Fotosintesis KI3061 Zeily Nurachman KI3061 Zeily Nurachman.

Presentasi berjudul: "Fotosintesis KI3061 Zeily Nurachman KI3061 Zeily Nurachman."— Transcript presentasi:

1 Fotosintesis KI3061 Zeily Nurachman KI3061 Zeily Nurachman

2 Fotosintesis Proses sintesis karbohidrat dari CO2 dan H2O yang digerakkan oleh energi cahaya di koroplas Reaksi: CO2 direduksi menjadi karbon-gula dengan pereduksi H2O CO2 + H2O + cahaya → O2 + (CH2O) Percobaan CB van Niel (1941) dengan menggunakan 18O pada air dan CO2 tidak dilabel menunjukkan bahwa O2 yang dihasilkan tidak berasal dari CO2 melainkan dari air Lebih dari 4 × 1017 kJ energi tersimpan bumi per tahun, setara dengan 1010 ton karbon terasimilasi menjadi karbohidrat dan materi organik lain KI3061 Zeily Nurachman

3 Reaksi umum CO2 + 2 H2O → [CH2O] + H2O + O2 atau
CO2 + 2 H2A → [CH2O] + H2O + 2A KI3061 Zeily Nurachman

4 Kloroplas Ditemukan dibawah permukaan daun (sel mesofil)
Tiap sel mengandung 20 – 50 organel Mirip mitokohodria, punya DNA sendiri Dikelilingi oleh 2 membran: membran luar permeabel terhadap ion dan molekul kecil dan membran dalam dibungkus kompartemen internal Kompartemen internal: mengandung tilakoid/grana (reaksi terang) dan stroma (reaksi gelap) Kloroplas berevolusi dari unisel sianobakteri (alga biru–hijau) Prokariot yang mampu berfotosintesis (misalnya bakteri rodhopsin) tidak memiliki kloroplas tetapi punya struktur membran yang mempunyai peran mirip dengan membran kloroplas KI3061 Zeily Nurachman

5 KI3061 Zeily Nurachman

6 Tahap reaksi fotosintesis
Reaksi terang (reaksi yang digerakkan oleh foton). Energi sinar matahari digunakan untuk oksidasi fotokimia H2O menjadi O2. Elektron yang dihasilkan dipakai untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH. Fotofosforilasi untuk sintesis ATP. Reaksi gelap (reaksi asimilasi karbon). Sintesis karbohidrat dari CO2 dan H2O dengan memakai energi hasil reaksi terang (Siklus Calvin). KI3061 Zeily Nurachman

7 Reaksi terang KI3061 Zeily Nurachman

8 Energi foton Persamaan Plank: E = hn = hc/l; dimana h (tetapan Plank), 6,626 × Js, c (kecepatan cahaya), 2,99 × 108 m/s, dan l (panjang gelombang) 1 mol foton (6,02 × 1023) = 1 einstein Untuk mensintesis 1 mol ATP perlu 30 kJ/mol Jika foton berasal dari cahaya tampak (400–700 nm), maka energi 1 mol foton berkisar antara 170–300 kJ KI3061 Zeily Nurachman

9 Pigmen penangkap foton
KI3061 Zeily Nurachman

10 KI3061 Zeily Nurachman

11 KI3061 Zeily Nurachman

12 Absorbsi pigmen penangkap foton
KI3061 Zeily Nurachman

13 Klorofil bertindak sebagai corong penyerap foton
Eksitasi oleh cahaya mengakibatkan pemisahan muatan listrik dan menginisiasi reaksi redoks KI3061 Zeily Nurachman

14 Mekanisme pemanenan foton
Absorbsi cahaya mengakibatkan elektron pada orbital p dalam sistem ikatan rangkap terkonjugasi akan tereksitasi dari keadaan dasar ke keadaan berenergi tinggi (tereksitasi) Sistem transfer energi: Pada saat elektron kembali ke keadan dasar, energi ditransfer ke molekul lain sehingga molekul ini tereksitasi Elektron berenergi tinggi dipakai oleh molekul lain yang kekurangan elektron KI3061 Zeily Nurachman

15 Aliran elektron yang digerakkan oleh foton
KI3061 Zeily Nurachman

16 KI3061 Zeily Nurachman

17 MCB 1601 KI3061 Zeily Nurachman

18 Reaksi pada fotosistem
PSII (Fotosistem II, P680), kla = klb, untuk oksidasi air 2 H2O + 4 foton → 4 H+ + 4e- + O2 PSI (Fotosistem I, P700), kla > klb, untuk reduksi NADP+ menjadi NADPH 4e- + 4 foton + 2 H+ + 2 NADP+ → 2 NADPH Reaksi keseluruhan: 2 H2O + 2 NADP+ + 8 foton → O2 + 2 NADPH + 2 H+ KI3061 Zeily Nurachman

19 Aliran elektron di fotosistem II
KI3061 Zeily Nurachman MCB 1601

20 Aliran elektron di sitokrom bf
KI3061 Zeily Nurachman

21 Aliran elektron di fotosistem I
4 foton diserap, 4 ferredoksin direduksi, dan 2 NADPH dihasilkan KI3061 Zeily Nurachman

