KATA
PENGANTAR
Alhamdulillah
dengan rasa syukur yang sebesar besarnya kehadirat allah SWT,yang tidak putus
putusnya melimpakan rahmat dan hidayanya serta izin jualah penulis dapat
menyelesaikan makalah ini.
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas
Fisiologi Tumbuhan yang berjudul Fotosintesis dan tidak lupa juga kami
ucapkan terimah kasih kepada Ibu yang telah membimbing kami dalam membuat
makalah ini.
Semoga
makalah ini dapat berguna bagi kami pada khususnya dan bermanfaat bagi
teman-teman sekalian. Apa bila terdafat kesalahan dalam makalah ini kami sangat
mengharapkan kritik, saran yang sifatnya membangun.
Seiring harapan dan do’a penulis
semoga bantuan yang telah diberikan dapat menjadi amal ibada yang akhirnya
mendapat pahala yang berlipat dari Allah SWT.
Bengkulu, 10 April 2012
Penyusun,
Ttd
Kelompok 4
DAFTAR ISI
Halaman
depan…………………………………………………………………
Kata
pengantar…………………………………………………………………
Daftar
isi……………………………………………………………………….
BAB
I. Pendahuluan……………………………………………………………
A.
Latar belakang………………………………………………………………
B.
Tujuan
……………………………………………………………………..
C. Rumusan masalah…………………………………………………………..
BAB
II. Pembahasan…………………………………………………………..
A.
Arti dan proses
fotosintesis………………………………………………..
B.
Faktor pembatas
laju fotosintesis……………………………………….....
C.
Reaksi terang
dan Reaksi gelap……………………………………………
D. Fotosistem I dan Fotosistem II…………………………………………….
BAB
III. Penutup………………………………………………………………
A.
Kesimpulan…………………………………………………………….......
B. Saran ………………………………………………………………………
Daftar
pustaka…………………………………………………………………
Bab I
Pendahuluan
1.
Latar Belakang
Fotosintesis merupakan proses utama
yang dilakukan oleh tumbuhan. Sesuai dengan fungsinya yaitu mengolah bahan
makanan menjadi energi. Tanpa adanya energy, semua makhluk hidup tidak dapat
melakukan aktivitas. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa fotosintesis
merupakan proses vital yang wajib terjadi pada tumbuhan.Selain itu, hasil dari
proses fotosintesis juga dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain untuk menimbulkan
energi pula. Sehingga, fotosintesis merupakan proses yang penting untuk di
pelajari.
2. Tujuan
a.
Mempelajari dan memahami apa itu fotosintesis
b.
Megetahui proses-porses yang terjadi
pada fotosintesis
c.
Mempelajari faktor-faktor penghambat laju fotosintesis
d.
Mempelajari dan Mengetahui reaksi-reaksiyang terjadi pada fotosintesis
3.
Rumusan Masalah
a.
Apa yang dimaksud dengan fotosintesis?
b.
Bagaimana proses yang terjadi
pada peristiwa fotosintesis ?
c.
Apa saja faktor–faktor yang
mempengaruhi fotosintesis?
Bab II
Pembahasan
FOTOSINTESIS
A.
Arti dan proses fotosintesis
1. Pengertian Fotosintesis
Di benua Eropa orang lebih banyak menggunakan istilah
asimilasi zat-karbon dari pada fotosintesis. Sedang di benua Amerika istilah
fotosintesis lebih lazim digunakan daripada zat-karbon.
Suatu sifat fsiologi yang hanya dimiliki khusus oleh
tumbuhan ialah kemampuannya untuk menggunakan zat-karbon dari udara untuk
diubah menjadi bahan organic serta diasimilasikan di dalam tubuh tanaman.
Peristiwa ini hanya berlangsung jika ada cukup cahaya, dan oleh karena itu maka
asimilasi zat-karbon disebut juga fotosintesis. Jadi,bahwa fotosintesis atau
asimilasi zat-karbon itu suatu proses, dimana zat-zat anorganic H2O
dan CO2 oleh klorofil diubah menjadi zat organic karbohidrat dengan
pertolongan sinar.
Perubahan energy
sinar menjadi energy kimia ( karbohidrat )dan kemudian perubahan energy
kimia ini menjadi energy kerja pada peristwa pernapasan dalam tubuh tumbuhan,
hewan atau manusia itu merupakan rangkaian peroses kehidupan didunia ini.
