AnabolismeAnabolisme

Disusun olehDisusun oleh

M. Ikhwan NajmiM. Ikhwan Najmi

Kelas XII IA 1Kelas XII IA 1

SMA Negeri 2SMA Negeri 2 Palangka RayaPalangka Raya

Modul PresentasiModul Presentasi

ANABOLISMEANABOLISME

PengertianAnabolisme

Fotosintesis Kemosintesis

Reaksi GelapReaksi Terang

AnabolismeAnabolisme

AnabolismeAnabolisme merupakan proses sintesis merupakan proses sintesis kompleks (karbohidrat, lemak, dan kompleks (karbohidrat, lemak, dan protein) dari senyawa sederhana dengan protein) dari senyawa sederhana dengan menggunakan energi. Berdasarkan menggunakan energi. Berdasarkan sumber energi, anabolisme dibedakan sumber energi, anabolisme dibedakan menjadi fotosintesis dan kemosintesis. menjadi fotosintesis dan kemosintesis. Fotosintesis menggunakan energi Fotosintesis menggunakan energi cahaya matahari sedangkan cahaya matahari sedangkan kemosintesis menggunakan energi kimia kemosintesis menggunakan energi kimia hasil oksidasi.hasil oksidasi.

FotosintesisFotosintesisFotosintesisFotosintesis  adalah suatu proses adalah suatu proses biokimiabiokimia yang dilakukan  yang dilakukan tumbuhantumbuhan, , 

algaalga, dan beberapa jenis , dan beberapa jenis bakteribakteri untuk memproduksi energi terpakai  untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Sumber energi cahaya (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan). Yang digunakan dalam proses fetosintesis ultra ungu (tidak kelihatan). Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis. merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis. Hampir Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di kehidupan di bumibumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian . Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di besar oksigen yang terdapat di atmosferatmosfer bumi. Organisme yang  bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (menghasilkan energi melalui fotosintesis (photosphotos berarti cahaya)  berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara cara asimilasi asimilasi karbonkarbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari  karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang. bakteri belerang. Reaksi Fotosintesi terbagi atas Reaksi Terang Reaksi Fotosintesi terbagi atas Reaksi Terang dan Reaksi Gelap.dan Reaksi Gelap.

• Fotosintesis terjadi di kloroplasFotosintesis terjadi di kloroplas• Daun pada tanaman merupakan tempat Daun pada tanaman merupakan tempat

utama terjadinya fotosintesisutama terjadinya fotosintesis

Vein

Leaf cross section

Mesophyll

CO2 O2Stomata

Light energy

ECOSYSTEM

CO2 + H2O

Photosynthesisin chloroplasts

Cellular respirationin mitochondria

Organicmolecules + O2

ATP

powers most cellular work

Heatenergy

Energi mengalir ke Energi mengalir ke dalam suatu dalam suatu ekosistem sebagai ekosistem sebagai cahaya matahari cahaya matahari dan dan meninggalkannya meninggalkannya dalam bentuk dalam bentuk panaspanas

FotosintesisFotosintesis• Proses dimana Proses dimana

organisme yang organisme yang memiliki kloroplas memiliki kloroplas mengubah energi mengubah energi cahaya matahari cahaya matahari menjadi energi kimiamenjadi energi kimia

• Melibatkan 2 lintasan Melibatkan 2 lintasan

metabolikmetabolik

• Reaksi terang: Reaksi terang: mengubah energi mengubah energi matahari menjadi matahari menjadi energi selulerenergi seluler

• Siklus CalvinSiklus Calvin: reduksi : reduksi COCO22 menjadi CH menjadi CH22OO

LightChloroplast

NADP

ADP+ P

RuBP3-PGA

Lightreactions

Calvincycle

Electrons

G3P Cellularrespiration

Cellulosse

Starch

Other organiccompounds

Persamaan FotosintesisPersamaan Fotosintesis

• FotosintesisFotosintesis6CO6CO22 + + 6H6H220 + 0 + cahayacahaya C C66HH12120066 + 6O+ 6O22

Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi carrier energi (ATP, NADPH)carrier energi (ATP, NADPH)

Reaksi terang memberi energi pada carrierReaksi terang memberi energi pada carrier

Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL (phosphoglyceraldehyde)(phosphoglyceraldehyde)

Fotosintesis terdiri dari dua proses yaituFotosintesis terdiri dari dua proses yaitu

