UNIVERSITAS NEGERI PADANG FOTOSINTESIS UNIVERSITAS NEGERI PADANG MARET 2011

Apa itu fotosintesis? Bagaimana proses kimia dari fotosintesisi?

Photosynthesis 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 Suatu proses anabolisme Merubah light energy (photons) menjadi energi kimia (makromolekul organik) 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 glucose SUN photons

Kenapa tumbuhan butuh Fotosintesis?

Proses fotosintesis berlangsung pada: Tumbuhan tingkat tinggi Tumbuhan pakis Lumut Ganggang hijau, biru, coklat merah Jasat renik Bakteri belerang ungu Bakteri belerang biru

REAKSI Tumbuhan 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 Bakteri CO2 + H2R  CH2O + O2 + R H2 S H2 REDUKTOR YANG LEBIH KUAT

Where does photosynthesis take place?

TUMBUHAN Autotrop: Menghasilkan makanan sendiri. Lokasi: Pada daun a. stomata b. Sel mesofil Mesophyll Cell Chloroplast Stoma

Stomata (stoma) Pores in a plant’s cuticle through which water and gases are exchanged between the plant and the atmosphere. Oxygen (O2) Guard Cell Carbon Dioxide (CO2)

Sel Mesofil Nucleus Dinding sel Kloroplas Central Vacuola

Kloroplas Organel tepat photosynthesis terjadi. Stroma Outer Membrane Thylakoid Granum Inner Membrane

Karotenoid (kuning, merah, ungu) Klorofil a Klorofil Klorofil b Pigmen Karotenoid (kuning, merah, ungu) Pigmen pelengkap Fikobilin (biru, merah) P P C

Molekul klorofil Berada pada thylakoid membranes. Mempunyai ion Mg+ pada pusatnya. Pigmen klorofil menyerap energ (photons) dengan menyerap pada panjang gelombang optimum pada biru-420 nm dan merah-660 nm

Panjang gelombang cahaya (nm) 400 500 600 700 Short wave Long wave (more energy) (less energy)

Absorption of Chlorophyll violet blue green yellow orange red Absorption wavelength

Reaksi fotosintesis Cyclic electron flow Reaksi terang Non-Cyclic electron flow Reaksi terang Menghasilkan energi dari energi matahari (photons) dalam bentuk ATP dan NADPH. Reaksi fotosintesis Reaksi gelap (daur Calvin) Menggunakan energi (ATP dan NADPH) dari reaksi terang untuk membentuk glukosasugar (glucose).

Fotosistem I Penyerapannya pada panjang gelombang 700 nm Tidak melepaskan O2 Molekul penerima P700 Fotosistem II Penyerapannya pada panjang gelombang 680 nm Melibatkan pembantukan H2O dan O2 Molekul penerima P680

1. Reaksi Terang (Electron Flow) Terjadi pada membran Thylakoid Selama reaksi terang, ada 2 kemungkinan rute reaksi untuk aliran elektron. A. Cyclic Electron Flow B. Noncyclic Electron Flow

A. Cyclic Electron Flow P Terjadi pada membran thylakoid. Hanya menggunakan fotosistem I P700 - chlorophyll a Menggunakan Electron Transport Chain (ETC) Hanya menghasilkan ATP ADP + ATP P

A. Cyclic Electron Flow SUN ATP e- produced by ETC Photons Primary Electron Acceptor e- ATP produced by ETC Photosystem I Accessory Pigments SUN Photons

B. Noncyclic Electron Flow Terjadi pada membran thylakoid Menggunakan PS II and PS I P680 (PSII) - chlorophyll a P700 (PS I) - chlorophyll a Menggunakan Electron Transport Chain (ETC) Menghasilkan O2, ATP dan NADPH

B. Noncyclic Electron Flow P700 Photosystem I P680 Photosystem II Primary Electron Acceptor ETC Enzyme Reaction H2O 1/2O2 + 2H+ ATP NADPH Photon 2e- SUN

Chemiosmosis ADP + P ATP PS II PS I E T C Thylakoid Space H+ H+ ATP Synthase high H+ concentration H+ ADP + P ATP PS II PS I E T C low H+ Thylakoid Space SUN (Proton Pumping)

Chemiosmosis Proses osmosis kimia Sinteses ATP Terjadi pada membrane thylakoid. Menggunakan ETC dan ATP synthase (enzyme) untuk membuat ATP. Terjadi Photophosphorylation

Calvin Cycle

Calvin Cycle Fiksasi karbon (reaksi yang tidak tergantung cahaya). Tumbuhan C3 (80% of plants on earth). Terjadi dalam stroma. Menggunakan ATP dan NADPH dari reaksi sebelumnya. Menggunakan CO2. Untuk menghasilkan glucose: melewati 6 tahap dan menggunakan 18 ATP dan 12 NADPH.

6CO2 6C-C-C-C-C-C 6C-C-C 6C-C-C-C-C (6C) (36C) (30C) C3 12PGA 6ATP Ribulosa 1,5 biphosfat 12G3P (unstable) 6NADPH 6ATP C-C-C-C-C-C Glucose (6C) (36C) (30C) C3 glucose

Calvin Cycle (C3 fixation) -RPP

Tahap 2

Tahap 3

Photorespiration Occurs on hot, dry, bright days. Stomates close. Fixation of O2 instead of CO2. Produces 2-C molecules instead of 3-C sugar molecules. Produces no sugar molecules or no ATP.

Photorespiration Because of photorespiration: Plants have special adaptations to limit the effect of photorespiration. 1. C4 plants 2. CAM plants (Crassulancean Acid Metabolism)

Useless metabolism reaction: Hasil reaksi oksigen ini tidak menghasilkan fiksasi karbon

C4 Plants Cuaca panas, aktivitas reaksi Rub menurun. 15% dari tumbuhan (rumput, jagung, sugarcane). Umumnya terjadi pada tumbuhan tropis Pada reaksi terang terjadi pada mesophyll cells.

C4 Plants Mesophyll Cell Bundle Sheath Cell C3 CO2 C-C-C PEP C-C-C-C Malate ATP Bundle Sheath Cell C-C-C Pyruvic Acid C-C-C-C CO2 C3 Malate Transported glucose Vascular Tissue

CAM Plants Cuaca panas dan lingkungan yang kering. 5% dari tumbuhan (kaktus dan nenas). Stomata tertutup sepanjang siang hari. Stomata terbuka sepanjang malam. Reaksi terang terjadi pada siang hari. Calvin Cycle terjadi tanpa adanya CO2.

CAM Plants Stomata tertutup mengurangi kehilangan air. Mengurangi kehilangan air dengan cara asimilasi karbon pada malam hari

CAM Plants Night (Stomates Open) Day (Stomates Closed) Vacuole C-C-C-C Malate CO2 C3 C-C-C Pyruvic acid ATP PEP glucose

Question: Why would CAM plants close their stomates during the day?

Faktor eksternal CO2 lingkungan Cahaya: intensitas cahaya, panjang gelombang, fotoperiodisitas Suhu Air Oksigen Nutrisi

CO2 lingkungan

Panjang gelombang

Intensitas cahaya (Tipe C3)

Intensitas cahaya (Tipe C4)

Suhu: aktivitas enzim fotosintesis rubisco

Air

Oksigen= fotorespirasi, pada C3 CO2 RuBP O2 C3 cycle glycolate glycine glycerate PGA Triose-P

Nutrisi

TUGAS BUATLAH MEKANISME REAKSI SINTESIS SUKROSA DAN PATI DARI METABOLIT RPP - Jelaskan perbedaan antara daur Calvin (C3) dan Hatch-Slac (C4).

THANKS