Disamping asimilasi zat-karbon kita kenal adanya
asimilasi zat-lemas (nitrogen), akan tetapi peristiwa ini dapat berlangsung
tanpa pertolongan sinar, dan oleh karena itu asimilasi nitrogen bukanlah suatu
fotosintesis, melainkan suatu kemosintesis biasa. Berlangsungnya asimilasi
nitrogen itu tidak terbatas pada bagian-bagian yang berhijau daun, akan tetapi
seluruh bagian turut serta dalam proses tersebut. Asimilasi nitrogen merupakan
langkah pertama dalam rangkaian proses pembentukan protein, dan protein tidak
mungkin disusun tanpa adanya hasil fotosintesis.
Fotosintesis sangat
penting bagi kehidupan. Selain menghasilkan zat makanan pada tumbuhan, proses
ini juga menghasilkan oksigen yang dibutuhkan bagi pernafasan manusia. Proses
fotosintesis terjadi pada daun tumbuhan. Proses fotosintesis ini tidak berlangsung
pada semua sel tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik.
Disamping itu proses fotosintesis juga dipengaruhi oleh kemampuan daun menyerap
spektrum cahaya, perbedaan ini disebabkan oleh adanya perbedaan pigmen pada
jaringan daun.
Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan
langsung. dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida
dan air untuk
menghasilkan gula dan oksigen
yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal
dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa
berikut ini:
6
CO2 + 6 H2O + energy cahaya → C6H12O6
(glukosa)+ 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti
selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung
melalui respirasi
seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang
terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi,
gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan
karbon dioksida, air, dan energi kimia.
Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil.
Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam
organel yang disebut kloroplas.
klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun
seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun
sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel
yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter
perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang
transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses
fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang
bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun
penguapan air yang berlebihan.
2. Pigmen
Ingen – Houst mempragunakan bahwa hanya bagian-bagian
hijau tumbuhan yang melepaskan oksigen selama fotosintesis. Struktur tumbuhan
yang tidak hijau misalnya : batang, akar, bunga dan daun buah, sebenarnya
menggunakan oksigen dalam proses respirasi, kita ketahui bahwa hal ini karena
fotosintesis hanya dapat terus berlangsung jika
ada pigmen hijau yaitu klorofil.
Stuktur molekul diketahui, yakni terdiri atas profirin
yang sama strukturnya dengan profirin heme yang membentuk gugus prostesis pada
hemoglobin dan enzim-enzim sitokrom. Perbedaan utama antara klorofil dan heme ialah
adanya:
1. Atom magnesium ( sebagai pengganti besi ) di
tengah-tengah cincin proferin.
2. Rantai samping hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai
fitol.
Klorofil pada tumbuhan ada dua macam :
klorofil a dan klorofil b. perbedaan kecil antara struktur kedua klorofil pada
sel keduanya terikat pada protein.
Klorofil adalah pigmen karena menyerap
cahaya, yakni radiasi elektomagnetik pada spectrum kasat mata ( vesible ).
Cahaya putih ( seperti misalnya cahaya matahari ) mengandung semua warna kasat
mata dari merah sampai violet, tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya tidak
diserap dengan baik secara merata oleh klorofil.
Sel tumbuhan hijau, selain klorofil a
dan b, mengandung karatenoid . molekul-molekul ini merupakan pigmen, mempunyai
warna berkisar antara merah dan kuning, cahaya yang diserap paling kuat bagian
biru dan spectrum yang tampak, karatenoid terdapat didalam kroloplas yang
merupakan pigmen dominan pada bunga dan buah.
Struktur klorofil berbeda-beda dari struktur
karatenoid, masing-masing terdapat penataan selang-seling ikatan kabalen tunggal
dan ganda. Pada klorofil, system ikatan yang berseling mengitari cincin
porfirin, sedangkan pada karotoid terdapat sepasang rantai hidrokarbon yang
menghubungkan struktur cincin terminal. Kalaupun terpaksa menarik ikatan-ikatan
tunggal dan ganda pada posisi tetap, maka electron-elektron “ekstra” yang
menimbulkan ikatan ganda tersebut tidak terlambat pada pasangan atom karbon
yang khusus electron berpindah-pindah diseluruh system.
Sifat
ini yang memungkinkan molekul-molekul menyerap cahaya tampak demikian kuatnya,
yakni bertindak sebagai pigmen. Sifat ini pula memungkinkan molekul-molekul
menyerap energy cahaya yang dapat digunakan untuk melaksanakan fotosintesis.
Persamaan antara spektrum tindakan fotosintesis dan spectrum obsorpsi klorofil
menunjukan bahwa dalam proses itu pigmen yang paling penting adalah klorofil.
Akan tetapi kedua spektrum itu tidak sama hal ini menunjukan bahwa karotennid berperan dalam fotosintesis. Ternyata pigmen
membantu mengabsorbsi sehingga dapat berperan dalam fotosintesis. Energy diserap oleh karotenoid diteruskan
klorofila, disini energy digunakan dalam fotosintesis. Klorofil b mempunyai
fungsi yang sama.