-- Reaksi terangReaksi terang

-- Siklus CalvinSiklus Calvin

PPadaada Fotosintesis Fotosintesis

• Tilakoid adalah sistem Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi (tempat terjadinya reaksi terang). Memisahkan terang). Memisahkan kloroplas menjadi ruang kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stromatilakoid dan stroma

• Grana kumpulan tilakoid Grana kumpulan tilakoid dalam kloroplasdalam kloroplas

• Stroma: daerah cair Stroma: daerah cair antara tilakoid dan antara tilakoid dan membran dalam tempat membran dalam tempat terjadi siklus Calvinterjadi siklus Calvin

ChloroplastChloroplast

MesophyllMesophyll

5 µm5 µm

OuterOutermembranemembrane

IntermembraneIntermembranespacespace

InnerInnermembranemembrane

ThylakoidThylakoidspacespace

ThylakoidThylakoidGranumGranumStromaStroma

1 µm1 µm

Struktur KloroplasStruktur Kloroplas

CCahaahayaya

• Energi elektromagnetik bergerak dalam Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombangbentuk gelombang

• Terdapat hubungan yang berbalik antara Terdapat hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energipanjang gelombang dengan energi

• Panjang gelombang tinggi maka energi rendahPanjang gelombang tinggi maka energi rendah

• TTermasuk warna-warna cahaya yang dapat kita lihatermasuk warna-warna cahaya yang dapat kita lihat• TTermasuk panjang gelombang yang menjalankan ermasuk panjang gelombang yang menjalankan

fotosintesisfotosintesis

Spektrum TampakSpektrum Tampak

PigmenPigmen• Substansi yang menyerap cahaya tampakSubstansi yang menyerap cahaya tampak• Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi

paling sedikit menyerap panjang gelombang hijaupaling sedikit menyerap panjang gelombang hijau

PigmenPigmen• Klorofil Klorofil aa• Klorofil Klorofil bb• KarotenoidKarotenoid• KaroteneKarotene• XantofilXantofil

• Spektrum aksi pigmenSpektrum aksi pigmen– Efektivitas relatif panjang gelombang yang Efektivitas relatif panjang gelombang yang

berbeda dalam menjalankan fotosintesisberbeda dalam menjalankan fotosintesis

Rate

of p

hoto

synt

hesi

sRa

te o

f pho

tosy

nthe

sis

(mea

sure

d by

O(m

easu

red

by O

22 rel

ease

) re

leas

e)

Action spectrum.Action spectrum. Plot antara kecepatan fotosintesis vs panjang gelombang. Plot antara kecepatan fotosintesis vs panjang gelombang. Sepktrum aksi mewakili spektrum absorpsi klorofil a tetapi tidak benar-benar tepat. Hal ini Sepktrum aksi mewakili spektrum absorpsi klorofil a tetapi tidak benar-benar tepat. Hal ini karena penyerapan cahaya oleh pigmen aksesoris seperti klorofil b dan karotenoid.karena penyerapan cahaya oleh pigmen aksesoris seperti klorofil b dan karotenoid.

• Spektrum aksi fotosintesisSpektrum aksi fotosintesis– Ditunjukkan oleh Theodor W. EngelmannDitunjukkan oleh Theodor W. Engelmann

400400 500500 600600 700700

Aerobic bacteriaAerobic bacteria

FilamentFilamentof algaof alga

Engelmann‘s experiment.Engelmann‘s experiment. Tahun 1883, Theodor W. Engelmann menyinari alga filamen dengan cahaya yang telah Tahun 1883, Theodor W. Engelmann menyinari alga filamen dengan cahaya yang telah dilewatkan ke prisma, sehingga segmen yang berbeda dari alga mendapat panjang gelombang yang berbeda. Digunakan dilewatkan ke prisma, sehingga segmen yang berbeda dari alga mendapat panjang gelombang yang berbeda. Digunakan bakteri aerob yang terkonsentrasi dekan sumber oksigen untuk menentukan segmen alga yang paling banyak bakteri aerob yang terkonsentrasi dekan sumber oksigen untuk menentukan segmen alga yang paling banyak mengeluarkan O2. mengeluarkan O2. Bakteri berkumpul dalam jumlah besar disekitar alga yang mendapat cahaya biru-violet dan merah. Bakteri berkumpul dalam jumlah besar disekitar alga yang mendapat cahaya biru-violet dan merah.

