STRUKTUR DAN FUNGSI KLOROPLAS SERTA FOTOSINTESIS

MAKALAHUntuk Memenuhi Tugas MatakuliahBiologi Sel Yang dibina oleh Ibu Dr. Umie Lestari, MSi

Di susun oleh :Kelompok 13/ Offering HLalu Irfan Arisaputra(1203424224 )Putri Dyah Anggraini(120342422452)Siti Maisaroh(120342422465)

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMJURUSAN BIOLOGIOktober, 2013

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. yang selalu melimpahkan rahmat dan hidayahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas makalah Manajemen Sumber Daya Manusia ini. Karena dengan perkenan Nyalah batas waktu yang disediakan tidak terlampaui, sehingga sesuai dengan yang diharapkan.Dalam pelaksanaannya penulis tidak terlepas dari berbagai pihak yang memberikan Dr. Umie Lestari, Msi. bantuan dan kemudahan baik berupa saran maupun bentuk bantuan yang lain. Untuk itu dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang teramat dalam kepada :1. Ibu Dr. Umie Lestari, MSi2. Teman offering H,3. Para pihak yang telah membantu pembuatan makalah ini, dan lain-lain.Semoga Allah SWT. yang membalas segala kebaikannya. Semoga makalah ini dapat berguna kelak di kemudian hari. Di dalam makalah ini banyak sekali pembahasan tentang Struktur Dan Fungsi Kloroplas serta Fotosintesis, namun penulis sadar bahwa makalah ini sangat banyak kekurangannya. Oleh sebab itu, kritik dan saran dari dosen dan teman sangat kami harapkan. Jika ada sesuatu yang kurang berkenan kami mohon maaf.Demikian dari penulis, dan atas perhatiannya kami ucapkan terima kasih.

Malang, Desember 2013

Penulis

BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Kloroplasadalahplastidyang mengandungklorofil. Di dalam kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap darifotosintesistumbuhan. Kloroplas terdapat pada hampir seluruh tumbuhan, tetapi tidak umum dalam semuasel. Bila ada, maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm, kadang-kadang lebih besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalamsitoplasmatetapi bentuk dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Padaganggang, bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali disertaipirenoid. Kloroplas matang pada beberapa ganggang, biofita, dan likopoda, serta dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahanproplastiddi daerahmeristem. Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyangkutstromahomogen, di sinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung padacahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebaspigmen.Prokariotayang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalam sitoplasmadan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula. Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sintesis protein, termasuk ribosom dari tipe prokariotik (Abererombie, dkk, 1993).Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari (dalam bentuk foton) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH). Energi kimia ini akan digunakan untuk fotosintesa karbohidrat dari air dan karbondioksida. Seluruh molekul organik lainnya dari tanaman disintesa dari energi, dan adanya organisme hidup lainnya tergantung pada kemampuan tumbuhan atau bakteri fotosintetik untuk berfotosintesis (Abererombie, dkk, 1993).Klorofil adalah pigmen hijau fotosintesis yang terdapat dalam tanaman, algae dan cyanobakteria. Nama klorofil barasal dari bahasa Yunani, yaitu chlorophyll (choloros = green (hijau) dan phyllon = leaf (daun)). Fungsi klorofil pada tanaman adalah menyerap energi dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintesis. Fotosintesis adalah Proses perubahan zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil dengan bantuan cahaya/sinar matahari menjadi zat organik karbohidrat. Reaksi dari fotosintesis dapat dituliskan pada persamaan sebagai berikut: 6CO2 + 12H2O + energi cahaya klorofil C6H12O6 + 6O2 + 6H2ODalam persamaan ini dihasilkan bahan organik yang mengandung energi kimia potensial dan oksigen. Oleh karena itu, dalam fotosintesis energi radiasi cahaya diubah menjadi energi kimia dalam senyawa organik yang stabil (semacam karbohidrat). Proses fotosintesis merupakan bagian penting bagi kehidupan, karena:1. Sebagai sumber energi bagi semua mahluk hidup.2.Pertumbuhan dan hasil tumbuh dipengaruhi oleh kecepatan fotosintesis.3. Diperlukan untuk sintesis berbagai senyawa organik yang dibutuhkan.4. Menyediakan oksigen bagi kehidupan.Fotosintesis berlangsung di kloroplas, yang mana pada bagian ini mengandung banyak pigmen klorofil. Klorofil dapat dibedakan menjadi bebrapa tipe, yaitu: klorofil a, b, c, d dan tipe e. Pembagian tersebut adalah berdasarkan rantai samping yang mengingat inti porfitinnya. Jenis klorofil yang paling banyak ditemukan pada tumbuhan tingkat tinngi adalah jenis a dan b. Klorofil a biasanya adalah untuk sinar hijau biru, sementara klorofil b untuk sinar kunig hijau. Klorofil lain (jenis c, d, e) ditemukan hanya pada alga dan dikombinasikan dengan klorofil a (Subandi, 2008).

