Slide 1

OLEH :RIZKA AMALIA & SITI MASTURAFOTOSINTESIS DAN RESPIRASIFOTOSINTESIS suatu proses dimana karbondioksida diubah menjadi karbohidrat yang berlangsung dalam keadaan ada cahaya dan oleh semua organisme yang berklorofil2 Fase dalam Fotosintesis :1.Fase cahaya : Reaksi ini berlangsung di grana dan membutuhkan cahaya. Energi matahari ditangkap oleh pigmen penyerap cahaya dan diubah menjadi bentuk energi kimia, yaitu ATP dan senyawa pereduksi, yaitu NADPH. Atom hidrogen dari molekul H2O dipakai untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH dan O2 dilepaskan sebagai hasil sampingan reaksi fotosintesis. Reaksi juga dirangkaikan dengan reaksi pembentukan ATP dari ADP dan Pi2.Fase gelap : Reaksi ini berlangsung di stroma dan sering kali disebut reaksi gelap, karena reaksi ini dapat berlangsung tanpa adanya cahaya, walaupun tidak harus berlangsung dalam keadaan gelap. Hal ini disebabkan karena enzim-enzim stroma kloroplas tidak membutuhkan cahaya untuk aktivitasnya, tetapi membutuhkan ATP dan NADPH2

Fase CahayaDonor Elektron pada Reaksi Cahaya FotosintesisA.Pembangkitan NADPH dan ATP oleh Aliran Elektron Non-SiklikFotofosforilasi non siklik : aliran elektron mengambil jalan dalam bntuk non siklik. Energi cahaya yang menjalankan elektron, perubahan ADP menghasilkan ATPRute non-siklik : 1. menerima elektron P700 dan melewatkannya ke NADP+, berfungsi sebagai rantai transport elektron antara, sebagai sistem evolusi oksigen, yang mengambil elektron dari air dan melakukannya kepada P680NADP : suatu sistem redoks dengan dua elektron, sepasang elektron harus bergerak di sepanjang rantai transport elektron, yang diharapkan diperoleh dari dua P700 yang telah tereksitasi sebagai hasil proses absorpsi dan transfer energi dari dua foton oleh molekul pigmen dari dua antena PS IRantai Transport Elektron Intermediet Untuk menjaga agar proses fotofosforilasi non siklik tetap berlangsung, maka P700 masing masing harus menerima elektron untuk mereduksi Tujuan dari rantai Transport Elektron Intermediet adalah untuk pembangkitan ATP oleh suatu proses yang sama berlangsung pada mitokondria. Fungsi dari PS II untykmendorong elektron dari potensial air sampai mencapai potensial yang cukup negatif untuk membiarkannya memasuki bagian atas dari rantai transport elektron Intermediet

Sistem Evolusi Oksigen= dimulai oleh adanya dua molekul P680 yang masing-masing menyumbangkan elektronnya terhadap Q dan menjadi radikal kation bebas P680.Prosesnya: proton pertama akan menghasilkan Z+, kedua Z2+ , ketiga Z3+ , dan keempat Z4+ , setelah itu baru molekul O2 akan terevolusi. Absorpsi dari keempat foton oleh PS II akan membawa kepada suatu pembentukan 4 molekul yaitu cythokrom yang tereduksi, Z4+ , P680, QAliran Elektron Siklik-Aliran elektron siklik disekitar PS I dapat dihasilkan secara buatan dengan bantuan dari sistem redoks tambahan. Sistem redoks tsb akan direduksi bila cahaya diabsorpsi oleh PS I. -Sistem redoks yang dapat menginduksi aliran siklik buatan ini dapat dibagi kedalam tiga kelas berdasarkan bagaimana cara mereduksi P700. Kelas pertama adalah mereduksi plastoquinon, kelas kedua yang mereduksi plastocyanin kemudian P700 dan kelas ketiga yang mereduksi P700 langsung-Pada aliran elektron siklik terdapat siklus I yang melibatkan hubungan membran tylakoid dalam kaitannya dengan PS I dan siklus II yang memperlihatkan aliran elektron pada keadaan spesial disekitar PS II. Fungsi dari fotofosforilasi adalah dalam menghasilkan ATP yang siklik diperlukan baik oleh siklik proses siklik maupun non siklik