cahaya biru-violet dan merah paling efektif dalam fotosintesiscahaya biru-violet dan merah paling efektif dalam fotosintesis

Reaksi TerangReaksi Terang

Reaksi terang merupakan reaksi pengikatan/penangkapan energi Reaksi terang merupakan reaksi pengikatan/penangkapan energi cahaya matahari oleh klorofil yang berlangsung di grana cahaya matahari oleh klorofil yang berlangsung di grana (membran tilakoid) dan dilaksanakan oleh fotosistem. Fotosistem (membran tilakoid) dan dilaksanakan oleh fotosistem. Fotosistem tersusun atas:tersusun atas:

1.1. Kompleks Antene: sekelompok pigmen yang berfungsi mengikat Kompleks Antene: sekelompok pigmen yang berfungsi mengikat energi cahaya matahari dan menyalurkanya ke pusat reaksienergi cahaya matahari dan menyalurkanya ke pusat reaksi

2.2. Pusat Reaksi: berisi klorofil a sebagai penerima energi cahaya dan Pusat Reaksi: berisi klorofil a sebagai penerima energi cahaya dan memiliki sesitivitas terhadap panjang gelombang tertentu.memiliki sesitivitas terhadap panjang gelombang tertentu.

3.3. Aseptor Elektron: penerima elektron seperti sitokrom, feredoksin, Aseptor Elektron: penerima elektron seperti sitokrom, feredoksin, plastoquinon, NADP, dsb.plastoquinon, NADP, dsb.

Berdasarkan komponen penyusunnya, fotosistem ada dua macam:Berdasarkan komponen penyusunnya, fotosistem ada dua macam:1.1. Fotosistem I: memiliki pusat reaksi P700 yaitu klorofil a yang peka Fotosistem I: memiliki pusat reaksi P700 yaitu klorofil a yang peka

terhadap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang terhadap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 700nm.700nm.

2.2. Fotosistem II: memiliki pusat reaksi P680 yaitu klorofil a yang Fotosistem II: memiliki pusat reaksi P680 yaitu klorofil a yang peka terhadap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang peka terhadap energi cahaya matahari dengan panjang gelombang 680nm.680nm.

Kedua fotosistem tersebut terdapat dalam membran tilakoid yang Kedua fotosistem tersebut terdapat dalam membran tilakoid yang terpisah.terpisah.

Reaksi terang terdiri atas tiga proses, yaitu:Reaksi terang terdiri atas tiga proses, yaitu:

1.1. Fotolisis Air: reaksi pemecahan molekul air (HFotolisis Air: reaksi pemecahan molekul air (H22O) untuk menghasilkan O) untuk menghasilkan elektron (Helektron (H++) dan melepaskan gas O) dan melepaskan gas O22. Elektron tersebut selanjutnya . Elektron tersebut selanjutnya digunakan untuk mengisi kekurangan elektron pada fotosistem II.digunakan untuk mengisi kekurangan elektron pada fotosistem II.

2.2. Transpor elektron: melibatkan kedua fotosistem (P700 dan P680) dan Transpor elektron: melibatkan kedua fotosistem (P700 dan P680) dan sejumlah aseptor elektron. Ada dua jalur transpor elektron yaitu:sejumlah aseptor elektron. Ada dua jalur transpor elektron yaitu:

• Jalur non siklikJalur non siklik

Elektron yang dilepas oleh klorofil tidak kembali ke klorofil Elektron yang dilepas oleh klorofil tidak kembali ke klorofil lagi. Melibatkan fotosistem I dan fotosistem II. Jalur non siklik lagi. Melibatkan fotosistem I dan fotosistem II. Jalur non siklik terdiri atas tiga tahapan yaitu:terdiri atas tiga tahapan yaitu:

1.1. Klorofil P680 (fotosistem II) menangkap cahaya sehingga Klorofil P680 (fotosistem II) menangkap cahaya sehingga elektronnya tereksitasi. Elektron tersebut dipakai untuk elektronnya tereksitasi. Elektron tersebut dipakai untuk fotolisis air. Elektron dari fotolisis air ditangkap oleh klorofil fotolisis air. Elektron dari fotolisis air ditangkap oleh klorofil P680 yang terionisasi dan masuk kedalam fotosistem II (P680).P680 yang terionisasi dan masuk kedalam fotosistem II (P680).

