fotosintesis - · pdf fileadaptasi fotosintet ik fotosintes is dan global warming. ......

4/18/2015

1

FOTOSINTESIS

BY :I GEDE

SUDIRGAYASA

FOTOSINTESIS

REAKSITERANG

SIKLUSCALVIN

ADAPTASIFOTOSINTET

IK

FOTOSINTESIS DAN

GLOBALWARMING

4/18/2015

2

• FOTOSINTESIS MERUPAKAN PROSES YANGMENGUBAH ENERGI MATAHARI MENJADIENERGI KIMIA• SECARA LANGSUNG MAUPUN TIDAK

LANGSUNG, FOTOSINTESIS MENYEDIAKANMAKANAN BAGI HAMPIR SELURUHKEHIDUPAN DI DUNIA• TUMBUHAN DAN ORGANISME AUTOTROF

LAINNYA MERUPAKAN PRODUSEN BIOSFER• HAMPIR SELURUH TUMBUHAN

MERUPAKAN FOTOAUTOTROF,MENGGUNAKAN ENERGI SINAR MATAHARIUNTUK MEMBUAT MOLEKUL ORGANIK• ORGANISME HETEROTROF MERUPAKAN

KONSUMEN BIOSFER, TIDAK MAMPUMEMBUAT MAKANAN MEREKA SENDIRI

The biosphere

EcosystemsTissues

Organs andorgan systems

Communities

Populations

Organisms

OrganellesCells

Atoms

Molecules

4/18/2015

3

Hewan memakanDaun dan buahDari tumbuhan

Daun mengambilKarbon dioksidaDan melepaskanoksigen

Sinar matahari

CO2

O2

Siklusnutrisikimia

Daun gugur ketanah dan diuraiOleh mikroorganisme, yang mengembalikanmineral ke tanah

Air dan mineral tanahdiserap olehtumbuhanmelaluiakarnya

Daun menyerapSinar matahari

(a) Tumbuhan(b) Alga

multiseluler

(c) Protista uniseluler(d) Cyanobacteria

(e) Bakteri sulfurungu

10 m

1 m

40 m

4/18/2015

4

• SECARA UMUMFOTOSINTESIS TERJADIPADA DAUN• SELURUH BAGIAN

TUMBUHAN YANGBERWARNA HIJAU MAMPUBERFOTOSINTESIS

Mesophyll

Potongan melintang daunChloroplasts Berkas pembuluh

Stomata

Chloroplast Selmesofil

CO2 O2

20 m

Membranluar

RuangantarmembranMembrandalam

1 m

RuangThylakoid

ThylakoidGranumStroma

4/18/2015

5

Membranluar

RuangantarmembranMembrandalam

1 m

Ruangtilakoid

TilakoidGranumStroma

Kloroplas

6 CO2 + 12 H2O + Light energy C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Reactants:

Products:

6 CO2

6 H2O 6 O2

12 H2O

C6H12O6

REAKSI KIMIA

4/18/2015

6

•REAKSI TERANGDAN SIKLUS CALVINBEKERJASAMAMENGUBAH ENERGICAHAYA MENJADIENERGI KIMIAWIBERUPA MAKANAN

Gambaran umum

Membrantilakoid

ADP + P

NADP+

NADPH

ATP

Sikluscalvin

Reaksiterang

EnergiMatahari

H2O CO2

CH2OO2

stroma

4/18/2015

7

• REAKSI TERANG (PADAMEMBRAN TILAKOID)•MEMECAH AIR (H2O)•MELEPAS O2•MEREDUKSI NADP+

MENJADI NADPH•MEMBENTUK ATP DARI ADP

MELALUI FOTOFOSFORILASI

• SIKLUS CALVIN (PADA STROMA)• MEMBENTUK GULA DARI CO2,

MENGGUNAKAN ATP DANNADPH HASIL REAKSI TERANG• SIKLUS CALVIN DIMULAI

DENGAN FIKSASI KARBON,MENGGABUNGKAN CO2 KEDALAM MOLEKUL ORGANIK

4/18/2015

8

• REAKSI TERANG MENGUBAHENERGI MATAHARI MENJADIENERGI KIMIAWI BERUPAATP DAN NADPH• FIGMEN DALAM KLOROPLAS

MENYERAP SPEKTRUMCAHAYA DENGAN PANJANGGELOMBANG TERTENTU

( LANGKAH I ) REAKSI TERANG

• Chloroplasts are solar-powered chemicalfactories

• Their thylakoids transform light energy into thechemical energy of ATP and NADPH