E.Pereaksi-pereaksi yang Mempengaruhi Aliran Elektron Fotosintetik

Aliran elektron fotosintetik pada tumbuhan dipengaruhi oleh keberadaan pereaksi-pereaksi tertentu. Terdapat tiga kelas pereaksi yang dapat mempengaruhi yaitu: 1. pereaksi yang dapat berfungsi sebagai akseptor elektron, 2. pereaksi yang dapat berfungsi donor elektron, 3. pereaksi yang dapat berfungsi mengganggu aliran elektronSenyawa yang termasuk kelas 1 : methyl viologen, benzyl viologen, anthraquinona-2-sulfonat, dan diaminodurena. Kelas 2 : hidroquinona, hidroxilamina, fenilenediamina, difenilkarbazida, dan ion-ion mangan. Kelas 3 : 2-fosfoadenosin difosfat ribosa, disalisidenapropanadiamina, 2,5-dibromo-3-metil-6-isopropil-p-benzoquinonaFase GelapA.Variasi Mekanisme dari Fase Gelap FotosintesisPada fase gelap fotosintesis pyridina nukleotida tereduksi dan ATP yang dihasilkan pada fase cahaya digunakan untuk mengubah CO2 menjadi karbohidratB.Siklus Calvin (Alur C3)-Mekanisme dari Siklus Calvin Berlangsung di dalam stroma Memfiksasi CO2 dan mereduksi karbon yang terfiksasi menjadi karbohidrat dalam bentuk Gliserida - 3 - Phosfat (G-3-P) Menggunakan ATP sebagai sumber energi Menggunakan NADPH sebagai tenaga pereduksi ATP dan NADPH merupakan hasil dari reaksi terang Terdiri dari tiga tahapan : 1) Fiksasi Karbon 2) Reduksi 3) Regenerasi RuBP (akseptor CO2 )TIGA FASE SIKLUS CALVIN : 1) Fiksasi karbon Fiksasi molekul CO2 oleh RuBP Melibatkan enzim RuBP Karboksilase (rubisco) Menghasilkan dua molekul gula 3-fosfogliserat (3-PGA) Ada tiga mekanisme : C3 , C4 , dan CAM 2) Reduksi Penambahan gugus fosfat dari ATP ke 3-fosfogliserat menjadi 1,3-difosfogliserat (1,3-PGA) Reduksi 1,3-difosfogliserat (1,3-PGA) menjadi Gliserida-3- Phospat (G3P) oleh sepasang elektron dari NADPH Membutuhkan 6 ATP dan 6 NADPH Hasilnya berupa G3P 3) Regenerasi RuBP (akseptor CO2) Mengubah G3P menjadi RuBP Membutuhkan 3 ATPStoikiometri dari Siklus CalvinBerdasarkan siklus calvin bila dimasukkan 6 mol CO2, maka diperlukan 6 molekul Ru-1,5-diP untyk bekerja sebagai akseptor dan mungkin menghasilkan 12 molekul 3-PGA. Molekul 3-PGA ini akandifosforilasi dengan bantuan 12 ATP untuk membentuk 12 molekul 1,3-di PGA.. Molekul 1,3 PGA kemudian direduksi menjadi 12 molekul3-PGAId dengan menggunakan 12 molekul NADPH dalam prosesnya.Senyawa 3-PGAId digunakan dalam siklus dengan 5 molekul 3-PGAId akan dikonversi menjadi 5 molekul di HOcP, 3 molekul 3-PGAId akan bergabung dengan 3 dari 5 molekul di HOAcP dan menghasilkan 3 molekul F-1,6-diP

