S I N T E S I S M E N G G U N A K A N C A H A Y A FOTOSINTESIS S I N T E S I S M E N G G U N A K A N C A H A Y A ORGANISME FOTOSINTETIK MENGGUNAKAN ENERGI SOLAR UNTUK MENSITESIS SENYAWA ORGANIK YANG TIDAK DAPAT TERBENTUK TANPA MASUKAN ENERGI ENERGI BERUPA MOLEKULE KEMUDIAN DIGUNAKAN SEBAGAI ENERGI SEMUA PROSES DI TUMBUHAN DAN SEBAGAI SUMBER ENERGI ORGANISME LAIN BAHAN CAHAYA KHLOROPLAST CO2 H2O PROTEIN/ENZIM

C A H A Y A λ  high energy low energy CAHAYA ADALAH MATERI YANG BERSIFAT PARTIKEL DAN GELOMBANG SEBAGAI GELOMBANG (BERUPA GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK MEMILIKI: PANJANG GELOMBANG (λ) DAN FREKUENSI (ν) SEBAGAI PARTIKEL DISEBUT FOTON SETIAP FOTONMENGSNDUNG SEJULAH ENERGI DISEBUT KUANTUM/KUANTA λ < 1 nm 100 nm < 1 m >106 nm  X UV IR radar SW Radio ws high energy low energy violet blue green yellow orange red nm 400 500 600 700 v i s i b l e l i g h t (l i g h t) Photosynthetic active radiation (PAR) 1 nm = 10-3 µm = 10-6 mm = 10 Å

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK KOMPONEN MEDAN ELEKTRIK MEDAN MAGNETIK PANJANG GELOMBANG( λ) KECEPATAN GELOMBANG (C) ADALAH PANJANG GELOMBANG (λ) KALI FREKUENSI (ν): C = λν

Chlorophyll a Chlorophyll b Bacteriochlorophyll a Phycoerythrobilin Β-Carotene

TILAKOID STROMA (LAMELLAE STROMA) KHLOROPLAST TILAKOID GRANA (LAMELLAE GRANA) TILAKOID STROMA (LAMELLAE STROMA) GRANA MEMBRAN DALAM MEMBRAN LUAR STROMA LUMEN PIGMEN OUTER AND INNER MEMBRANE STROMA GRANA STROMA LAMELLAE

DIAGRAM Z ATP NADPH (REAKSI GAHAYA) -1.5 P700* -1.0 P680* -0.5 Ao -0.5 Cytochrome b6 complex A1 Pheo FeSX Em (volts) QA Cyclic photophosphorilation (Electron transport chain) ADP+Pi→ATP Cyt b Q FeSR Cyt f FeSB QB FeSA O2 Electron transport chain Fd 0.5 Fp NADP+ P700 PC Oxygen evolving complex H2O Yz 1.0 P680 Photosystem I Photosystem II H+ 1.5

REAKSI GELAP ADALAH REDUKSI CO2 MENJADI KARBOHIDRAT MENGGUNAKAN ENERGI (ATP DAN NADPH) SECARA ENZIMATIK DI STROMA SEMUA EUKARYTIK FOTOSINTETIK MEREDUKSI CO2 MENJADI KARBOHIDRAT VIA SUATU DAUR DISEBUT DAUR CALVIN DAUR CALVIN BERJALAH DALAM TIGA TAHAP KARBOKSILASI/PENAMBATAN CO2 OLEH RIBULOSE-1,5-BIFOSFAT MEMBENTUK 2 MOLEKUL 3-FOSFOGLISERAT REDUKSI OF 3-FOSFOGLISERAT MEMBENTUK GLICERALDEHID-3-FOSFOGLISERAT REGENERASI PENAMBAT CO2

DAUR CALVIN (DAUR C3) Rubisco C 6 (CO2) C P (intermediate) 6 splits P (PGA) C P 12 (DPG) 12 ATP 12 ADP+ 12 Pi C P 6 6 ADP+ 6 Pi (RuBP) C P 12 (PGAL) 12 NADPH 12 NADP+ 6 ATP C P 10 (PGAL) P 2 C C C C (GLUCOSE) (PGAL)