Cahaya

ReaksiTerang

Kloroplas

ATP

NADPH

NADP

ADP+ P i

H2O

O2

4/18/2015

9

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK

4/18/2015

10

• PIGMEN KLOROPLAS MENYERAP CAHAYA BIRUDAN MERAH( WARNA PALING EFEKTIF DALAMFOTOSINTESIS• FIGMEN TERSEBUT MEMANTULKAN ATAU

MENERUSKAN WARNA HIJAU, SEHINGGA DAUNTAMPAK BERWARNA HIJAU• PIGMEN KLOROPLAS YAITU KLOROFIL a YANG

BERPERAN LANGSUNG DALAM REAKSI TERANG• PIGMEN KLOROPLAS YANG LAIN CONTOHNYA

KLOROFIL b, KAROTENOID, DLL

© 201 Pearson Education, Inc.

PIGMEN FOTOSINTETIK (RESEPTOR CAHAYA)

Kloroplas

Cahaya Cahaya yangdipantulkan

Cahaya yangdiserap

Cahaya yangditeruskan

Granum

4/18/2015

11

STRUKTUR KLOROFIL

Ekor hidrokarbon

Cincin porfirinYang menyerapcahaya

Kumpulanklorofil

Granum

• EKSITASI KLOROFIL OLEH CAHAYA• KETIKA PIGMEN MENYERAP CAHAYA,

MENYEBABKAN PERALIHAN MOLEKUL KLOROFILDARI KEADAAN DASAR KE KEADAANTEREKSITASI (ELEKTRON MELOMPAT KE ORBITALLEBIH LUAR) YANG TIDAK STABIL• KARENA TIDAK STABIL, ELEKTRON CENDERUNG

KEMBALI KE ORBIT SEMULA DENGANMELEPASKAN ENERGI PANAS DAN PANCARANPOTON/CAHAYA ( FLUORESENSI)

4/18/2015

12

Keadaantereksitasi

Panas

e

Poton(fluoresen)

Keadaandasar

Photon

Molekulklorofil

Ener

gi e

lekt

ron

(a) Fotoeksitasi klorofil terisolasi (b) Fluoresen (berpendar)

FOTOEKSITASI KLOROFIL

• FOTOSISTEM• FOTOSISTEM TERDIRI DARI KOMPLEKS PENGUMPUL

CAHAYA DAN KOMPLEKS PUSAT REAKSI PADAMEMBRAN TILAKOID• KOMPLEK PENGUMPUL CAHAYA TERSUSUN DARI

RATUSAN KLOROFIL a, KLOROFIL b, DAN MOLEKULKAROTENOID• KOMPLEKS PUSAT REAKSI TERDIRI DARI KLOROFIL a

KUSUS DAN MOLEKUL AKSEPTOR ELEKTRON PRIMER• AKSEPTOR ELEKTRON PRIMER PADA PUSAT REAKSI

AKAN MENERIMA ELEKTRON YANG TEREKSITASIDARI KLOROFIL a KUSUS ( KUSUS DI SINI HANYAKUSUS DALAM HAL POSISI)• ADA 2 JENIS FOTOSISTEM ( I DAN II ) SESUAI

URUTAN DITEMUKANNYA.• PERBEDAANNYA PADA PUSAT REAKSI YANG

BERIKATAN DENGAN PROTEIN KAS. KLOROFIL PUSATFOTOSISTEM I PALING BAIK MENYERAP CAHAYADENGAN PANJANG GELOMBANG 700 nm (SANGATMERAH) SELANJUTNYA DISEBUT P700, FOTOSISTEMII MENYERAP SINAR DENGAN PANJANGGELOMBANG 680 nm (MERAH) P680