1.2 Rumusan Masalah1. Bagaimana struktur dan fungsi kloroplas?2. Bagaimana reaksi fotosintesis terang?3. Bagaiman reaksi fotosinstesis gelap?

1.3 Tujuan1. Untuk mengetahui struktur dan fungsi kloroplas2. Untuk mengetahui proses reaksi fotosintesis terang3. Untuk mengetahui proses reaksi fotosinstesis gelap

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Struktur dan Fungsi KloroplasKloroplas, Organel yang berperan dalam proses fotosintesis pada tumbuhan. Kloroplas merupakan plastid yang mengandung pigmen warna hijau atau klorofil. Pada dasarnya kloroplas tersusun 2 sistem membran yaitu membran luar dan membran dalam yang di batasi ruang antar membran. Membran dalam kloroplas bertatasan langsung dengan klomplek memebran yang ada di dalam kloroplas yang di sebut tilakoid.Tilakoid merupakan internal membran yang berada di stroma, tumpukan beberapa tilakoid disebut grana, sehingga masing masing tilakoid disebut tilakoid grana, tilakoid yang memanjang ke stroma di sebut tilakoid stroma. . Bagian dalam tilakoid terdapat ruang yang di sebut lokulus

Gambar: struktur kloroplas (sumber: world of the cell)Membran luar dan membran dalam kloroplas memiliki struktur yang sama dengan membran sel, yaitu merupakan fosfolipid bilayer, diantara kedua membran di pisahkan oleh ruang antar membran yang panjangnya sekitar 10nm. Pada membran luar kloroplas permeable bagi bermacam- macam senyawa seperti nukleotida, fosfat organik, derivat derivat fosfat, asam karboksilat dan sukrosa, sehingga ruang antar sel mengandung nutrein sitosol. Membran dalam kloroplas berfungsi sebagai pembatas antara sitiosol dan stroma, membran ini tidak permeabel terhadap senyawa seperti nukleotida, fosfat organik, derivat derivat fosfat, asam karboksilat dan sukrosa yang permeabel terdapa memebran luar kloroplas. Membran dalam kloroplas permeabel terhadap senyawa CO2 dan asam asam monokarboksilat tertentu seperti asam asetat, asam gliserat dan asam glikolat. Membran dalam mengandung protein tertentu yang mengangkut fosfat, fosfogliserat, dihidroksiaseton, di karbiksilat dan ATP.Stroma merupakan struktur seperti gel yang analog dengan matrix pada mitikondria, stroma mengandung enzim untuk mereduksi dan mengasimilasi senyawa seperti karbon, nitrogen dan sulfur, trutama untuk proses asimilasi CO2 dan mengubahnya menjadi karbohidrat. Beberapa macam partikel juga terdapat pada stroma seperti butir pati, plastoglobulin yang merupakan tempat penyimpan lipida, plastolkonon dan tokoforilkinon, stroma juga mengandung ribosom dan DNA. Di dalam stroma inilah terdapat tilakoid yang merupakan tempat proses fotosintesis.Tilakoid merupakan sistem membran berbentuk pipih yang berada di dalam stroma membentuk suatu jalianan yang kompleks. Membran tilakoid merupakan membran fosfolopid bilayer yang mengandung enzim untuk proses fotosintesis yang bergantung dengan cahaya, membran tilakoid merupakan tempat klorofil, pembawa- pembawa elektron dan faktor yang menghubungkan transpor elektron dan fosforilasi. Dan disilah tempat terjadinya reaksi terang.di dalam tilakoid terdapat lumen yang berisi air dan garam untuk memebnatu proses fotosintesis. Pada stroma terdapat tumpukan beberapa tilakoid disebut grana, sehingga masing masing tilakoid disebut tilakoid grana, tilakoid yang memanjang ke stroma di sebut tilakoid stroma.