Secara reaksi keseluruhan untuk setiap molekul CO2 digunakan, diperlukan 2 molekul NADPH dan 3 molekul ATP.C.Alur C4 Fotosintesis spesies Graminae, beberapa spesies Cyperaceae, dan beberapa spesies dari famili Dicotyledone, aizoaceae, amaranthaceae, chenopodoceae, compositae, Euphorbiaceae, Nyctaginacea, Portulaoaceae, dan Zygophyllaceae.Tumbuh secara optimal pada keadaan intensitas cahaya tinggi dan suhu siang hari berkisar 30-35C. Ciri dari kelompok alur C4 :Laju fotosintesis tinggi /40-80 mg CO2 terikat per dm2 luas daun per jamLaju pertumbuhan tinggi/ 4-5g bahan kering diproduksi per dm2 dari luas permukaan daun per hariLaju fotorespirasi rendahLaju kehilanganair rendah dibandingkan dengan jumlah air yang terbentukMempunyai struktur daun yang tidak biasaD.Metabolisme Asam Crassulacean (CAM)

Tumbuhan CAM mempunyai ciri-ciri sbb :1.stomatanya terbuka selama malam hari dan tertutup pada siang hari2.CO2 difiksasi selama jam-jam gelap dalam sel yang berisi kloroplas dari daun fotosintetik atau jaringan batang dan pada saat itu sejumlah tertentu asam malat akan disintesis.3.asam malat akan disimpan dalam vakuola besar yang dicirikan oleh sel dari tumbuhan CAM4. siang hari asam malat dikarboksilasi dan menghasilkan CO2 yang kemudian diubah menjadi sukrosa dan glukan tersimpan oleh dorongan cahaya, dari fotosintesis C3, 5.selama periode gelap beberapa dari glukan tersimpan yang ada di dalam sel di katabolisme untuk menyediakan suatu molekul akseptor untuk reaksi CO2 fiksasi dalam gelap.

RESPIRASIADALAH PROSES BIOLOGI SENYAWA ORGANIK TERREDUKSI DIMOBILISASI KEMUDIAN DIOKSIDASI SECARA TERKENDALIDIHASILKAN ATPATP MERUPAKAN SENYAWA ENERGI TINGGI YG SEGERA DAPAT DIGUNAKAN DALAM PROSES HIDUP(SINTESIS, GERAK, TRANSPOR, ABSORPSI, DSB)PEMBAKARANPEROMBAKAN IKATAN MOLEKUL YG TIDAK TERKENDALI, SEKALIGUS DAN MENYELURUH(SEMUA ENERGI KELUAR DALAM BENTUK PANAS DAN NYALA) TAHAP PELEPASAN ENERGI KIMIAOKSIDASI2. PEROMBAKAN MOLEKUL3. PEMINDAHAN ENERGI (FOSFORILASI)GULA + O2OKSIDASI DI MITOKHONDRIAC02 + H2OA~ P~ P +PiA ~ P~ P~ PATPREAKSI PERLU ENERGICA+B2000-3000 K/MOL5000-8000 K/MOL8000-12000 K/MOLMOLEKUL ORGANIKINTERMEDIATCO2DONOR H + O2H2OADP + PiATPGLIKOLISISPEROMBAKAN 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) REAKSI KIMIA RESPIRASI