2.2. Dari fotosistem II elektron masuk kedalam fotosistem I (P700) Dari fotosistem II elektron masuk kedalam fotosistem I (P700) melalui aseptor elektron plastoquinon, sitokrom b, sitokrom f, melalui aseptor elektron plastoquinon, sitokrom b, sitokrom f, dan plastosianin.dan plastosianin.

3.3. Dari fotosistem I elektron diterima oleh feredoksin dan Dari fotosistem I elektron diterima oleh feredoksin dan mereduksi NADP dengan menghasilkan NADPH.mereduksi NADP dengan menghasilkan NADPH.

Jalur non siklik menghasilkan ATP, NADPH, dan gas OJalur non siklik menghasilkan ATP, NADPH, dan gas O22..

• Jalur siklikJalur siklik

Jalur siklik hanya melibatkan fotosistem I dan tidak Jalur siklik hanya melibatkan fotosistem I dan tidak melibatkan fotosistem II (P680) karena klorofil menerima melibatkan fotosistem II (P680) karena klorofil menerima cahaya dengan panjang gelombang diatas 680 nm, sehingga cahaya dengan panjang gelombang diatas 680 nm, sehingga yang diaktifkan hanya fotosistem I. Jalur siklik terdiri atas yang diaktifkan hanya fotosistem I. Jalur siklik terdiri atas dua tahapan yaitu:dua tahapan yaitu:

• Elektron tidak terbentuk dari fotolisis air sehingga tidak Elektron tidak terbentuk dari fotolisis air sehingga tidak menghasilkan gas Omenghasilkan gas O22. klorofil P700 menangkap cahaya . klorofil P700 menangkap cahaya (foton), sehingga elektronnya tereksitasi.(foton), sehingga elektronnya tereksitasi.

• Elektron yang tereksitasi tidak dialirkan ke NADP tetapi Elektron yang tereksitasi tidak dialirkan ke NADP tetapi kembali ke fotosistem I melalui sitokrom B6, sitokrom f, dan kembali ke fotosistem I melalui sitokrom B6, sitokrom f, dan plastosianin, dan diterima oleh klorofil P700 yang terionisasi plastosianin, dan diterima oleh klorofil P700 yang terionisasi sehingga klorofil menjadi normal kembali.sehingga klorofil menjadi normal kembali.

Jalur siklik hanya menghasilkan ATP.Jalur siklik hanya menghasilkan ATP.

3.3. Fotofosforilasi: proses sintesis ATP dari ADP dan Fospat berenergi Fotofosforilasi: proses sintesis ATP dari ADP dan Fospat berenergi tinggi yang terangkai dengan rantai transpor elektron baik melalui tinggi yang terangkai dengan rantai transpor elektron baik melalui jalur siklik atau non siklik. Terdiri atas fotofosforilasi siklik dan non jalur siklik atau non siklik. Terdiri atas fotofosforilasi siklik dan non siklik.siklik.

Reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH yang akan Reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH yang akan berguna pada reaksi gelap. Dan juga dihasilkan gas Oberguna pada reaksi gelap. Dan juga dihasilkan gas O2 2

dari fotolisis air.dari fotolisis air.

• Klorofil a adalah pigmen yang Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terangdalam reaksi terang

• Pigmen lain menambahkan Pigmen lain menambahkan energi ke klorofil a energi ke klorofil a

• Penyerapan cahaya Penyerapan cahaya meningkatkan elektron ke meningkatkan elektron ke orbital energi yang lebih tinggi orbital energi yang lebih tinggi

Klorofil aKlorofil a

• Klorofil tereksitasi oleh cahayaKlorofil tereksitasi oleh cahaya• Saat pigmen menyerap cahayaSaat pigmen menyerap cahaya

– Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabilKlorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil

Excitedstate

Ener

gy o

f ele

ction

Heat

Photon(fluorescence)

Chlorophyllmolecule

GroundstatePhoton

e–

FotosistemFotosistem

• Kumpulan pigmen dan Kumpulan pigmen dan protein yang berasosiasi protein yang berasosiasi dengan membran dengan membran tilakoid yang memanen tilakoid yang memanen energi dari elektron energi dari elektron yang tereksitasi yang tereksitasi