Karatenoid terdiri atas dua golongan,
yaitu golongan karotin dan golongan karotinal yang kita kenal alfa-karaotin,
beta-karotin, gema-karotin, likopotin yang satu sama lainnya merupakan isomer.
Beta-karotin umumnya lebih banyak terdapat di dalam tubuh hewan dan manusia di
sebut provitamin A di ubah menjadi Vitamin A karotin suatu pesenyawaan
hidrokarbon, warnanya merah, rumus kimianya C40H56. zat
ini terdapat pada tumbuhan dan jaringan hewan seperti didalam lemak dan kuning
telur. Karotinal atau xantofil terdapat pada alcohol, warna umumnya kuning.
Leuteol atau leutein banyak terdapat pada daun-daunan, rumus kimianya C50H54
warna zat ini kuning, zeaxantol C50H54 ( OH )2 pada
jagung berwarna kuning.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
pembentukan klorofil yaitu :
1. Faktor pembawaan
2. Cahaya
3. Oksigen
4. Karbohidrat
5. Nitrogen
6. Unsure-unsur Mn, Cn, Zn
7. Air dan temperature
3. Kloroplas
Kloroplas adalah zat hijau daun yang terdapat pada
semua tumbuhan yang berwarna hijau. Di dalam kloroplas terdapat
klorofil. Pigmen fotosintesis ini terdapat pada membran tilakoid. Pengubahan
energi cahaya menjadi energi kimia langsung terbentuk gelembung
pipih yang terbungkus membrane dalam tilakoid dengan produk akhir berupa
glukosa yang dibentuk di dalam stroma.Klorofil sendiri sebenarnya hanya
merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai
fotosistem. Kloroplas berbentuk memipih dengan panjang dan lebar
rata-rata 7-4 meter masing-masing dibatasi sepasang membrane luar yang halus. Batas
luar ini di lengkapi matriks fluida yang di namakan stroma dan suatu system
membrane dalam yang meluas. Membrane dalam yang terlipat berpasangan yang di
sebut lamella. Secara berkala, lamella itu membesar, sehingga terbentuk
gelembung pipih yang terbungkus membrane di namai filakoid. Struktur ini
tersusun dalam tumpukan koin, tumpukan filakoid ini dinamakan grana.
Membrane
lainnya pada sel, adalah dwilapis lipid yang mengandung banyak protein
intinsik. Tercakup di dalamnya berbagai enzim diantaranya enzim-enzim sitokrem
dan enzim-enzim pembentuk ATP. Membrane kroloplas mengadung seluruh klorofil
dan beberapa karatenoid. Krolofil adalah molekul amifik, rantai-rantai
hidrokarbonnya sangat hidrotobik, sedangkan sebagian dari cincin porfirin
tempat gugus-gugus C=0 itu hidrofilik. Cincin fitai dan sebagian dari cincin
porifirin terbenam didalam dwilapis lipid dengan sisa cincin porfirin. Karotenoid
sangat hidrifebik dan terbenam seluruhnya di dalam dwilapis lipid.
4. Daun
Pada tumbuhan tingkat tinggi,
biasanya kroloplas terbatas pada sel-sel batang muda, buah-buah yang
belum matang, dan daun-daun ini yang merupakan pabrik fotosintesis. Pada daun
tumbuhan kita lakukan irisan melintang yang khas maka kita dapat menemukan
beberapa lapisan-lapisan jaringan yang berbeda-beda.
Permukaan atas daun tertutupi selapis
sel tunggal yang menyusun epidermis atas, sel-sel ini sedikit atau tidak
memiliki kloroplas, karena agak transparan dan membiarkan sebagian besar cahaya
yang mengenainya melewati sel-sel di bawahnya. Sel-sel tersebut juga
mengeluarkan suatu zat yang transparan seperti lilin yang di namakan kutin.
Bahan ini membentuk kutikula yang berfungsi sebagai penghalang lembab
dipermukaan atas daun, jadi mengurangi hilangnya air dari daun.