Gambar 2.1 struktur tilakoidPusat reaksi fotosistem II bersama dengan klorofil dan protein prtotein yang berperan dalam transport elektron terletak terutama di lamela grana. Pusat reaksi fotosistem I (PSI), bersama dengan klorofil dan protein-protein yang berperan dalam transport elektron; dan enzim-enzim untuk sintesis ATP (coupling factor enzymes) terletak terutama di lamela stroma dan di sudut-sudut lamela grana .

Gambar 2.2 Diagram organiasi memebran tilakoidKlorofil adalah pigmen hijau yang ada dalam kloroplastida, Dalam kloroplas, klorofil terdapat pada membran thylakoid grana. Pada tumbuhan tingkat tinggi terdapat dua jenis klorofil yaitu klorofil-adan klorofil-b. Pada keadaan normal, proporsi klorofil-a jauh lebih banyak daripadaklorofil-b. Selain klorofil, pada membran thylakoid juga terdapat pigmen-pigmen lain,baik yang berupa turunan-turunan klorofil-a maupun pigmen lainnya. Kumpulan bermacam-macam pigmen fotosintesis disebut fotosintem, berperan menjerap energi cahaya (foton, kuantum) pada reaksi terang untuk menghasilkan energi kimia berupa ATP dan NADPH2. Contoh turunan klorofil-a yang berperan penting pada fotosintesis adalah feofitin (kloforil-a yang kehilangan inti Mg, menjadi salah satu komponen fotosintem II), pigmen yang peka terhadap 680 nm (P680 = sebagai pusat reaksi fotosistem II) , dan P700 (menjadi pusat reaksi fotosintem I). Pigmen yang lain antara lain carotenoida dan Xantofil. Molekul klorofil tersusun atas 4 cincin pirol dengan Mg sebagai inti. Pada klorofil terdapat rangkaian yang disebut fitil (C20H39O) yang jika terkena air dengan pengaruh enzim klorofilase akan berubah menjadi fitol (C20H39OH). Fitol adalah alkohol primer jenuh yang mempunyai daya afinitas yang kuat terhadap O2 dalam proses reduksiklorofil.

Gambar 2.3 Struktur Klorofil

Sifat fisik klorofil adalah menerima dan atau memantulkannya dalam gelombang yang berlainan (berpendar = berfluorescens). Klorofil banyak menyerap sinar dengan panjang gelombang antara 400-700 nm, terutama sinar merah dan biru. Sifat kimia klorofil menurut antara lain (1) tidak larut dalam air, melainkan larut dalam pelarut organik yang lebih polar, seperti etanol dan kloroform, (2) inti Mg akan tergeser oleh 2atom H bila dalam suasana asam, sehingga membentuk suatu persenyawaan yang disebutfeofitin yang berwarna coklat.Perkembangan kloroplas secara fungsional berasal dari proplastida yang ada pada kecambah. Seiring dengan berkembangnya daun pada kecambah, proplastida berkembang menjadi etioplas yang khas dengan badan prolamelar-nya. Oleh adanya cahaya yang cukup, badan prolamelar akan membentuk tilakoid dari kloroplas fungsional. Sintesis klorofil pada Angiospermae tergantung pada cahaya. Prekursor untuk sintesis klorofil adalah protoklorofilid yang disintesis dari protoporfirin IX oleh magnesium menjadi cincin porfirin. Protoklorofilid diubah menjadi klorofilid a kemudian berkembang menjadi klorofil a melalui proses fitilasi (dengan penambahan fitil). Bila klorofil a teroksidasi maka akan menjadi klorofil b.Di kloroplasterdapat DNA, RNA, ribosom dan tentu saja berbagai enzim. Semua molekul ini sebagian besar terdapat di stroma, tempat berlangsungnya transkripsi dan translasi.DNA kloroplas(genom) terdapat dalam 50 atau lebih lingkaran jalur-ganda melilit dalam tiapplastid. Berbagai gen plastid menyandi semua molekul RNA-pemindah (sekitar 30), dan molekul RNA-ribosom (empat) yang digunakan oleh plastid untuk translasi. Kira - kira 85 gen seperti ini menyandi protein yang terlibat dalam transkripsi, translasi dan fotosintesis, tapi sebagian besar protein di plastid disandi oleh gen nukleus.