• Energi yang ditangkap Energi yang ditangkap ditransfer antara ditransfer antara molekul fotosistem molekul fotosistem sampai mencapai sampai mencapai molekul klorofil pada molekul klorofil pada pusat reaksipusat reaksi

• Pada pusat reaksi terdapat Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul2 molekul– Klorofil Klorofil aa– Akseptor elektron primerAkseptor elektron primer

• Pusat reaksi klorofil Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron reduksi akseptor elektron primer primer

• Terdapat fotosistem I dan Terdapat fotosistem I dan IIII

• Membran tilakoidMembran tilakoid– Terdapat 2 tipe Terdapat 2 tipe

fotosistem yaitu fotosistem yaitu fotosistem I dan IIfotosistem I dan II

Aliran elektronAliran elektron• Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor

elektron primerelektron primer• Kedua jalurKedua jalur

– Dimulai dengan penangkapan energi fotonDimulai dengan penangkapan energi foton– Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk

kemiosmosiskemiosmosis• Aliran elektron nonsiklikAliran elektron nonsiklik

– Menggunakan fotosistem II dan IMenggunakan fotosistem II dan I– Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron

yang didonasikan oleh airyang didonasikan oleh air– Mensintesis ATP dan NADPHMensintesis ATP dan NADPH

– Donasi elektron mengkonversi air ODonasi elektron mengkonversi air O22 dan 2H dan 2H++

• Aliran elektron siklikAliran elektron siklik– Hanya menggunakan fotosistem IHanya menggunakan fotosistem I– Elektron dari fotosistem I di-recycleElektron dari fotosistem I di-recycle– Mensintesis ATPMensintesis ATP

Menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigenMenghasilkan NADPH, ATP, dan oksigenAliran Nonsiklik

Aliran siklikAliran siklik– Hanya fotosistem I yang digunakanHanya fotosistem I yang digunakan– Hanya ATP yang dihasilkanHanya ATP yang dihasilkan

Reaksi terang dan kemiosmosis:Reaksi terang dan kemiosmosis:

Organisasi membran tilakoidOrganisasi membran tilakoid

LIGHTREACTOR

NADP+

ADP

ATP

NADPH

CALVINCYCLE

[CH2O] (sugar)STROMA(Low H+ concentration)

Photosystem II

LIGHT

H2O CO2

Cytochromecomplex

O2

H2O O21

1⁄2

2

Photosystem ILight

THYLAKOID SPACE(High H+ concentration)

STROMA(Low H+ concentration)

Thylakoidmembrane

ATPsynthase

PqPc

Fd

NADP+

reductase

NADPH + H+

NADP+ + 2H+

ToCalvincycle

ADP

PATP

3

H+

2 H++2 H+

2 H+

Reaksi GelapReaksi GelapReaksi gelap merupakan reaksi pengikatan/fiksasi Reaksi gelap merupakan reaksi pengikatan/fiksasi

COCO2 2 oleh RuBP (Ribulosa Biposfat) untuk oleh RuBP (Ribulosa Biposfat) untuk mensintesis glukosa dan berlangsung di stroma. mensintesis glukosa dan berlangsung di stroma. Reaksi gelap terdiri atas tiga bagian utama Reaksi gelap terdiri atas tiga bagian utama yaitu:yaitu:

1.1. Karboksilasi: pengikatan RuBP (5C) oleh COKarboksilasi: pengikatan RuBP (5C) oleh CO2 2

untuk membentuk 2 molekul PGA (Posfo untuk membentuk 2 molekul PGA (Posfo gliseric, 3C)gliseric, 3C)

2.2. Reduksi: PGA (3C) direduksi oleh NADPH Reduksi: PGA (3C) direduksi oleh NADPH menjadi PGAL (Posfo gliseral dehid, 3C). Dua menjadi PGAL (Posfo gliseral dehid, 3C). Dua molekul PGAL akan membentuk satu molekul molekul PGAL akan membentuk satu molekul glukosa (6C).glukosa (6C).

3.3. Regenerasi: pembentukan kembali RuBPRegenerasi: pembentukan kembali RuBPJadi reaksi gelap menghasilkan senyawa glukosa, Jadi reaksi gelap menghasilkan senyawa glukosa,

ADP, RuBP, dan NADP.ADP, RuBP, dan NADP.