Dibawah sel-sel epidermis atas tersusun
satu atau lebih barisan sel yang membentuk lapisan palisade. Sel-selnya
terbentuk dan tersusun sedemikian sehingga sumbu panjang tegak lurus pada
bidang daunnya. Setiap sel penuh dengan kloroplas, dan sel-sel inilah yang
melakukan fotosentesis yang paling banyak di dalam daun. Di bawah lapisan
palisade terdapat lapisan bungkarang. Sel-selnya tidak beraturan bentuknya dan
tersusun tidak rapat. Fungsinya sebagai penyimpanaan sementara molekul-molekul makanan yang dihasilkan
sel-sel lapisan palisade. Juga membantu dalam pertukaran gas di antara daun dan
sekitarnya selama siang hari, sel-sel mengeluarkan oksigen dan uap air kurang
udara yang mengitarinya. Karbondioksida dari udara dalam ruang udara di ambilnya saling berhubungan dan akhirnya kebagian luar daun melalui pori-pori
yang di namai stomata ( tunggal stoma ). Gambar
Gambar : struktur daun yang khas
sebagaimana tampak dalam irisan melintang. Sel-sel lapisan palisade melakukan
fotosintesis yang paling besar dalam daun pada
beberapa daun, khususnya yang terbuka menghadap matahari, terdapat dua
atau tiga lapisan palisade.
B.
Faktor pembatas laju fotosintesis
Peristiwa
fotosintesis dinyatakan dengan persamaan reaksi kimia :
G
CO2 + GH2O → G6H12O6 +GO2
Peristiwa ini hanya berlangsung jika ada
kloorofil dan cukup cahaya. fotosintesis melibatkan setidak-tidaknya dua proses
yang amat berbeda jelas di percobaan-percobaan F.F blackman, seorang ahli
fisiologi tumbuhan dengan mudah dapat mempublikasikan hasil percobaannya seperti pada gambar.
Tumbuhan air yang hijau, elodia, merupakan organisme uji. Bila sepotong
tumbuhan itu di letakkan terbalik dalam larutan encer NaHCO3 ( yang
merupakan sumber CO2 ) di terangi dengan lampu senter, maka
gelembung oksigen segera keluar dari bagian potongan tangkinya. Karena laju
fotosintesis tidak meningkat terus secara tidak terbatas dengan meningkatnya
penyinaran, maka blackman mengambil kesimpulan bahwa paling tidak ada dua
proses berlainan yang terlihat : yang pertama, suatu reaksi yang memerlukan
cahaya dan yang kedua, reaksi yang tidak memerlukan cahaya. Dalam teori
blackman, dia mengemukakan bahwa pada intensitas cahaya sedang, reaksi “terang”
membatasi atau “melajukan” seluruh proses.dengan perkataan lain, pada
intensitas ini reaksi gelap mampu menangani subtansi intermedial yang di
hasilkan reaksi cahaya dengan meningkatnya intensitas cahaya pada akhirnya
tercapai suatu titik yang pada saat reaksi gelap berlangsung pada kapasitas
maksimum. Gambar
Gambar : aparatur untuk menentukan laju fotosintesis
pada eodia, tumbuhan air, pengukuran dengan menghitung kecepatan terjadinya
gelembung oksigen pada batang.
Laju fotosintesis yang meningkat dengan
naiknya suhu tidak terjadi jika suplai CO2
terbatas. Seperti tampak pada gambar, laju rata-rata fotosintesis
mencapai nilai tetap pada intensitas cahaya renda jika banyaknya CO2 yang tersedia itu terbatas. Jadi konsentrasi
CO2 harus ditambahkan sebagai faktor ketiga yang mengatur laju fotosintesis berlansung. Tetapi konsentrasi CO2 yang
tersedia bagi tumbuhan darat ialah hanya terdapat pada atmosfir yaitu 0,03 %.
Gambar
: laju fotosintesis sebagai fungsi intensitas cahaya, konsentasi CO2 dan
suhu, pada intensitas cahaya rendah. cahaya merupakan faktor pembatas pada
itensitas cahaya tinggi. Suhu dan konsenterasi CO2 merupakan faktor
pembatas.
Ada
beberapa faktor yang mempengaruhi fotosintesis selain intensitas cahaya,
konsentrasi CO2, dan suhu
diantaranya :
1.
Pengaruh umur daun
Disamping perbedaan
metabolisme fiksasi CO2, umur daun juga akan mempengaruhi laju
fotosintesis. Kemampuan daun untuk berfotosntesis meningkat pada awal
perkembangan daun, tetapi kemudian mulai turun, kadang sebelum daun tersebut
berkembang penuh ( fully-developed ). Daun yang mulai mengalami senescene akan
berwarna kuning dan hilang kemampuannya untuk berfotosintesis,karena perombakan
klorofil dan hilangnya fungsi kloroplas.
2.