Gambar 2.4 struktur sirkular genom kloroplas pada Lolium perenne (sumber: oxfordjournals.org)Seluruh genom kloroplas terdapat di dalam satu molekul DNA kloroplas (ctDNA) yang sirkular. ctDNA cukup besar sehingga dapat mengkode lebih dari 150 protein baik protein struktural, maupun enzim penting untuk fotosintesis, sinstesis karbohidrat, lipid, protein yang lain. Namun kloroplas tidak mengkode semua protein itu sendiri. Replikasi dan diferensiasi di kontrol oleh genom inti dan sebagian oleh ctDNA. Banyak portein stroma dan protein memebran tilakoid dikode seluruhnya oleh DNA inti dn di bentuk di ribosom sitoplasma.misalnya sub unit enzim ribulosa difosfat karboksilase, dan enzim enzim daun Calvin, asam nukleat polimerase dan aminosil-tRNA sintetase disintesis di sitoplasma di bawah arahan int dan di masukkan ke dalam kloroplas. Dengan demikian kloroplas bergantung pada genom inti untuk melaksanakan daur calvin dan fotosintesis.

2.2 Proses Reaksi Fotosintesis TerangReaksi TerangReaksi terang terjadi di tilakoid kloroplas, yang mana terjadi proses transformasi energy cahaya menjadi energy kimia dalam bentuk ATP dan NADPH. Cahaya merupakan bentuk energy elektromagnetik Segmen spectrum cahaya yang digunakan untuk fotosintesis berada pada sekitar 380 nm sampai 750 nm yang dikenal sebagai cahaya tampak. Foton merupakan partikel-partikel diskret cahaya yang memiliki kuantitas energy yang tetap. Jumlah energy berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya, semakin pendek panjang gelombang cahaya maka semakin tinggi jumlah energy fotonnya.Energi cahaya diserap oleh pigmen yang terdapat pada kloroplas. Terdapat tiga pigmen utama yang bertindak sebagai reseptor cahaya, yakni klorofil a, klorofil b, dan karotenoid. Setiap pigmen menyerapn panjang gelombang cahaya yang berbeda-beda seperti yang dapat dilihat pada gambar di bawahi ini.

Panjang gelombang cahaya hijau merupakan panjang gelombang yang cenderung tidak diserap oleh pigmen fotosintesis, itulah mengapa tumbuhan berwarna hijau karena memantulkan kembali panjang gelombang cahaya hijau. Energi yang dimiliki oleh cahaya violet lebih tinggi dibandingkan warna merah karena memiliki panjang gelombang yang lebih pendek.Campbell et. al. (2011: 192) menjelaskan sebagai berikut Ketika molekul klorofil menyerap cahaya, salah satu elektron molekul diangkat keorbital yang memiliki lebih banyak energi potensial. Ketika elektron berada dalam orbital normal, molekul pigmen dikatakan dalam keadaan dasar (ground state). Penyerapan foton membuat elektron ke orbital energi yang lebih tinggi, dan molekul pigmen kemudian dikatakan dalam keadaan tereksitasi. Foton yang diserap adalah yang memiliki energi sama persis dengan selisih energi antara keadaan dasar dan keadaan tereksitasi, dan perbedaan energi ini bervariasi dari satu jenis molekul ke yang lain. Dengan demikian, senyawa tertentu hanya menyerap foton sesuai dengan panjang gelombang tertentu, itulah mengapa setiap pigmen memiliki spektrum penyerapan yang unik.Pada membrane tilakoid, molekul klorofil berikatan dengan molekul organic kecil dan protein membentuk fotosistem. Fotosistem merupakan kompleks protein yang dilengkapi oleh pigmen reseptor cahaya. Pada pusat komplek sini, terdapat sepasang klorofil a. Ketika molekul pigmen menyerap foton, energi di transfer dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen lainnya hingga mencapai kompleks pusat reaksi. Di kompleks ini, elektron tereksitasi oleh sepasang klorofil a dan kemudian ditransfer menuju penerima elektron primer (primary electron acceptor).