Siklus Calvin menggunakan ATP dan Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CONADPH untuk mengkonversi CO22 menjadi gulamenjadi gula

• Siklus calvin Siklus calvin – Terjadi di stromaTerjadi di stroma

• Siklus Calvin memiliki 3 tahapSiklus Calvin memiliki 3 tahap– Fiksasi karbonFiksasi karbon– ReduksiReduksi

– Regenerasi akseptor CORegenerasi akseptor CO22

Siklus CalvinSiklus Calvin

(G3P)(G3P)

InputInput(Entering one(Entering one

at a time)at a time)COCO22

33

RubiscoRubisco

Short-livedShort-livedintermediateintermediate

3 P3 P PP

3 P3 P PP

Ribulose bisphosphateRibulose bisphosphate(RuBP)(RuBP)

PP

3-Phosphoglycerate3-Phosphoglycerate

PP6 P6 P

66

1,3-Bisphoglycerate1,3-Bisphoglycerate

6 NADPH6 NADPH

6 NADPH6 NADPH++

6 P6 P

PP66

Glyceraldehyde-3-phosphateGlyceraldehyde-3-phosphate(G3P)(G3P)

6 ATP6 ATP

3 ATP3 ATP

3 ADP3 ADP CALVINCALVINCYCLECYCLE

PP55

PP11G3PG3P

(a sugar)(a sugar)OutputOutput

LightLightHH22OO COCO22

LIGHTLIGHTREACTIONREACTION

ATPATP

NADPHNADPH

NADPNADP++

ADPADP

[CH[CH22O] (sugar)O] (sugar)

CALVINCALVINCYCLECYCLE

OO22

6 ADP6 ADP

Glucose andGlucose andother organicother organiccompoundscompounds

Phase 1: Carbon fixationPhase 1: Carbon fixation

Phase 2:Phase 2:ReductionReduction

Phase 3:Phase 3:Regeneration ofRegeneration ofthe COthe CO2 2 acceptoracceptor(RuBP)(RuBP)

Siklus Siklus Calvin Calvin

• Dimulai dari CODimulai dari CO22 dan dan

menghasilkan menghasilkan Glyceraldehyde 3-Glyceraldehyde 3-phosphatephosphate

• Tiga bagian siklus Calvin Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk menghasilkan 1 produk molekulmolekul

• Tiga tahapTiga tahap– Fiksasi karbonFiksasi karbon– Reduksi CO2Reduksi CO2– Regenerasi RuBPRegenerasi RuBP

1 Sebuah molekul CO2 Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi inorganiknya menjadi molekul organik molekul organik (fixation) melalui (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate (ribulose bisphosphate atau RuBP). atau RuBP). – Dikatalisasi oleh enzim Dikatalisasi oleh enzim

RuBP carboxylase RuBP carboxylase (Rubisco). (Rubisco).

• Bentuk gula 6C pecah Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-menjadi 3-phosphoglyceratephosphoglycerate

2 Tiap molekul 3-Tiap molekul 3-phosphoglycerate phosphoglycerate menerima tambahan menerima tambahan grup fosfat grup fosfat membentuk 1,3-membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate Bisphosphoglycerate (fosforilasi (fosforilasi ATPATP))

• NADPH dioksidasi NADPH dioksidasi dan elektron yang dan elektron yang ditransfer ke 1,3-ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate Bisphosphoglycerate memecah molekul memecah molekul dengan tereduksi dengan tereduksi menjadi menjadi Glyceraldehyde 3-Glyceraldehyde 3-phosphatephosphate

3 Tahap terakhir Tahap terakhir dari siklus ini dari siklus ini adalah regenerasi adalah regenerasi RuBPRuBP

• Glyceraldehyde 3-Glyceraldehyde 3-phosphate phosphate dikonversi menjadi dikonversi menjadi RuBP melalui RuBP melalui sebuah seri reaksi sebuah seri reaksi yang melibatkan yang melibatkan fosforilasi molekul fosforilasi molekul oleh ATPoleh ATP

• Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasiTanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasi

– dengan cara menggabungkan COdengan cara menggabungkan CO22 ke dalam senyawa ke dalam senyawa

empat karbon di sel mesofilempat karbon di sel mesofil

• Senyawa empat karbon tersebutSenyawa empat karbon tersebut– Dieksport ke sel berkas pembuluh, dimana CO2 Dieksport ke sel berkas pembuluh, dimana CO2

dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvindilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin

