Followers

Friday, May 3, 2013

Fisiologi Tumbuhan



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 COterbatas. 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