aTerdapat dua fotosistem di membrane tilakoid yang melaksanakan reaksi terang, yakni fotosistem I dan fotosistem II. Kompleks pusa treaksi pada setiap fotosistem ialah khas. Campbell et. al. (2011: 193) menyatakan bahwa pusat reaksi klorofil a pada fotosistem III dikenal sebagai P680 karena pigmen ini paling bagus menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nm. Dan fotosisem I dikenal juga sebagai P700 dengan alasan yang serupa.

b

Gambar a. Mekanisme penyerapan foton dan eksitasi electron di membrane tilakoid.Gambar b. Struktur Fotosistem II secara molekuler yang terdiri dari kompleks protein dan pigmen reseptor cahaya.

Terdapat dua jenis aliran electron pada reaksi terang, yakni aliran elektron linier (linier electron flow) dan aliran elektronsiklik (cyclic electron flow). Aliran elektron linier dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Sebuah foton cahaya mengenai molekul pigmen di kompleks penerimaan cahaya dari PSII, mendorong salah satue lektron ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ketika elektron ini kembali kekeadaan dasar, elektron dalam molekul pigmen terdekat secara bersamaan diangkat kekeadaan tereksitasi. Proses ini terus berlanjut, dengan energi yang diteruskan ke molekul pigmen lain sampai mencapai sepasang molekul klorofil a P680 dikompleks pusat reaksi PSII. Energi mengeksitasi elektron dari sepasang klorofil ke keadaan energi yang lebih tinggi.Elektron tersebut kemudian ditransfer dari P680 yang tereksitasi ke akseptor elektron primer. Kita dapat mengatakan bentuk dari P680 yang dihasilkan, yang kehilangan elektron, sebagai P680+.Sebuah enzim mengkatalisis pemecahan molekul air menjadi dua elektron , dua ion hidrogen (H+), dan sebuah atom oksigen. Elektron diberikan satu per satu untuk pasangan P680+, masing-masing mengganti satu elektron yang ditransfer ke akseptor elektron primer. H+ yang dilepaskan ke dalam lumen tilakoid. Atom oksigen segera menggabungkan dengan atom oksigen yang dihasilkan dari pemecahan molekul air yang lain,membentuk O2.Setiap elektron yang terfotoeksitasiditeruskan dari akseptor elektron primer di PS II ke PS I melalui rantai transpor elektron, komponen yang mirip dengan rantai transpor elektron yang berfungsi dalam respirasi selular. Rantai transpor elektron antara PS II dan PS I terdiri dari plastoquinone pembawa elektron ( Pq ), kompleks sitokrom, dan protein yang disebut plastocyanin ( Pc )."Kejatuhan" eksergonik elektron ke tingkat energi yang lebih rendah menyediakan energi untuk sintesis ATP. Ketika elektron melewati kompleks sitokrom , H+ dipompa ke dalam lumen tilakoid, berkontribusi terhadap gradien proton yang kemudian digunakan dalam chemiosmosis. Sementara itu, energi cahaya telah ditransfer melalui pigmen kompleks pemanenan cahaya untuk kompleks pusatreaksi PS I, mengeeksitasi elektron dari pasangan molekulklorofil a P700 yang terletak di sana. Elektron yang terfotoeksitasi kemudian dipindahkan ke akseptor elektron primer PS I. Dengan kata lain, P700+sekarang dapat bertindak sebagai akseptor elektron, menerima sebuah elektron yang mencapai bagian dasas rantai transpor elektron dari PS II.Elektron terfotoeksitasi dilewatkan dalam serangkaian reaksi redoks dari akseptor elektron primer PS I ke rantai transpor elektron kedua melalui protein ferredoxin ( Fd ). ( Rantai ini tidak menciptakan gradien proton dan dengan demikian tidak menghasilkan ATP)Enzim NADP+ reduktase mengkatalisis transfer elektron dari Fd ke NADP+. Dua elektron diperlukan untuk mereduksi NADP+menjadi NADPH. Molekul ini berada pada tingkat energi yang lebih tinggi daripada air, dan elektron yang lebih mudah tersedia untuk reaksi siklus Calvin dibandingkan mereka air. Proses ini juga menghilangkan H+ dari stroma.Aliran electron siklik hanya melibatkan fotosistem I. Elektron yang terfotoeksiasi dari PS I terkadang didorong kembali dari ferredoxin(Fd) menuju klorofil melalui kompleks sitokrom dan plastocyanin(Pc). Elektron ini membantu menghasilkan ATP (via chemiosmosis) tetapi tidak menghasilkan NADPH. Kedua molekul ferredoxin yang ditunjukkan dalam diagram dibawah ini sebenarnya sama, pembawa elektron terakhir dalam rantai transpor elektron dari PSI.