Tanaman C4Tanaman C4

• Anatomi daun CAnatomi daun C44 dan jalur C dan jalur C44

COCO22

Mesophyll cellMesophyll cell

Bundle-Bundle-sheathsheathcellcell

VeinVein(vascular tissue)(vascular tissue)

PhotosyntheticPhotosyntheticcells of Ccells of C44 plant plantleafleaf

StomaStoma

MesophyllMesophyllcellcell

CC44 leaf anatomy leaf anatomy

PEP carboxylasePEP carboxylase

Oxaloacetate (4 C)Oxaloacetate (4 C) PEP (3 C)PEP (3 C)

Malate (4 C)Malate (4 C)

ADPADP

ATPATP

Bundle-Bundle-SheathSheathcellcell COCO22

Pyruate (3 C)Pyruate (3 C)

CALVINCALVINCYCLECYCLE

SugarSugar

VascularVasculartissuetissue

COCO22

• Tanaman CAMTanaman CAM– Membuka stomatanya pada malam hari, Membuka stomatanya pada malam hari,

menggabungkan COmenggabungkan CO22 ke dalam asam organik ke dalam asam organik

• Selama siang hari, stomata tertutupSelama siang hari, stomata tertutup

– COCO22 dilepaskan dari asam organik untuk dilepaskan dari asam organik untuk

digunakan dalam siklus Calvindigunakan dalam siklus Calvin

Tanaman CTanaman CAMAM

• Jalur CAM mirip dengan jalur CJalur CAM mirip dengan jalur C44

Spatial separation of Spatial separation of steps. steps. In CIn C44 plants, plants, carbon fixation and the carbon fixation and the Calvin cycle occur in Calvin cycle occur in differentdifferenttypes of cells.types of cells.

(a)(a) Temporal separation of Temporal separation of steps. steps. In CAM plants, In CAM plants, carbon fixation and the carbon fixation and the Calvin cycle occur in the Calvin cycle occur in the same cellssame cellsat different times.at different times.

(b)(b)

PineapplePineappleSugarcaneSugarcane

Bundle-Bundle-sheath cellsheath cell

Mesophyll CellMesophyll Cell

Organic acidOrganic acid

CALVINCALVINCYCLECYCLE

SugarSugar

COCO22 COCO22

Organic acidOrganic acid

CALVINCALVINCYCLECYCLE

SugarSugar

CC44 CAMCAM

COCO22 incorporated incorporatedinto four-carboninto four-carbonorganic acidsorganic acids(carbon fixation)(carbon fixation)

NightNight

DayDay

11

22 Organic acidsOrganic acidsrelease COrelease CO22 to toCalvin cycleCalvin cycle

Faktor-faktor yang Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesismempengaruhi fotosintesis

Adapun faktor yang memengaruhi fotosintesis terbagi Adapun faktor yang memengaruhi fotosintesis terbagi menjadi dua faktor antaramenjadi dua faktor antara lain:lain:

a. Faktor internala. Faktor internal· Kandungan klorofil· Kandungan klorofil· Morfologi dan anatomi daun· Morfologi dan anatomi daun· Enzim fotosintesis· Enzim fotosintesis· Pengendalian genetic· Pengendalian genetic· Umur daun· Umur daun· Kebutuhan fotosintat· Kebutuhan fotosintat

b. Fab. Fakktor eksternalnyator eksternalnya· CO· CO22 dilingkungan dilingkungan· Cahaya· Cahaya· Suhu· Suhu· Air· Air· O· O22

· nutrisi· nutrisi

KemosintesisKemosintesisKemosintesis merupakan proses sintesis senyawa organik Kemosintesis merupakan proses sintesis senyawa organik

(glukosa) dengan menggunakan energi hasil oksidasi (reaksi (glukosa) dengan menggunakan energi hasil oksidasi (reaksi kimia eksergonik). Organisme yang melakukan kemosintesis kimia eksergonik). Organisme yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof, misalnya bakteri nitrit (Nitrosomonas, disebut kemoautotrof, misalnya bakteri nitrit (Nitrosomonas, Nitrosococcus), bakteri nitrat (Nitrobacter), bakteri besi, Nitrosococcus), bakteri nitrat (Nitrobacter), bakteri besi, bakteri belerang, dsb.bakteri belerang, dsb.