FOTORESPIRASI (DAUR C2) H2 O P C H2 O P + C H O C O O Rubisco C O 2 PHOSPHOGLYCOLATE 3 PHOSPHOGLYCERATE H2O ATP CHLOROPLAST Pi C H2 O H C H2 O H GLYCOLATE C O α KETOGLUTARATE GLYCERATE O2 PEROXYSOME GLYOXYLATE H C O C H2 O H C H2 O H MITOCHONDRYON C O CO2+NH4 H C NH2 NH2 C H2 O C O SERINE GLYCINE H2O GLUTAMATE

INHABITS THE GENERATING OF GLUCOSE LEAVE ANATOMY OF C4 PLANT 2 RuBP + 3 O2 + 2 ATP+ H2O + 2 Fd (Fe2+) CO2 + 3 3-PGA + 3 ADP+ 3 Pi + 2 Fd (Fe3+) INHABITS THE GENERATING OF GLUCOSE LEAVE ANATOMY OF C4 PLANT Mesophyll Bundle sheath Vascular tissue Vascular tissue

Bundle sheath cell Palisade cell Bundle sheath cell Mesophyll cell Plasmodesmata

C 4

C A M

RESPIRASI ADALAH PROSES BIOLOGI PEMBAKARAN SENYAWA ORGANIK TERREDUKSI DIMOBILISASI KEMUDIAN DIOKSIDASI SECARA TERKENDALI DIHASILKAN ATP ATP MERUPAKAN SENYAWA ENERGI TINGGI YG SEGERA DAPAT DIGUNAKAN DALAM PROSES HIDUP (SINTESIS, GERAK, TRANSPOR, ABSORPSI, DSB) PEMBAKARAN PEROMBAKAN IKATAN MOLEKUL YG TIDAK TERKENDALI, SEKALIGUS DAN MENYELURUH (SEMUA ENERGI KELUAR DALAM BENTUK PANAS DAN NYALA) TAHAP PELEPASAN ENERGI KIMIA OKSIDASI 2. PEROMBAKAN MOLEKUL 3. PEMINDAHAN ENERGI (FOSFORILASI)

OKSIDASI DI MITOKHONDRIA GULA + O2 A~ P~ P +Pi C OKSIDASI DI MITOKHONDRIA REAKSI PERLU ENERGI C02 + H2O A ~ P~ P~ P A+B ATP 2000-3000 K/MOL 5000-8000 K/MOL 8000-12000 K/MOL MOLEKUL ORGANIK INTERMEDIAT DONOR H + O2 H2O CO2 ADP + Pi ATP

REAKSI KIMIA RESPIRASI GLIKOLISIS PEROMBAKAN GULA (C6) MENJADI ASAM PIRUVAT (C3) SECARA ANAEROBIK DI SITOSOL 2. DAUR KREBS (ASAM TRIKARBOKSILAT) PEROMBAKAN ASAM PIRUVAT MENJADI CO2 SECARA AEROBIK (MESKI O2 TAK IKUT REAKSI) DI MITOKHONDRIA 3. FOSFORILASI OKSIDATIF (RANTAI RESPIRATORI)

GLIKOLISIS

FASE PERSIAPAN FASE REDOKS 1 2 FRUKTOSE-6-P GLUKOSE GLUKOSE-6-P ATP ADP FRUKTOSE FOSFAT ISOMERASE ADP HEKSOKINASE + Mg 2+ FRUKTOSE FOSFAT KINASE + Mg 2+ 3 FRUKTOSE-1,6-P 4 DIHIDROKSI ASETON P 2 GLISERALDEHID 3 P TRIOSE P ISOMERASE FASE REDOKS 2 H3PO4 5 2 AS. 1,3 BIFOSFO GLISERALDEHID 2 GLISERALDEHID 3 P 2 NAD 2 ADP 2 NADH2 GLISERALDEHID P DEHIDROGEASE 6 2 ATP 2 AS. 3 FOSFO GLISERAT FOSFOGLISERAT MUTASE FOSFOGLISERAT KINASE+Mg2+ H2O 7 2 AS. 2 FOSFO GLISERAT ENOLASE 8 2 AS. 2 FOSFO ENOL PIRUVAT 2 ADP PIRUVAT KINASE+ Mg2+ 9 2 ATP 2 AS. 2 PIRUVAT