GLIKOLISIS2 GLISERALDEHID 3 P2 AS. 1,3 BIFOSFO GLISERALDEHID2 AS. 3 FOSFO GLISERAT2 AS. 2 FOSFO GLISERAT2 AS. 2 FOSFO ENOL PIRUVAT2 AS. 2 PIRUVATGLISERALDEHID P DEHIDROGEASE2 NAD2 NADH22 H3PO42 ADP2 ATPFOSFOGLISERAT KINASE+Mg2+H2OFOSFOGLISERAT MUTASEENOLASEPIRUVAT KINASE+ Mg2+GLUKOSEGLUKOSE-6-PFRUKTOSE-6-PDIHIDROKSI ASETON P2 GLISERALDEHID 3 PHEKSOKINASE + Mg 2+FRUKTOSE FOSFAT KINASE + Mg 2+FRUKTOSE FOSFAT ISOMERASEFRUKTOSE-1,6-PATPADPTRIOSE P ISOMERASEATPADPFASE PERSIAPANFASE REDOKS1234657892 ADP2 ATPNERACA ENERGIFASE PERSIAPAN MENGGUNAKAN 2 ATP (LANGKAH 1 DAN 3)FASE REDOKS DIHASILKAN 4 ATP (LANGKAH 6 & 9 MASING-MASING 2)DIHASILKAN 2 NADH SETARA 6 ATPAS PIRUVATANAEROBFERMENTASIAEROBRESPIRASIAS PIRUVAT KE MITOKHONDRIAAs. PiruvatCH3 - C - HOAset aldehidCO2CH3 CH2OHEtanolNADNADH2CH3 CH - COOHOHNADH2NADAs LaktatDAUR KREBS

MEMBRAN LUARMEMBRAN DALAM MELEKUK SEBAGAI KRISTATERMINAL TEMPAT OKSIDASI TERSELENGGARAMATRIKS BERUPA LARUTAN MENGANDUNG BERBAGAI ENZIMMITOKHONDRIA

Asam piruvat CO2 NAD+ NADH2 2e- H+ Asetil KoA Koenzim A Asam sitrat NAD+ NADH2 2e- H+ CO2 Asam ketoglutarat 2e- H+ NAD+ NADH2 Asam oksalo asetat - 2eH+ FAD FADH222e- H+ NAD+ NADH2 CO2Asam suksinatAsam malatGTPGDPATPADPA51234

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

ATPTahap 2. Daur KREBS Membran luar Membran dalam Tahap 1. GLIKOLISIS (di sitosol) Kompartemen dalam Kompartemen luar (matriks) NADHSitosolAs. PiruvatCO2Asetil-KoANADHKrebs2CO2NADHFADH2Membran dalam MatriksMitokhondriaGlukoseAs. PiruvatADP+PNADHKrebsNADHNAD+ATP sintaseOksigenH2OTahap 3 Sistem transpor elektron & khemiosmosisADP+PATPPori protonH+H+H+H+H+SitosolSistem transpor elektronHASIL ENERGILANGKAH A, 1 NADH2 SETARA DG 3 ATPLANGKAH 2, 1 NADH2 SETARA DG 3 ATPLANGKAH 3, 1 NADH2 & 1 ATP SETARA 4 ATPLANGKAH 4, 1 FADH2 SETARA DG 2 ATP LANGKAH 5, 1 NADH2 SETARA DG 3 ATP 15 ATP15 ATP DARI 1 MOL AS. PIRUVAT DG DEMIKIAN 1 MOL GLUKOSE DIHASILKAN ATP 1, DR KREBS + 29, DR FOKS + 8, DR GLIKOLISISEFISIENSI EKSTRAKSI ENERGIRESPIRASI AEROBIK 55%RESPIRASI ANEROBIK 12%LINTASAN PENTOSE FOSFATLINTASAN SELAIN GLIKOLISIS DAN KREBS UNTUK MEMPEROLEH ENERGI GLUKOSE + NADP+ RIBOSE + CO2 + NADPHLINTASAN INI BERJALAN BILA LINTASAN GLIKOLISIS TERHALANGFUNGSINADPH MELALUI MITOKHONDRIA ENERGI SELAIN ITU SEBAGAI DONOR ELEKTRON BEBERAPA REAKSI BIOSINTETIKTERBENTUK SENYAWA 4 KARBON (ERITROSE 4 P) YG PENTING UTK MEMBENTUK SENYAWA FENOLAT (ANTOSIANIN DAN LIGNIN) RIBOSE 5 P SEBAGAI PREKURSOS RIBOSE DAN DEOKSI RIBOSE (RNA/DNA) MERUPAKAN KOMPONEN PENTING BEBERAPA KOENZIM, AS NUKLEAT, DAN ATP