Hal berikutnya yang terjadi ialah peristiwa kemiosmosis. Terjadi pembentukan ATP menggunakan gaya gerak proton akibat terjadinya gradien proton di kedua sisi membran. Ketika ion hidrogen disingkirkan dari stroma, kemudian diambil oleh NADP+. Difusi H+ dari ruang tilakoid kembali kestroma (bersamagradien konsentrasiH+) memberikan tenaga bagi ATP sintase. ATP dan NADPH yang dihasilkan di reaksi terang selanjutnya akan digunakan untuk siklus Calvin.

2.3 Proses Reaksi Fotosintesis GelapReaksi Gelap (Siklus Calvin)Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis yang tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma. Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Endrew Benson, oleh sebab itu reaksi gelap disebut juga siklus CalvinBenson. Siklus Calvin mirip dengan siklus asam sitrat karena materi awal dihasilkan kembali setelah ada molekul yang memasuki dan meninggalkan siklus. Akan tetapi, pada siklus asam sitrat bersifat katabolik, mengoksidasi glukosa dan menggunakan energi untuk mensintesis ATP, siklus Calvin bersifat anabolik, membangun karbohidrat dari molekul-molekul yang lebih kecil dan menggunakan energy. Karbon memasuki siklus calvin dalam bentuk CO2dan meninggalkan siklus dalam bentuk gula. Siklus menggunakan ATP sebagai sumber energi dan menggunakan NADPH sebagai tenaga pereduksi bagi penambahan elektron berenergi tinggi untuk membuat gula.Karbohidrat yang dihasilkan langsung dari siklus Calvin sebenarnya bukanlah glukosa melainkan gula karbon tiga; nama gula ini adalah gliseraldehida-3-fosfat (G3P). Untuk sintesis netto satu molekul G3P siklus Calvin harus berlangsung tiga kali, memfiksasi tiga molekul CO2.Oleh sebab itu, siklus Calvin dibagi menjadi 3 fase: fase fiksasi karbon, reduksi, dan pembentukan kembali (regenerasi). Mekanismesiklus Calvin-Benson dimulai denganfiksasiCO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat.RuBP merupakanenzimalosetrikyang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaankloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatanpH. Jika kloroplas dibericahaya, ion H+ditranspor daristromake dalamtilakoidmenghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzimkarboksilase, terletak dipermukaanluarmembrantilakoid. Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan olehfotosistemI selama pemberian cahaya.Fase I: Fiksasi karbon merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas. Siklus Calvin menggabungkan setiap molekul CO2 yang masuk satu per satu dengan cara melekatkannya ke gula berkarbon-lima yang disebut Ribulosa bifosfat (RuBP). Pada fase I dikatalisis dengan enzim RuBP karboksilase atau rubisco. Ini merupakan protein paling melimpah dalam kloroplas. Produk reaksi ini adalah intermediet berkarbon-enam yang tidak stabil sehingga cepat pecah menjadi dua dan membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (untuk setiap CO2 yang difiksasi).Fase II: Reduksi, setiap molekul 3-fosfogliserat menerima satu gugus fosfat tambahan dari ATP, menjadi 1,3-bisfosfogliserat. Kemudian, sepasang elektron yang disumbangkan dari NADH mereduksi 1,3-bisfosfogliserat, yang juga kehilangan satu gugus fosfat, menjadi G3P. Secara spesifik elektron dari NADH mereduksi gugus karboksil pada 1,3-bisfosfogliserat menjadi gugus aldehida G3P, yang menyimpan lebih banyak energi potensial. G3P merupakan gula-gula berkarbon tiga ynag sama terbentuk dalam glikolisis melalui pemecahan glukosa. Pada siklus Calvin untuk setiap tiga molekul CO2 yang memasuki siklus, terbentuk enam molekul G3P. Namun hanya satu molekul dari gula berkarbon-tiga ini yang dapat dihitung sebagai perolehan netto karbohidrat senilai 15 karbon, dalam bentuk bentuk tiga molekul gula RuBP berkarbon-lima. Pada tahap ini ada 18 karbon dalam bentuk enam molekul G3P. Satu molekul keluar dari siklus yaitu sebagai hasil akhir dari siklus Calvin. Sedangkan lima molekul yang lain harus disiklus ulang untuk menghasillkan tiga molekul RuBPFase III: Regenerasi penerima CO2 (RuBP), dalam serangkaian reaksi kompleks rangka karbon lima molekul G3P disusun ulang oleh langkah-langkah terakhir siklus Calvin menjadi tiga molekul RuBP. Untuk melakukan hal ini, siklus harus menggunakan tiga molekul ATP lagi. RuBP kini siap menerima CO2 kembali dan siklus pun berlanjut.