AS PIRUVAT KE MITOKHONDRIA NERACA ENERGI FASE PERSIAPAN MENGGUNAKAN 2 ATP (LANGKAH 1 DAN 3) FASE REDOKS DIHASILKAN 4 ATP (LANGKAH 6 & 9 MASING-MASING 2) DIHASILKAN 2 NADH SETARA 6 ATP AS PIRUVAT A E R O B A N E R O B FERMENTASI RESPIRASI As. Piruvat AS PIRUVAT KE MITOKHONDRIA CO2 Aset aldehid CH3 - C - H DAUR KREBS NAD O NADH2 NADH2 CH3 – CH - COOH NAD CH3 – CH2OH OH Etanol As Laktat

MITOKHONDRIA MEMBRAN LUAR MEMBRAN DALAM MELEKUK SEBAGAI KRISTA TERMINAL TEMPAT OKSIDASI TERSELENGGARA MATRIKS BERUPA LARUTAN MENGANDUNG BERBAGAI ENZIM

NAD Asam piruvat A 2e H NADH2 CO2 Koenzim A Asetil KoA NAD 1 + Asam piruvat A 2e - H + NADH2 CO2 Koenzim A Asetil KoA NAD + 1 Asam oksalo 2e - H + NADH2 asetat NAD + Asam sitrat CO2 5 ATP 2 NADH2 GDP - + ADP 2e H Asam ketoglutarat GTP Asam malat 3 4 NADH2 2e - H + FADH2 2 - + 2eH Asam suksinat NAD CO2 + FAD

FOSFORILASI OKSIDATIF ATP TERBENTUK DLM GLIKOLISIS DAN DAUR KREBS DISEBUT FOSFORILASI TINGKAT SUBSTRAT FOSFORILASI OKSIDATIF NADH HASIL GLIKOLISIS DAN DAUR KREBS TAK DAPAT BERREAKSI LANGSUNG DENGAN O2 HIDROGEN (DR NADH2) SEBELUM DILEPAS KE O2 DITRANSFER MELALUI BEBERAPA KOFAKTOR SPESIFIK TRANSFER DARI SENYAWA BERPOTENSI REDUKSI RENDAH KE SENYAWA BERPOTENSI REDUKSI TINGGI

Krebs ATP Tahap 2. Daur KREBS Membran luar Membran dalam Tahap 1. GLIKOLISIS (di sitosol) Kompartemen dalam Kompartemen luar (matriks) NADH Sitosol As. Piruvat CO2 Asetil-KoA Krebs 2CO2 FADH2 Matriks Mitokhondria Glukose As. Piruvat ADP+P NAD+ ATP sintase Oksigen H2O Tahap 3 Sistem transpor elektron & khemiosmosis Pori proton H+ Sistem transpor elektron

EFISIENSI EKSTRAKSI ENERGI HASIL ENERGI LANGKAH A, 1 NADH2 SETARA DG 3 ATP LANGKAH 2, 1 NADH2 SETARA DG 3 ATP LANGKAH 3, 1 NADH2 & 1 ATP SETARA 4 ATP LANGKAH 4, 1 FADH2 SETARA DG 2 ATP LANGKAH 5, 1 NADH2 SETARA DG 3 ATP 15 ATP 15 ATP DARI 1 MOL AS. PIRUVAT DG DEMIKIAN 1 MOL GLUKOSE DIHASILKAN ATP 1, DR KREBS + 29, DR FOKS + 8, DR GLIKOLISIS EFISIENSI EKSTRAKSI ENERGI RESPIRASI AEROBIK ± 55% RESPIRASI ANEROBIK ± 12%