Pengaruh laju translokasi fotosintat
Faktor internal lain
yang dapat mempengaruhi laju fotosintesis ialah laju translokasi hasil
fotosintesis ( fotosintat, dalam bentuk sukrosa ) dari daun ke organ-organ
penampung yang berfungsi sebagai limbung . perlakuan pemotongan organ seperti
umbi, biji, atau buah yang sedang membesar dapat menghambat laju fotosintesis
untuk beberapa hari, terutama untuk daun yang berdekatan dengan organ yang
dibuang tersebut. Hambatan terhadap laju fotosintesis ini disebabkan karena
hasil fotosintesis yang tertimbun pada daun, tidak dapat di translokasikan ke organ
yang telah dibuang tersebut.
Tumbuhan dengan laju fotosintesis yang tinggi,
juga menunjukan laju translokasi fotosintat yang tinggi pula. jadi, translokasi
fotosintat yang cepat akan memacu laju fiksasi CO2 sementara akumulasi
fotosintat pada daun akan mednghambat laju fotosintesis.
Mekanisme hambatan
laju fotosintesis terjadi karena akumulasi fotosintat pada daun belum jelas.
Sebagian ahli berpendapat, bahwa hambatan tersebut terjadi karena fotosintat
yang terakumulasi tersebut adalah dalam bentuk butiran pati yang secara fisik
akan menalangi cahaya untuk mencapai membrane thilakoid, berarti menghambat
fotosintesis.
3.
Ketersediaan air
Kekurangan air dapat
menghambat laju fotosintesis, terutama karena pengaruhnya terhadap turgiditas
sel penjaga stomata. Jika kekurangan air, maka turgiditas sel penjaga akan
menurun.
Air juga merupakan bahan
bakufotosintesis, tetapi porsi air yang di manfaatkan untuk fotosintesis kurang
dari 5% dari air yang diserap oleh tanaman. Karena kecilnya porsi air yang
digunakan untuk fotosintesis, maka hambatan fotosintesis karena kekurangan air
tidak terletak pada ketidak tersediaanya sebagai bahan baku, tetapi karena
pengaruhnya terhadap sel penjaga stomata.
4.
Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju
fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang
tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan
lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
C.
Reaksi Terang dan Reaksi Gelap
1. Reaksi
terang
Reaksi terang adalah proses untuk
menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Reaksi
terang merupakan langkah-langkah mengubah energy matahari menjadi energy kimia.
Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan transport electron dan hydrogen
dari air ke penerima ( aseptor ) yang disebut NADP+ yang berfungsi sebagai pembawa
electron dalam respirasi seluler. Reaksi terang menggunakan tenaga matahari
untuk mereduksi NADP+ menjadi
NADPH dengan cara menambahkan sepasang electron bersama dengan nukleus hidrogen
atau H+. Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan memeberi tenaga
bagi penambahan gugus fosfat yang pada ADP, proses ini disebut fotofosforilasi.
Reaksi terang terjadi di grana,
persisnya di membran tilakoid. Reaksi terang menggunakan 2 fotosistem yang
berhubungan. Fotosistem I menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm maka
disebut P700, berfungsi untuk menghasilkan NADPH. Fotosistem II menyerap cahaya
dengan panjang gelombang 680 nm maka disebut P680, berfungsi untuk membuat
potensial oksidasi cukup tinggi sehingga bisa memecah air. Bila bekerja
bersama, 2 fotosistem ini melakukan proses fotofosforilasi non-siklik yang
menghasilkan ATP dan NADPH. Fotosistem I mentransfer elektron ke NADP+ untuk
membentuk NADPH. Kehilangan elektron digantikan oleh elektron dari fotosistem
II. Fotosistem II dengan potensial oksidasinya yang tinggi dapat memecah air
untuk menggantikan elektron yang ditransfer ke fotosistem I. Kedua fotosistem
ini dihubungkan oleh kompleks pembawa elektron yang disebut sitokrom/komplek
b6-f. Kompleks ini menggunakan energi dari pemindahan elektron untuk
memindahakan proton dan mengaktifkan gradien proton yang digunakan oleh enzim
ATP sintase.
Saat pusat reaksi Fotosistem II
menyerap foton, elektron tereksitasi pada molekul klorofil P680, yang
mentransfer elektron ini ke akseptor elektron. P680 teroksidasi melepaskan
elektron dari kulit terluar atom Mg. Atom Mg yang teroksidasi dengan bantuan
enzim pemecah air, melepaskan elektron dari atom oksigen dari 2 molekul air.
Proses ini membuat P680 menyerap 4 foton untuk melengkapi oksidasi 2 molekul
air dan mengahsilkan 1 oksigen. Elektron yang tereksitasi dibawa oleh
plastoquinon dan kemudian diterima oleh kompleks b6-f. Kehadiran elektron
menyebabkan kompleks memompa proton ke celah tilakoid, kemudian elektron dibawa
oleh plastosianin ke fotosistem I.