Gambar 3.1 Siklus Calvin Tiga putaran daur akan menambatkan 3molekulCO2danprodukakhirnya adalah 1,3-Pgaldehida. Sebagian digunakan kloroplas untuk membentukpati, sebagian lainnya dibawa keluar. Sistem ini membuat jumlahtotalfosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat disitosol.Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuksukrosa.

FotorespirasiFotorespirasi merupakan proses yang terjadi saat ada cahaya (foto) dan mengonsumsi O2sambil menghasilkan CO2(respirasi). Akan tetapi, tidak seperti respirasi seluler normal, fotorespirasi tidak menghasilkan ATP faktanya fotorespirasi justru menyerap ATP tidak seperti fotosintesis, fotorespirasi tidak menghasilkan gula. Fotorespirasi bahkan menurunkan keluaran fotosintesis karena mengambil materi organik dari siklus Calvin dan melepaskan CO2yang seharusnya difiksasi.Pada beberapa spesies tumbuhan, mode-mode alternatif fiksasi karbon yang meminimalkan fotorespirasi dan mengoptimakan siklus Calvin telah berevolusi di iklim panas dan kering sekalipun. Ada dua adaptasi fotosintetik yang paling penting ini adalah fotosintesis C4 dan CAM.Tumbuhan C4Tumbuhan C4 dinamakan demikian karena memulai siklus Calvin dengan mode alternatif fiksasi karbon yang membentuk senyawa berkarbon empat sebagai produk pertamanya. Beberapa tumbuhan C4 yang penting bagi pertanian adalah tebu, jagung dan anggota famili rumput-rumputan. Pada tumbuhan C4 ada dua tipe sel fotosintetik yang berbeda: sel seludang berkas pembuluh dan sel mesofil. Sel seludang berkas pembuluh (bundle-sheath cell) tersusu menjadi seludang-seludang yang dikemas rapat di sekitar urat daun. Di antara seludang berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil yang tersusun lebih longgar. Siklus Calvin hanya berlangsung di kloroplas sel seludang berkas pembuluh. Akan tetapi, siklus tersebut didahului oleh penggabungan CO2 ke dalam senyawa organik di dalam sel mesofil. Proses siklus Hatch Slack yaitu enzim fosfoenolpiruvat karboksilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2dari udara dan kemudian akan menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat akan diubah menjadi malat. Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2.Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO2akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di selbundle sheathdan melibatkan enzim RuBP.Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP. Adaptasi ini terutama menguntungkan di daerah panas dengan cahaya matahari yang terik, ketika stomata tertutup sebagian pada siang hari. Di dalam lingkungan semacam inilah tumbuhan C4 berevolusi dan tumbuh dengan baik hingga saat ini. Gambar 3.2 Siklus Hatch SlackTumbuhan CAMTumbuhan CAM (Crassulacean Acid Metabolism/ Metabilsme Asam