RESPIRATORY QUOTIENT (RQ)VOL EVOLUSI CO2VOL PENGGUNAAN O2SEBAGAI PENDUGA ENERGI YANG TERPAKAI DALAM SUATU PROSES RESPIRASI C6H12O6 + 6 O2 6 H2O + 6 CO2 RQ = 6 C02/6 O2 = 1,0C18H34O2 + 25,5 O2 17 H2O + 18 CO2 RQ = 18 C02/25,5 O2 = 0,71C4H4O5 + 2,5 O2 2 H2O + 4 CO2 RQ = 4 C02/2,5 O2 = 1,6GULAAS OLEATAS OKSALO ASETATRQ PADA BERBAGAI ORGAN TUMBUHAN DAUN BERBAGAI SPESIES 1,5 BIJI SEDANG BERKECAMBAH PADA LEGUME 1,0 PADA BIJI KAYA LEMAK 0,71METODE TERSEBUT PERLU PERHATIAN DUA SUBSTRAT DAPAT DIROMBAK SECARA BERSAMAAN KONDISI LINGKUNGAN PERBEDAAN POTENSI KELARUTAN DAN KECEPATAN DIFUSI CO2 DAN O2 FAKTOR BERPERAN DALAM PROSES RESPIRASI INTERNAL EKSTERNAL (LINGKUNGAN) INTERNAL JENIS SPESIES, TIPE PERTUMBUHAN, TIPE DAN UMUR ORGAN SPESIFIKLAJU REPIRASI INDIVIDU TUMBUHAN LEBIH RENDAH DARIPADA BINATANG, SEDANGKAN PADA TINGKAT JARINGAN SAMAAKIBAT DARIBANYAK BAGIAN TUMBUHAN TIDAK MENGANDUNG MITOKHONDRIA (VAKUOLE DAN DINDING SEL) SAAT FOTOSINTESIS MAKSIMUM, LAJU RESPIRASI PADA ORGAN BERWARNA HIJAU JAUH LEBIH RENDAH (1/6 1/20) DIASUMSIKAN BAHWA LAJU FOTORESPIRASI MENCAPAI 20- 40% LAJU FOTOSINTESIS BRUTOSECARA UMUM 30-60% HASIL FOTOSINTESIS HILANG DALAM PROSES RESPIRASI JARINGAN DAN ORGAN MEMILIKI LAJU RESPIRASI BERBEDA TERGANTUNG AKTIVITAS METABOLIK UMUR LAJU PERTUMBUHAN SETIAP ORGAN KETERSEDIAAN SUBSTRAT SUBSTRAT (PATI, GULA, ATAU FRUKTAN) DALAM SEL/JARINGAN/ORGAN RENDAH LAJU RESPIRASI JUGA RENDAH EKSTERNAL OKSIGEN LAJU REPIRASI SANGAT RENDAH BILA O2 UDARA DIBAWAH 5% ATAU DALAM JARINGAN 2-3% (LIHAT RESPIRASI ANAEROB/FERMENTASI) SUHU Q10 PADA SUHU 5-25C ANTARA 2,0 SAMPAI 2,5 PENINGKATAN LAJU RESPIRASI MAKIN RENDAH PADA SUHU 30 35C LAJU REPIRASI MAKIN RENDAH PADA SUHU 40C TUMBUHAN DAERAH TROPIK 70-80% FOTOSINTAT HILANG DALAM PROSES RESPIRASI KONSENTRASI CO2 PENINGKATAN CO2 UDARA (0,03%) BARU MENGHAMBAT RESPIRASI BILA MENINGKAT MENJADI 3-5%