4/18/2015

13

Figure 10.13a

(a) Cara potosistem memanen cahaya

Mem

bran

Tila

koid

PhotonPhotosystem STROMA

KomplekPengumpulcahaya

KomplekPusatreaksi

AkseptorElektronprimer

TransferEnergi

Pasangan kususmolekulchlorophyll a

Molekulpigmen

Ruang dalam tilakoid

e

FOTOSISTEM I FOTOSISTEM II

P 700 P 680

4/18/2015

14

STROMA(konsentrasi H rendah)


Ruang tilakoid(konsentrasi H tinggi)

cahayaPhotosystem II

Kompleksitokrom Photosystem Icahaya

NADP

reductase

NADP + H

KesiklusCalvin

ATPsynthase

Membrantilakoid

21

3

NADPH

Fd

Pc

Pq

4 H+

4 H++2 H+

H+

ADP+P i

ATP

1/2H2O O2

MODEL SEMENTARA REAKSI TERANG






NADP

reductase

NADP + H

KesiklusCalvin

ATPsynthase

Membrantilakoid

21

3

NADPH

Fd

Pc

Pq

4 H+

4 H++2 H+

H+

ADP+P i

ATP

1/2H2O O2

ALIRAN ELEKTRON LINIER (NONSIKLIK)DAN ALIRANELEKTRON SIKLIK PADA REAKSI TERANG

4/18/2015

15

• POTON(PARTIKEL CAHAYA) MENUMBUKPIGMEN FOTOSISTEM II DAN MENTRANSFERENERGINYA SAMPAI P680 TEREKSITASIELEKTRON YANG TEREKSITASI DARI P680DITANGKAP OLEH AKSEPTOR ELEKTRONPRIMER

• AIR DIPECAH OLEH ENZIM KEMUDIANELEKTRON DARI ATOM HIDROGENDITRANSFER UNTUK MENGISI KEKOSONGANELEKTRON P680 (MEREDUKSI P680)

• OKSIGEN DILEPASKAN SEBAGAI PRODUKDARI REAKSI TERSEBUT

• SELANJUTNYA ELEKTRON DARI PS II JATUHKE PS I MELALUI RANTAI TRANSPOR ELKTRONYANG MENGGERAKKAN SINTESIS ATP

• DILAIN PIHAK PADA PS I SAMA SEPERTI PS IIELEKTRONNYA TEREKSITASI AKIBAT ENERGIPOTON

• KEKOSONGAN ELEKTRONNYA SEKARANGDIISI OLEH ELEKTRON YANG MENGALIR DARIPSII MELALUI RANTAI TRANSPOR ELEKTRON

• SELANJUTNYA ELEKTRON DARI PS I JATUH KEPROTEIN FEREDOKSIN YANG KEMUDIANDITRANSFER UNTUK MEREDUKSI NADP+ JADINADPH

Akseptorprimer

P680

Cahaya

Molekulpigmen

Photosystem II(PS II)

1

2e

ALIRAN ELEKTRON NONSIKLIK/ LINIER

4/18/2015

16

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H

+1/2

P680

Cahaya

Molekulpigmen


1

2

3

e

e

e

ALIRAN ELEKTRON NONSIKLIK

Kompleksitokrom

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H

+1/2

P680

Cahaya

Molekulpigmen


Pq

Pc

ATP

1

2

3

5

e

e

e

4


4/18/2015

17

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H

+1/2

P680


Photosystem I(PS I)

Pq

Pc

ATP

1

2

3

5

6

P700Cahaya

e

e

4

e

e


Kompleksitokrom

Akseptorprimer

Cahaya

Molekulpigmen

Akseptorprimer

H2O

O2

2 H

+1/2

P680


Photosystem I(PS I)

Pq

Pc

ATP

1

2

3

5

6

7

8

P700

+ HNADP

NADPH

NADP

reductase

Fd

e

e

ee

4

e

e


Akseptorprimer

Cahaya

Kompleksitokrom

Cahaya

Molekulpigmen

4/18/2015

18

Akseptorprimer

Akseptorprimer

Kompleksitokrom

NADP

reductase

Photosystem IIPhotosystem IATP

Pq

Pc

FdNADP

+ H

NADPH

H2O

O2

ALIRAN ELEKTRON LINIER (RINGKASAN)