Pusat reaksi fotosistem I menyerap
foton maka elektronnya tereksitasi. ”Lobang” yang ditinggal elektron segera
ditempatin olek elektron dari Fotosistem II, sedangkan elektron yang
tereksitasi tersebut ditanggap oleh ferredoxin. Ferredoxin tereduksi membawa
elektron dengan potensial yang tinggi kemudian ditangkap oleh NADP+ untuk
membentuk NADPH.Reaksi ini dikatalisasi oleh enzim NADPH reduktase. Enzim ATP
sintase menggunakan gradien proton yang tercipta saat tranpor elektron untuk
mensintesis ATP dari ADP + Pi.
2.
Reaksi gelap
Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula
dari CO2 yang terjadi di stroma. Berbeda dengan reaksi terang, reaksi gelap
atau reaksi tidak bergantung cahaya bisa terjadi pada saat siang dan malam,
namun pada siang hari laju reaksi gelap tentu lebih rendah dari laju reaksi
terang.
Reaksi gelap dimulai dengan pengikatan
atau fiksasi 6 molekul CO2 ke 6 molekuk gula 5 karbon yaitu ribulosa 1,5
bifosfat, dikatalisis oleh enzim ribulosa bifosfat
karboksilase/oksigenase(rubisco) yang kemudian membentuk 6 molekul gula 6
karbon. Molekul 6 karbon ini tidak stabil maka pecah menjadi 12 molekul 3
karbon yaitu 3 fosfogliserat. 3 fosfogliserat kemudian difosforilasi oleh 12
ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat. 1,3 bifosfogliserat difosforilasi lagi oleh
12 NADPH membentuk 12 molekul gliseradehida 3 fosfat/PGAL. 2 PGAL digunakan
untuk membentuk 1 molekul glukosa atau jenis gula lainnya, sedangkan 10 molekul
lainnya difosforilasi oleh 6 ATP untuk kembali membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5
bifosfat. Proses pengikatan CO2 ke RuBP disebut fiksasi, proses pemecahan
molekul 6 karbon menjadi molekul 3 karbon disebut reduksi dan proses
pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi.
Fotosintesis ini disebut mekanisme C3,
karena molekul yang pertama kali terbentuk setelah fiksasi karbon adalah
molekul berkarbon 3. Kebanyakan tumbuhan menggunakan fotosintesis C3 disebut
tumbuhan C3.
Untuk beberapa tumbuhan, mereka
terpaksa melakukan fotosintesis dengan cara yang sedikit berbeda karena kondisi
lingkungan. RuBP, alih-alih mengikat CO2, justru mengikat O2 sehingga berubah
menjadi glikolat dan terurai. Proses ini disebut fotorespirasi. Saat fiksasi
karbon, CO2 dan O2 berkompetisi untuk berikatan dengan RuBP. Pada kondisi
normal bersuhu 25 C, 20% fiksasi karbon untuk fotosintesis hilang karena
fotorespirasi. Kemungkinan makin meningkat saat kondisi panas, kering dan
stomata menutup di siang hari untuk menyimpan air. Kondisi ini menyebabkan CO2
tidak bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi. Untuk
menanggulangi hal tersebut, maka tanaman mengikatkan CO2 ke
fosfoenolpiruvat(PEP), dikatalisis oleh PEP karboksilase dan membentuk senyawa
4 karbon, biasanya oksaloasetat. Mekanisme ini disebut mekanisme C4. Pengikatan
ini terjadi disel mesofil. Oksaloasetat kemudian berubah menhadi malat yang
memasuki sel seludang dan disanalah malat melepaskan CO2 untuk memulai siklus
Calvin. Mala berubah menjadi piruvat yang keluar menuju sel mesofil, berubah
menjadi PEP untuk berikatan lagi dengan CO2.
D.
Fotosistem I dan fotosistem II
Sebelum kita mengetahui fotosistem I dan fotosistem II, kita akan
membahas apa yag disebut fotosistem terlebih dahulu.
Fotosistem merupakan tahap pertama dari proses
fotosintesis. Ketika klorofil menyerap energi foton dari cahaya, elektron pada
klorofil akan terlepas ke orbit luar (tereksitasi). Elektron ini akan ditangkap
oleh penerima elektron yaitu plastokuinon. Jadi unit penangkapan elektron
inilah yang disebut dengan fotosistem.
Ketika elektron ditangkap oleh plastokuinon,
akibatnya jumlah elektron di dalam klorofil menjadi tidak stabil. Untuk itu
klorofil harus disuplai elektron dari molekul lain. Dalam waktu yang bersamaan
H2O terpecah menjadi 2H+, OH- dan elektron (fotolisis). Elektron dari air
inilah yang dipakai untuk menstabilkan klorofil.