Kemosintesis merupakan contoh Kemosintesis merupakan contoh reaksi anabolisme selain fotosintesis. Kemosintesis adalah reaksi anabolisme selain fotosintesis. Kemosintesis adalah konversi biologis satu molekul karbon atau lebih (biasanya konversi biologis satu molekul karbon atau lebih (biasanya karbon dioksida atau metana), senyawa nitrogen dan karbon dioksida atau metana), senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya gas menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya gas hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi, daripada cahaya matahari, seperti pada fotosintesis. energi, daripada cahaya matahari, seperti pada fotosintesis. Dalam penjelasan yang lebih sederhana, kemosintesis Dalam penjelasan yang lebih sederhana, kemosintesis adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan pada reaksi ini adalah energi yang kimia yang digunakan pada reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi oksidasi. dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi oksidasi.

Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof. Kemampuan melakukan kemosintesis kemoautotrof. Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme, hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme, misalnya bakteri belerang nonfotosintetik (misalnya bakteri belerang nonfotosintetik (ThiobacillusThiobacillus) ) dan bakteri nitrogen (dan bakteri nitrogen (NitrosomonasNitrosomonas dan  dan NitrosococcusNitrosococcus). ). Banyak mikroorganisme di daerah laut dalam Banyak mikroorganisme di daerah laut dalam menggunakan kemosintesis untuk memproduksi menggunakan kemosintesis untuk memproduksi biomassa dari satu molekul karbon. Dua kategori dapat biomassa dari satu molekul karbon. Dua kategori dapat dibedakan. Pertama, di tempat yang jarang tersedia dibedakan. Pertama, di tempat yang jarang tersedia molekul hidrogen, energi yang tersedia dari reaksi molekul hidrogen, energi yang tersedia dari reaksi antara CO2 dan H2 (yang mengawali produksi metana, antara CO2 dan H2 (yang mengawali produksi metana, CH4) dapat menjadi cukup besar untuk menjalankan CH4) dapat menjadi cukup besar untuk menjalankan produksi biomassa. Kemungkinan lain, dalam banyak produksi biomassa. Kemungkinan lain, dalam banyak lingkungan laut, energi untuk kemosintesis didapat dari lingkungan laut, energi untuk kemosintesis didapat dari reaksi antara O2 dan substansi seperti hidrogen sulfida reaksi antara O2 dan substansi seperti hidrogen sulfida atau amonia. Pada kasus kedua, mikroorganisme atau amonia. Pada kasus kedua, mikroorganisme kemosintetik bergantung pada fotosintesis yang kemosintetik bergantung pada fotosintesis yang berlangsung di tempat lain dan memproduksi O2yang berlangsung di tempat lain dan memproduksi O2yang mereka butuhkan. mereka butuhkan.

• Reaksi kemosintesis pada bakteri belerang Reaksi kemosintesis pada bakteri belerang berlangsung sebagai berikut.berlangsung sebagai berikut.

• Bakteri nitrogen,Bakteri nitrogen, sepertiseperti NitrosomonasNitrosomonas dandan NitrosococcusNitrosococcus memperolehmemperoleh energi hasil dengan energi hasil dengan cara mengoksidasi NHcara mengoksidasi NH33 yang telah bereaksi yang telah bereaksi dengan COdengan CO22 dan membentuk amonium karbonat  dan membentuk amonium karbonat ((NH((NH44))22COCO33).).

• Jenis bakteri lain yang mampu melaksanakan Jenis bakteri lain yang mampu melaksanakan kemosintesis antara lain kemosintesis antara lain NitrobacterNitrobacter. Bakteri ini . Bakteri ini mampu mengoksidasi senyawa nitrit dalam mampu mengoksidasi senyawa nitrit dalam mediumnya. Hasilnya adalah senyawa nitrat dan mediumnya. Hasilnya adalah senyawa nitrat dan membebaskan energi yang akan dipergunakan membebaskan energi yang akan dipergunakan untuk menyintesis senyawa organik.untuk menyintesis senyawa organik.

SEKIANSEKIAN

Atas perhatiannya diucapkanAtas perhatiannya diucapkan

Terima KasihTerima KasihSalam hangat...Salam hangat...

Salam Super...Salam Super...

MMuhammaduhammad Ikhwan Ikhwan NajmiNajmi

Kelas XII IPA 1Kelas XII IPA 1

SMA Negeri 2 Palangka RayaSMA Negeri 2 Palangka Raya

!_one!_one