Krasulasea) membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari, berlawanan dengan tumbuhan lain. Stomata yang tertutup pada siang hari membantu tumbuhan gurun mempertahankan air namun juga mencegah CO2memasuki daun. Pada malam hari ketika stomatanya terbuka, tumbuhan ini mengambil CO2dan mengubahnya kedalam berbagai asam organik. Sel mesofil tumbuhan CAM menyimpan asam organik yang dibuatnya pada malam hari dalam vakuolanya sampai pagi hari, ketika stomata tertutup. Pada siang hari, ketika reaksi terang dapat menyuplai ATP dan NADPH untuk siklus Calvin, CO2dilepaskan dai asam organic yang dibuat pada malam sebelumnya untuk digabungkan kedalam gula di kloroplas.Jalur CAM serupa dengan jalur C4 karena pada keduanya karbon dioksida pertama-tama digabungkan ke dalam intermediet organik sebelum memasuki siklus Calvin. perbedaannya pada tumbuhan C4, fiksasi karbon dan siklus Calvin terjadi di dalam tipe sel yang berbeda, sedangkan pada tumbuhan CAM fiksasi fiksasi karbon dan siklus Calvin terjadi di dalam sel yang sama pada saat yang berbeda. Gambar 3.3 Perbandingan fotosintesis C4 dan CAM

BAB III PENUTUP3.1 KesimpulanBerdasarkan tujuan dari penulisan makalh ini maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:1. Kloroplas merupakan plastida yang mengandung klorofil. Pada sel tumbuhan, kloroplas biasanya dijumpai dengan bentuk cakram dengan diameter 5m dan tebal 2-4 m. Kloroplas dapat digunakan sebagai pabrik tenaga yang menggunakan sinar matahari. Fungsi utama kloroplas yaitu merupakan tempat fotosintesis pada tumbuhan. kloroplas juga berfungsi sebagai pabrik tenaga pada keadaan terang dan mitokondria dalam keadaan gelap, pada saat organel ini mengoksidasi karbohidrat yang dihasilkan oleh pada fotosintesa pada siang hari.2. Reaksi terang terjadi di tilakoid kloroplas, yang mana terjadi proses transformasi energy cahaya menjadi energy kimia dalam bentuk ATP dan NADPH 3. Reaksi gelapterjadi di stroma kloroplas, yang mana terjadi proses siklus Calvin untuk menyerap dan mengurangi karondioksida yang menghasilkan gliseraldehida-3-fosfat3.2 SaranDisarankan bagi para pembaca untuk mengoreksi dan membenarkan isi dari makalah struktur dan fungsi kloroplas serta fotosintesis ini agar konsep yang dituangkan dalam makalah ini tidak salah, sehingga menjadi sebuah makalah yang baik dan berbobot dari segi isinya. Jika hal tersebut tidak dilakukan dikhawatirkan pembaca berikutnya mendapatkan konsep yang salah.

DAFTAR RUJUKANCampbell, N. A.,Reece,J. B.,Urry, L. A., Cain,M. L. Wasserman, S. A., Minorsky,P. V., Jackson,R. B. 2011. Biology, Ninth Edition. United States of America: Pearson Benjamin CummingsCampbell, N. A.,Reece,J. B.,Urry, L. A., Cain,M. L. Wasserman, S. A., Minorsky,P. V., Jackson,R. 2008. Biologi Terjemahan Edisi Kedelapan jilid 1. Jakarta: Erlangga