Jadi secara sederhana, Unit yang mampu untuk
menangkap energi cahaya matahari, yaitu klorofil yang melepaskan elektron dan
menyerap foton (energi cahya dengan panjang gelombang yang sesuai), disebut
dengan fotosistem.
1. Fotosistem I
Fotosistem I mengandung klorofil a, sedikit
klorofil b, dan beberapa beta-karoten yang menyatu dengan beberapa protein dengan
ikatan non-kovalen. Satu dari klorofil a pada fotosistem itu menjadi special
karena lingkungan kimianya sehingga dapat menyerap cahaya dengan panjang
gelombang ± 700 nm. Selain gelombang yang lebih pendek. Oleh sebab itu, disebut
P700. P700 ialah yang merupakan pusat reaksi dari fotosistem I dan semua
pigmen-pigmen lainnya akan mengirim energy eksitasinya ke P700 ini.
Pada fotosistem I juga dijumpai paling tidak 2
molekul protein yang mengandung Fe dan mirip dengan feredoksin. Setiap 4 atom
Fe pada molekul protein ini mengikat 2 atom belerang, sehingga disebut sebagai
protein Fe-S. protein Fe-S berbeda dengan sitokhrom dan protein lainnya yang
mengandung satu atom Fe yang terikat pada gugus heme ( sehingga disebut
hemeprotein, contohnya hemoglobin ). Protein Fe-S merupakan penerimaelektron
utama pada fotosistem I, berarti bahwa electron mulla-mula ditransper dari P700
ke salah satuprotein Fe-S ini. Hanya satu dari 4 atom Fe tersebut yan akan
mampu menerima electron. Karena penerimaan electron ini, Fe3+
direduksi menjadi Fe2+, tetapi dapat teroksidasi kembali kedalam
lintasan pengangkatan electron.
2. Fotosistem II
Fotosistem II juga mengandung klorofil adan
beta-karoten ( terikat pada 2 protein utama )serta sedikit klorofil b. pusat
reaksinya disebut P680, yang merupakan satu molekul klorofil adengan lingkungan
kimia yang berbeda dengan P700 dan klorofil a lainnya. Pada fotsistem II juga
terdapat penerima electron utama yang diyakini merupakan klorofil a yang tidak
berwarna dan tidak mengandung atom Mg. molekul ini disebut feofitin, disingkat
“pheo”.
Fotosistem II juga mengandung “quinone” yang erat
asosiasinya dengan pheo, P680, dan protein yang terikat pada P680. Quinine
secara historis diberi symbol Q, karena kemampuannya untuk melenyapkan cahaya fleuresendari
P680 dengan cara menerima electron yang telahterektisasi. Pada fotosistem II
juga terkandung satu atau lebih protein yang mengandung manggan dan disebut
sebagai protein-Mn. Diperkirakan 4 ion Mn2+ diikat oleh satu atau
lebih protein pada fotosistem II dan satu ion Cl- menjembati 2 ion
Mn 2+ tersebut. Dalam proses pengangkutan electron, Mn 2+ akan
teroksidasi menjadi Mn3+ dan kemudian diredoksi kembali. Proses
oksidasi dan reduksi Mn ini berlangsung berulang-ulang. Protein Mn merupakan
komponen bagian dalam membrane thilakoid dan dekat dengansaluran protein, serta
mungkin terlibat langsung dalam tahap awal oksidasi H2O.
Selain kedua fotosistem diatas, dengan teknik
elektroforosis 2 kompleks penangkap cahaya dapat pula diisolasi dari
khloroplas. Kompleks ini mengandung klorofil a dan bserta xanthofil, tetapi
sangat sedikit mengandung beta-karoten. Semua pigmen ini terikat pada protein.
Satu kompleks penangkap cahaya akan berperan mengirin energy ke fotosistem I
dan satu kompleks lainnya mengirim energy ke fotosistem II. Energy yang diserap
oleh pigmen-pigmen dalam kompleks ini akan ditransfer dan pada akhirnya akan
mencapai P700 atau P680.
Perbedaan lokasi fotosistem I dan fotosistem II ini
menimbulkan pertanyaan sehubungan dengan kerja sama antara kedua fotosistem ini
dalam mentransfer electron dari H2O ke NADP+. Kedua
fotosistem ini haruslah tidak berjauhan sehingga proses transfer tersebut dapat
berlangsung secara efektif. Dua pembawa electron yang mobil diperkirakan akan
berperan membawa electron dari fotosistem II ke fotosistem I. salah satu
pembawa electron tersebut adalah molekul protein kecil yang mengandung Cu, yang
disebut plastosianin, disingkat PC. Plastosianin terikat tidak kuat pada bagian
dalam membrane thilakoid dekat saluran protein. Bila tembaga yang terkandung
tereduksi dari Cu2+ menjadi Cu+ oleh fotosistem II, PC
dapat bergerak menelusuri membrane membawa electron ke fotosistem I dan pada
fotosistem I ini Cu+ dioksidasi kembali menjadi Cu2+.
