya berlangsung dalam organel khusus yang disebut plastid. Tumbuhan hijau termasuk jasad bersel satu seperti ganggang dan Euglena, mengandung senyawa klorofil didalam plastidnya. Organel ini disebut kloroplas. Jenis jasad yang berbeda mempunyai jumlah, bentuk, dan ukuran kloroplas yang berbeda pula.

Pigmen Fotosintesis

Pada umumnya sel fotosintesis mengandung satu atau lebih pigmen klorofil yang berwarna hijau. Berbagai sel fotosintesis lainnya seperti ganggang dan bakteri, berwarna coklat ,merah atau ungu. Hal itu disebabkan karena ada pigmen pelengkap seperti karotenoid dan fikobilin.

Pada tumbuhan tingkat tinggi terdapat dua macam klorofil, yaitu klorofil-a yaitu suatu senyawa kompleks yang berwarna hijau, dan klorofil-b yang berwarna hijau tua. Sedangkan karotenoid adalah suatu molekul poliisoprenoid panjang yang mengandung ikatan rangkap, berwarna kuning sampai jingga. Fikobilin adalah pigmen pelengkap yang terdapat dalam ganggang merah dan ganggang biru, tapi tidak ada pada tumbuhan tingkat tinggi.

Proses reaksi fotosintesis dalam tumbuhan tingkat tinggi dibagi dalam dua tahap, yaitu :

a. Reaksi Terang

Pada reaksi terang ini energi matahari ditangkap oleh pigmen penyerap cahaya dan diubah menjadi bentuk energi kimia, ATP, dan senyawa pereduksi, NADPH.

H₂O + NADP⁺ + ADP + Pi ^{energi matahari} O₂ + H⁺ + NADPH + ATP

Reaksi terang terjadi dalam membran tilakoid. Reaksi terang merupakan reaksi penangkapan energi cahaya.

Elektron berenergi rendah yang berasal dari H₂O dinaikkan energinya ketika membran tilakoid menyerap energi matahari.

Reaksi terang terdiri dari dua bagian yaitu :

1. Fotosistem I

Menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang gelombang disekitar 700 nm, sehingga sering disebut dengan P700, tidak melibatkan proses pelepasan O₂.

2. Fotosistem II

Menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang gelombang disekitar 680 nm, sehingga sering disebut P680, melibatkan proses pembentukan O₂ dan H₂O.

Ketika suatu molekul pigmen menyerap energi cahaya energi itu dilewatkan dari suatu molekul pigmen lainnya hingga mencapai suatu reaksi. Setelah energi sampai di P700 atau di P680 pada pusat reaksi, sebuah elektron kemudian dilepaskan menuju tingkat energi lebih tinggi. Elektron berenergi ini akan disumbangkan ke

akseptor elektron.

Dalam reaksi terang, terdapat 2 jalur perjalanan elektron, yaitu :

1. Jalur Elektron Siklik

Dimulai setelah kompleks pigmen fotosistem I menyerap energi matahari. Pada jalur ini, electron berenergi tinggi meninggalkan pusat reaksi fotosistem I, tetapi akhirnya elektron itu kembali kembali.

ATP terbentuk karena adanya penambahan gugus fosfat pada senyawa ADP yang diatur oleh energi cahaya sehingga proses ini disebut fotofosforilasi. Pembentukan ATP terjadi melalui rute transport elektron siklis maka disebut juga fotofosforilasi siklik. Pengangkutan elektron dan fotofosforilasi adalah fotosistem I dan II merupakan komponen penyalur energi dalam rantai pengangkutan elektron fotosintesis secara kontinu, dari molekul air sebagai donor elektron ke NADP⁺ sebagai akseptor elektron.

Proses perangkaian pembentukan ATP dari ADP + Pi dengan pengangkutan elektron dalam fotosintesis yang berlangsung dalam membran kloroplas, mempunyai kesamaan mekanisme dengan proses fosforilasi bersifat oksidasi yang terjadi dalam membrane mitokondria.

2. Jalur elektron nonsiklik

Reaksi ini dimulai ketika kompleks pigmen fotosistem II (P680) menyerap energi cahaya dan elektron berenergi tinggi meninggalkan molekul pusat reaksi (klorofil-a). Fotosistem II mengambil elektron berenergi dari hasil penguraian air (fotolisis) yang menghasilkan oksigen melalui reaksi berikut.

H₂O 2 H⁺ + 2 e^- + ½ O₂

Oksigen ini dilepaskan oleh kloroplas sebagai gas oksigen. Sementara itu ion hydrogen (H⁺) untuk sementara waktu tinggal diruang tilakod.