Photosystem II Photosystem I

kincirATP

ATP

NADPH

e

e

e

ee

e

eANALOGI

4/18/2015

19






NADP

reductase

NADP + H

KesiklusCalvin

ATPsynthase

Membrantilakoid

21

3

NADPH

Fd

Pc

Pq

4 H+

4 H++2 H+

H+

ADP+P i

ATP

1/2H2O O2

ALIRAN ELEKTRON SIKLIK PADA REAKSI TERANG

Photosystem I

Akseptorprimer

Kompleksitokrom

Fd

Pc

ATP

Primaryacceptor

Pq

Fd

NADPH

NADP

reductase

NADP

+ H

Photosystem II

ALIRAN ELEKTRON SIKLIK

4/18/2015

20

Animasi

Please note that due to differingoperating systems, some animationswill not appear until the presentation isviewed in Presentation Mode (SlideShow view). You may see blank slidesin the “Normal” or “Slide Sorter” views.All animations will appear after viewingin Presentation Mode and playing eachanimation. Most animations will requirethe latest version of the Flash Player,which is available athttp://get.adobe.com/flashplayer.

Animasi


4/18/2015

21

(LANGKAH II) SIKLUS CALVIN

• SIKLUS CALVIN MENGGUNAKAN ATP DANNADPH HASIL REAKSI TERANG UNTUKMENGUBAH CO2 MENJADI GULA• UNTUK HASIL BERSIH 1 G3P (GULA

SEDERHANA BERCARBON 3), SIKLUS HARUSBERLANGSUNG 3 KALI DENGANMEMFIKSASI 3 MOLEKUL CO2• SIKLUS CALVIN TERJADI DALAM 3 PASE• PASE FIKSASI KARBON (DIKATALISIS OLEH

ENZIM RUBISKO)• PASE REDUKSI• PASE REGENERASI AKSEPTOR CO2

(RuBP)

4/18/2015

22

Gambaran umum

Membrantilakoid

ADP + P

NADP+

NADPH

ATP

Sikluscalvin

Reaksiterang

EnergiMatahari

H2O CO2

CH2OO2

stroma

Input3 (Entering one

at a time)CO2

Phase 1: fiksasi karbon

Rubisco

3 P P

P6

Short-livedintermediate

3-Phosphoglycerate3 P P

Ribulose bisphosphate(RuBP)

4/18/2015

23


at a time)CO2


Rubisco

3 P P

P6


3-Phosphoglycerate6

6 ADP

ATP

6 P P1,3-Bisphosphoglycerate

CalvinCycle

6 NADPH

6 NADP

6 P i

6 PPhase 2:Reduksi

Glyceraldehyde 3-phosphate(G3P)

3 P PRibulose bisphosphate

(RuBP)

1 PG3P

(a sugar)Output

Glucose andother organiccompounds


at a time)CO2


Rubisco

3 P P

P6


3-Phosphoglycerate6

6 ADP

ATP

6 P P1,3-Bisphosphoglycerate

CalvinCycle

6 NADPH

6 NADP

6 P i

6 PPhase 2:Reduksi

Glyceraldehyde 3-phosphate(G3P)

P5G3P

ATP

3 ADP

Phase 3:Regenerasiakseptor CO2(RuBP)

3 P PRibulose bisphosphate

(RuBP)