22 Perjalanan elektron dan proton di tilakoid
KI3061 Zeily Nurachman

23 Perbedaan ATP sintase CF0 12 subunit, 1 putaran 12 H+ lewat
dan 3 ATP dihasilkan 4 H+/ATP >60% urutan asam amino ATP sintase manusia identik ATP sintase kloroplas jagung, meski 1 milyar tahun berpisah dari kerajaan tanaman dan tumbuhan F0 10 subunit, 1 putaran 10 H+ lewat dan 3 ATP dihasilkan 3,3 H+/ATP KI3061 Zeily Nurachman

24 Gradien proton Fotosistem II Sitokrom bf
4 foton diserap menghasilkan 1 O2 dan 4 H+ dilepas ke lumen tikaloid 2 plastoquinol dioksidasi, melepas 8 H+ ke lumen tikaloid KI3061 Zeily Nurachman

25 Konversi energi foton ke ATP
12 H+ dikembalikan ke stroma oleh ATP sintase → 3 ATP dihasilkan 2 H2O + 8 foton + 2 NADP+ + ~3 ADP + 3 Pi → O2 + 2 NADPH + 3 ATP 8 foton = 3 ATP (2,7 foton/ATP) KI3061 Zeily Nurachman

26 Fotofosforilasi lingkar di PS I
4 foton diserap 8H+ dipompa, menghasilkan 2 ATP dan tidak ada NADPH KI3061 Zeily Nurachman

27 Inhibitor reaksi terang
Herbisida: Diuron dan atrazine: terikat ke subunit D1 PSII menghambat pembentukan plastoquinol (QH2) Paraquat: menghambat PSI (menerima e- dari PSI, membuat superoksida dan hidroksi radikal yang merusak ikatan rangkap lipid membran membran) KI3061 Zeily Nurachman

28 KI3061 Zeily Nurachman

29 Asimilasi CO2 di tanaman
KI3061 Zeily Nurachman

30 Reaksi gelap Siklus Calvin KI3061 Zeily Nurachman

31 KI3061 Zeily Nurachman

32 KI3061 Zeily Nurachman

33 Sistem antiport Pi-triosa fosfat
KI3061 Zeily Nurachman

34 Tahap 1: Fiksasi CO2 Karboksilasi Oksigenasi KI3061 Rubisco, ribulosa 1,5-bisfosfat karboksilase/oksigenase Zeily Nurachman

35 Fotorespirasi Proses konsumsi oksigen oleh tanaman selama fotosintesis, hasil dari kompetisi antara O2 dan CO2 untuk pengikatan ke rubisco O2 diserap, CO2 dilepas, tanpa ada ATP, NADPH, atau metabolit kaya energi dihasilkan KI3061 Zeily Nurachman

36 Tahap 2: Reduksi 3-fosfogliserat menjadi gliseraldehid-3-fosfat
KI3061 Zeily Nurachman

37 Tahap 3: Regenerasi ribulosa 1,5-bisfosfat dari triosa fosfat
Jalur pentosa (3C5 ⇌ 2C6 + C3) dan glikolisis Reaksi yang berlangsung: pemindahan gugus keton (transketolasi): ketosa (n) + aldosa (m) → aldosa (n-2) + ketosa (m+2) Kondensasi aldol (aldolasi): aldosa (n) + DHAP → keton (n+3) Isomerisasi: C5 ⇌ C5 KI3061 Zeily Nurachman

38 KI3061 Zeily Nurachman

39 KI3061 Zeily Nurachman

40 KI3061 Zeily Nurachman

41 Stoikhiometri asimilasi CO2 pada siklus Calvin
KI3061 Zeily Nurachman

42 Reaksi total fotosintesis
Reaksi terang 12 NADP ADP + 18 Pi + 6H foton → 6 O NADPH + 18 ATP + 6 H2O Reaksi gelap 6 CO NADPH + 18 ATP + 12 H2O → C6H12O NADP ADP + 18 Pi + 6 H+ Total 6 CO2 + 6 H2O + 48 foton → C6H12O6 + 6 O2 KI3061 Zeily Nurachman

43 Tanaman tropis (jalur C4)
Suhu ↑, aktivitas oksigenasi > karboksilasi Harusnya fotorespirasi ↑ Bagaimana tanaman tropis seperti tebu bertahan? Solusi: jalur C4 Jalur C4 (oksaloasetat dan malat) yang membawa CO2 dari sel mesofil ke sel bundel pelepah tempat berlangsungnya fotosintesis KI3061 Zeily Nurachman

44 Kloroplas tanaman C4 KI3061 Zeily Nurachman

45 CO2 (sel mesofil) + ATP + H2O → CO2 (sel bundel pelepah) + AMP 2 Pi + H+
Reaksi gelap: 6 CO NADPH + 30 ATP + 12 H2O → C6H12O NADP ADP + 18 Pi + 6 H+ KI3061 Zeily Nurachman