Elektron-elektron berenergi tinggi yang meninggalkan fotosistem II ditangkap oleh akseptor elektron dan mengirimnya kesistem transport electron. Selanjutnya, system transport elektron membawa elektron-elektron ini ke NADP⁺ dan mengikat ion H⁺ seperti reaksi :

NADP⁺ + 2e^- + 2 H⁺ NADPH₂

Dengan demikian jalur elekton nonsiklis menghasilkan ATP dan NADPH₂ yang akan digunakan dalam reaksi tahap kedua (reaksi gelap) sintesis karbohidrat.

b.Reaksi gelap

Dalam tahap ini senyawa energi tinggi NADPH dan ATP yang dihasilkan dalam tahap pertama, dipakai untuk proses reduksi CO₂ menjadi glukosa dengan persamaam reaksi:

CO₂ + NADPH + H⁺ + ATP glukosa + NADP⁺ + ADP + Pi

Reaksi gelap merupakan reaksi tahap kedua dari fotosintesis. Disebut reaksi gelap karena reaksi ini tidak memerlukan cahaya. Reaksi gelap terjadi di dalam stoma kloroplas.

Jalur metabolisme reaksi pembentukan glukosa dari CO₂ ini merupakan jalur metabolisme mendaur yang pertama kali diusulkan oleh M.Calvin, disebut daur calvin atau siklus calvin.

Siklus calvin berlangsung dalam 3 tahap yaitu:

1. Fase Fiksasi

Pada fase ini terjadi penambahan CO₂ oleh Ribolase bifosfat (Rhibolase biphosphat = RuBP) menjadi 3-fosfogliserat (3 phosphoglycerate (PGA). Reaksi ini dikatalis oleh enzim ribolose bifosfat karboksilase (Rubisco)

CO₂ + RuBP ^{RuBP karboksilase (Rubisco)} PGA

2. Fase Reduksi

Pada fase ini diperlukan ATP diperlukan dan ion H⁺ dari NADPH₂ yang mereduksi 3-fosfogliserat (PGA) menjadi 1,3 –bifosfogliserat (PGAP) kemudian membentuk fosfogliseraldehid (glyceraldehyde 3-phosphat = PGAL atau G3P = glukosa 3-fosfat).

ATP ADP + P

PGA PGAP PGAL/G3P

NADPH + H⁺ NADP⁺

3. Fase Regenerasi

Pada fase ini terjadi pembentukan kembali RuBP dari PGAL atau G3P. Dengan terbentuknya RuBP, Penambatan CO₂ kembali berlangsung.

6ATP 6 ADP

12 PGL atau G3P 10 PGA atau G3P 6 ribulosa fosfat (RD) RuBP

2 G3P

Berdasarkan tipe pengikatan terhadap CO₂ selama proses fotosintesis terdapat 3 jenis tumbuhan, yaitu tanaman C3, tanaman C4, dan tanaman CAM.

Pada tanaman C3 siklus Calvin terjadi di sel-sel mesofil. Jalur fiksasi di atas merupakan jalur fiksasi CO₂ pada tanaman C3. Contoh pada tanaman kedelai.

Tanaman C4 lebih efisien dari pada tanaman C3 dalam hal fiksasi CO₂ karena bekerja pada konsentrasi lebih rendah. Sehingga pada hari yang sangat panas tanaman C4 menutup stomatanya untuk mengurangi kehilangan air, tetapi dapat memperoleh CO₂ untuk keperluan fotosintesisnya. Alasan inilah yang menyebabkan tanaman C4 mampu beradaptasi pada habitat dengan suhu tinggi, kelembapan rendah dan sinar matahari terik pada siang hari.

Tanaman CAM (Crassulacean Acid Metobilism) mengikat atau menfiksasi CO₂ pada malam hari ketika stomatanya membuka dengan bantuan enzim PEP Karboksilase dan mengubahnya menjadi oksaloasetat pada waktu yang berlainan, setelah itu berubah menjadi malat maka di simpan dalam vakuola. Ketika stomata menutup pada siang hari, malat mengalami reaksi dekarboksilasi dan menghasilkan piruvat dan CO₂. selanjutnya CO₂ memasuki siklus calvin untuk membentuk PGAL (G3P). Crassulacean adalah familia tanaman yang batangnya mengandung air atau sukulen.

Gambar : Tipe pengikatan CO₂ pada fotosintesis

v

Pada tanaman C3 Pada tanaman C4 Pada tanaman CAM

Daftar Pustaka

Sembiring, Langkah dan Sudjino .2006. Biologi. Jakarta : Sunda Kelapa Pustaka

Wirahadikusumah, Muhamad. 1985. Biokimia : metabolisme energi, karbohidrat, dan lipid, Bandung : ITB

PAPER BIOKIMIA

FOTOSINTESIS

Oleh:

NAMA : SRI INDRAYATI

NO BP : 07133008

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2008

PAPER BIOKIMIA

GLUKONEOGENESIS

Oleh:

NAMA : SILMI YUSRI RAHMADANI

NO BP : 07133062

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2008

Daftar Pustaka

Lehninger, Albert L. 1994. Dasar- Dasar Biokimia. Jilid 2. Jakarta : Erlangga