Kemudian PC kembali ke fotosistem II untuk mengambil electron berikutnya.
Pembawa electron lainnya merupakan kumpulan
quinine yang disebut plastoquinon ( disingkat PQ ). PQ membawa 2
elektron dan 2 ion H+ dari fotosistem II ke fotosistem I.
Aksi kerja sama antara kedua fotosistem membutuhkan
lebih banyak komponen pengangkut electron. Kompleks protein lain yang tidak
mengandung klorofil atau karotenoid telah berhasil diisolasi dari membrane
thilakoid. Kompleks protein ini mengandung 2 sitokhrom dan satu protein Fe-S.
besi pada protein Fe-S dapat mengikat atau melepas satu electron selama proses
oksidasi-reduksi. Kompleks ini secara fisik berada pada abtara fotosistem I dan
fotosistem II dan penting peranannya dalam pengangkutan electron antara kedua
fotosistem ini. Satu lagi sithokrom, yaitu sithokrom b3, bersama
protein Fe-S diyakini berperan dalam fotosintesis,tetapi peran sithokrom b3
ini belum jelas, tetapi peran ferredoksin telah diketahui. Ferredoksin berperan
membawa electron dari protein Fe-S lainnya pada fotosistem I menuju NADP+,
melengkapi proses pengangkutan electron secara keseluruhan.
Komponen akhir membrane thilakoid yang dibutuhkan
untuk fotofosforilasi adalah kompleks protein yang disebut ATPase atau kompleks
faktor pengganda. Kompleks ini dapat menghidrolisis ATP menjadi ADP dan
P-anorganik (Pi) dan sebaliknya juga berperan dalam mensintesis ATP
dari ADP dan Pi melalui fotofosforilasi. Sintesis ATP dipacu oleh
pengangkutan electron yang dirangsang oleh cahaya, demikian pula sebaliknya,
pengangkutan electron dipacu oleh fotofosforilasi. CF berperan menggabungkan
kedua proses timbale balik ini. Kompleks CF
terdiri dari bagian “kepala”yang melekat pada sisi luar stroma dari
membrane thilakoid dan bagian “tangkai” yang menembus lapisan ganda lipida
sampai pada sisi saluran ( sebelah dalam ) dari membrane thilakoid tersebut.
Bab III
Penutup
1. Kesimpulan
a.
Fotosintesis
atau asimilasi zat-karbon itu adalah suatu proses, dimana zat-zat anorganic H2O
dan CO2 oleh klorofil diubah menjadi zat organic karbohidrat dengan
pertolongan sinar. Disamping asimilasi zat-karbon kita kenal adanya asimilasi
zat-lemas ( nitrogen ), akan tetapi peristiwa ini dapat berlangsung tanpa
pertolongan sinar, dan oleh karena itu asimilasi nitrogen bukanlah suatu
fotosintesis, melainkan suatu kemosintesis biasa.
b.
Ada dua proses
reaksi yang terjadi pada fotosintesis diantaranya : reaksi terang dan reaksi
gelap.
c.
Ada pun
faktor-faktor yang mempengarui fotosintesis :
cahaya, konsentrasi Co2, suhu, pengaruh umur daun, pengaruh
laju translokasi fotosintat, ketersediaan air, pengaruh pertumbuhan.
2. Saran
Untuk rekan-rekan mahasiswa Biologi sekalian agar bisa memahami makalah
yang kelompok kami presentasikan ini dan sebaiknya rekan-rekan lebih aktif
dalam berbagi diskusi dalam penyajian makalah ini sehingga pengetahuan dan
wawasannya dapat lebih berkembang terutama mengenai “fotosintesis”. Bagi dosen,
diharapkan dapat memberikan arahan dan pengetahuan baru yang mungkin belum
dibahas dalam makalah ini sehingga ada suatu kesinambungan dan kontribusi
antara mahasiswa dengan dosen.
DAFTAR
PUSTAKA
Lakitan,
benyamin . 1993. Dasar-dasar Fisiologi
Tumbuhan. Jakarta : rajawali pers
Dwidjoseputro,
D. 1978. Pengatar Fisiologi Tumbuhan.
Jakarta : PT. gramedia
No comments:
Post a Comment