1 PG3P

(a sugar)Output

Glucose andother organiccompounds

3

4/18/2015

24

Animasi


•MEKANISMEALTERNATIF UNTUKFIKSASI KARBON TELAHBERKEMBANG PADATUMBUHAN DIDAERAH YANGBERIKLIM PANAS DANKERING

4/18/2015

25

• CUACAPANAS &KERING

1

• STOMATADITUTUP,KURANGIPENGUAPAN

2• STOMATA

TERTUTUPMEMBATASIPEMASUKAN CO2

3

• HASILFOTOSINTESISBERKURANG

4

DILEMA TUMBUHAN

ADAPTASI FOTOSINTETIK

•TUMBUHAN C3

•TUMBUHAN C4

•TUMBUHAN CAM

4/18/2015

26

• TUMBUHAN C3• HASIL FIKSASI PERTAMA ADALAH

SENYAWA BERCARBON 3• CONTOH : PADI, GANDUM DAN KEDELAI• ENZIM RUBISCO UNTUK FIKSASI/ IKAT

CO2• AFINITAS ENZIM RUBISCO TERHADAP

C02 RENDAH• HASIL FOTOSINTESIS MENURUN JIKA

CUACA PANAS ( TUMBUHAN MERANA)• TERJADI FOTORESPIRASI JIKA CUACA

PANAS ( MEMPERPARAHPENGURANGAN HASIL FOTOSINTESIS)

4/18/2015

27

• TUMBUHAN C4• HASIL FIKSASI PERTAMA ADALAH

SENYAWA BERCARBON 4• CONTOH : TEBU, JAGUNG, RUMPUT• MODIFIKASI ANATOMI DAUN ( ADA

SELUDANG BERKAS PEMBULUH )• ENZIM PEP KARBOKSILASE UNTUK

FIKSASI CO2• AFINITAS PEP. KARBOKSILASE TERHADAP

C02 TINGGI• MAMPU HIDUP SUBUR DI DAERAH

KERING DAN PANAS

C4 vs. C3

Daun C3 Daun C4

Seludang berkaspembuluh

Seludang berkasPembuluh

Sel-selmesofil

Berkaspembuluh

Berkas pembuluh

stomastoma

4/18/2015

28

Anatomi daun tumbuhan C4

Sel fotosintetikTumbuhan C4

Sel mesofil

SelSeludangBerkaspembuluh

Berkas pembuluh

Stoma

Jalur C4

Sel mesofilPEP carboxylase

CO2

Oxaloacetate (4C) PEP (3C)

Malate (4C)

Pyruvate (3C)

CO2

SelSeludangb. pembuluh

CalvinCycle

Sugar

JaringanPembuluh(floem)

ADP

ATP

4/18/2015

29

• TUMBUHAN CAM• STOMATA TERBUKA MALAM HARI DAN

TERTUTUP SIANG HARI• MALAM HARI MENYERAP CO2 DAN

MENYIMPANNYA DALAM BENTUKSENYAWA ORGANIK• CARA FIKSASI CO2 TERSEBUT DISEBUT

CRASSULACEAN ACID METABOLISM(CAM)/ METABOLISME ASAMKRASULASEA• CONTOH KAKTUS, NENAS, TUMBUHAN

PENYIMPAN AIR• MIRIP C4

Sugarcane ?

Selmesofil

SelSeludangB.P

C4 CO2

Organic acid

CO2

CalvinCycle

gula(a) Spatial (b) temporal

CO2

Organic acid

CO2

CalvinCycle

gula

Siang hari

Malam hari

CAM

Pineapple ?

Fiksasi CO2

CO2 dikirimke siklusCalvin

2

1

4/18/2015

30

• FOTOSINTESIS MERUPAKANDASAR METABOLIK BIOSFER• BAGAIMANA NASIB PRODUK

FOTOSINTESIS?• SENYAWA ORGANIK YANG

DIASILKAN OLEH FOTOSINTESISMENYEDIAKAN ENERGI DANMATERI PEMBANGUN UNTUKEKOSISTEM.

Cahaya

ReaksiTerang :

Photosystem IIRantai transpor elektron

Photosystem IRantai transpor elektron

NADP

ADP+ P i

RuBP

ATP

NADPH

3-Phosphoglycerate

SiklusCalvin

G3PPati(simpanan)

Sukrosa

Chloroplast

H2O CO2

O2

4/18/2015

31

•PENINGKATANCO2 DIATMOSFERBERDAMPAKGLOBALWARMING

4/18/2015

32

?

4/18/2015

33

FOTOSINTESIS

REAKSITERANG

SIKLUSCALVIN

ADAPTASIFOTOSINTET

IK

FOTOSINTESIS DAN

GLOBALWARMING

fotosintesis - · pdf fileadaptasi fotosintet ik fotosintes is dan global warming. ......

Documents