06/03/2013

1

Maret 2013

Fotosintesis menyediakan makanan hampirbagi semua kehidupan di dunia baiklangsung maupun tidak langsung.Pada tumbuhan dan algae, fotosintesisterjadi pada organel intraseluler yangdisebut kloroplast.Kloroplast merupakan salah satu plastidapada tumbuhan, mengandung pigmenklorofil yang berfungsi menyerap energicahaya matahari pada proses fotosintesis

06/03/2013

2

Membran thylakoid terdiri dari lamela grana(bertumpuk) dan lamela stroma (tidakbertumpuk)

Klorofil terletak di membran thylakoid,sehingga reaksi terang fotosintesisberlangsung di membran thylakoid

Reduksi carbon, yang dikatalisis oleh enzim-enzim yang larut dalam air, berlangsung distroma

Stroma adalah bagian kloroplas diluarmembran thylakoid

06/03/2013

3

Kloroplast menggunakan mekanisme kimia osmotikuntuk melakukan konversi energi spt mitokondria Membran dalam membungkus stroma, analog dgnmatrik mitokondria Stroma, seperti matriks mitokondria, berisi enzim,ribosom, RNA dan DNA Membran dalam kloroplast tidak berlipat dan tidakberisi rantai transport elektron, sebab rantaitrasnport elektron terdapat pada membran tilakoid ATP sintetase pd kloroplast menonjol ke stroma drmembran tilakoid, sedangkan pada mitokondriamenonjol kedalam matrik dr membran dalammitokondria

1. Reaksi transfer elektron fotosintesis (reaksiterang). Klorofil memperoleh elektron dr air (H20)menghasilkan O2. Selama proses transport elektron ionH dipompa melewati membran tilakoid danmenghasilkan gradien proton elektrokimia yg memicusintesis ATP pd stroma. Tahap akhir reaksi ini adalahelektron berenergi tinggi di berikan ke NADP danmerubahnya menjadi NADPH

2. Reaksi fiksasi karbon (reaksi gelap). ATP dan NADPHyg dihasilkan oleh reaksi transfer elektron fotosintesisdigunakan sebagai sumber energi untuk merubah CO2menjadi karbohidrat. Reaksi fiksasi karbon ini ygdimulai di stroma dan dilanjutkan di sitosol,menghasilkan sukrosa dan banyak molekul organik laindi daun. 6

06/03/2013

4

Organisasi dalam membran thylakoidPusat reaksi fotosistem II (PSII), bersamadengan antena klorofil dan protein-protein yangberperan dalam transport elektron, terletakterutama di lamela grana

Pusat reaksi fotosistem I (PSI), bersamadengan antena klorofil dan protein-protein yangberperan dalam transport elektron; dan enzim-ezsim untuk sintesis ATP (coupling factorenzymes) terletak terutama di lamela stroma

Kompleks sitokrom b6f, yang menghubungkan duasistem tersebut, tersebar merata.

06/03/2013

5

Konsep-konsep dasar Ketika klorofil a (atau sembarangmolekul) menyerap cahaya tampak,energi cahaya yang diserap menaikkane- chl a ke tingkat energi yang lebihtinggi (excited state)

Konsep dasar transfer energi selamafotosintesis

Antena

Pusatreaksi

Molekulpigmen

Acceptor e -

Donor e -

Cahaya

Transfereksitasi

Transferelektron

06/03/2013

6

Organisasi sistem antenapenyerap cahaya Beberapa pigmen secara bersamaberperan sebagai antena

Energi ditangkap dan disalurkan ke pusatreaksi (rc) oleh sistem antena

Ukuran antena: 200-300 chl/rc ditanaman tingkat tinggi

Mekanisme transport elektron danproton dalam fotosintesis Reaksi terang fotosintesis tersusunatas : PSII, sitokrom b6F, PSI dan ATPsynthase.

Organisasi kedua fotosistem dikenaldengan skema Z (Z scheme)

06/03/2013

7

Gambaran skematik Z scheme

Transport elektron pada membrantilakoid

06/03/2013

8

PSI yang menyerap cahaya merah panjang (700nm) menghasilkan reduktan kuat, yang mampumereduksi NADP + menjadi NADPH di membrandekat stroma; dan menghasilkan pula oksidanlemah

PSII (680 nm) menghasilkan oksidan kuat, yangmampu mengoksidasi H2O menjadi O2 di lumenthylakoid; serta menghasilkan reduktan lemah

ATP dilepaskan ke dalam stroma melaluiperpindahan H+ dari lumen ke stroma

16

P680+ merupakan oksidan biologi paling kuat,yang cukup kuat untuk mengoksidasi air

Oksigen dioksidasi di dalam PSII (fotolisis air) 2H2O O2 + 4H+ + 4 e- Proton yang terbentuk dari oksidasi airdilepaskan ke lumen thylakoid dan tidak secaralangsung ke stroma

Pada akhirnya proton akan dilepaskan darilumen ke stroma melalui sintesis ATP

06/03/2013

9

17

Pembentukan ATP Dari reaksi terang fotosintesis, sebagian energi yang

diserap disimpan dalam bentuk NADPH, sebagian laindari energi photon digunakan untuk membentuk ATP

Pembentukan ATP dikenal dengan prosesFotofosforilasi

Fotofosforilasi terjadi melalui mekanisme kemi-osmotik

Mekanisme kemi-osmotik (chemiosmotic mechanism)didasarkan pada prinsip: bahwa perbedaankonsentrasi ion dan potensial elektrik diantaramembran, merupakan sumber energi bebas

18

ATP dibentuk oleh kompleks enzim yangdikenal memiliki beberapa nama: ATP synthase

Enzim ini terdiri dari dua buah bagian yaitubagian hidrophobic yang terikat membrandisebut CFo dan bagian yang mencuat keluarmembran disebut CF1

CFo membentuk saluran menyeberangimembran, dimana proton mampu melewatinya CF1 merupakan bagian dari kompleks enzimyang membentuk ATP

06/03/2013

10

1. Tanaman C3Reaksi pertama antara CO2 dengan RuBP akanmenghasilkan 2 PGA. Selanjutnya sebagianPGA diubah menjadi karbohidrat. Pada saatyang sama mungkin RuBP tidak bereaksi dgCO2, tetapi dengan O2 karena berlangsungbersama dg fotosintesis (prosesfotorespirasi).

2. Tanaman C4Pada beberapa jenis tumb.diketahui senyawapertama yg dihasilkan bukan PGA, tetapi asamdikarboksilat dg rantai C4. CO2 diikat olehPEP oksaloasetatTumb.yg melakukan karboksilasi jalur C4memp.struktur anatomi daun khususyg disebuttipe KranzReaksi karboksilasi berlangsung di 2 bagian, yikloroplas mesofil dan kloroplas selubungberkas pengangkut

06/03/2013

11

06/03/2013

12