FOTOSINTESIS

1. Fotosintesis adalah proses anabolisme , membentuk senyawa kompleks Glukosa dari senyawa sederhana CO2 .

2. Proses ini memerlukan energi dari matahari berupa Foton .

3. Foton dengan panjang gelombang 700 nm dan 680 nm berupa sinar merah adalah foton yang efektif untuk fotosintesis.

4. Pada proses fisiologi ini foton tersebut di tangkap oleh seperangkat sistem penerima foton yang disebut Fotosistem

5. Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor electron

6. Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga

7. Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis

8. Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi^. Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama electron. Elektron ini selanjutnya masuk ke sistem siklus elektron. Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal dengan kompleks antena.

9. Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

10. Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.

11. Energi yang diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena

12. Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.

13. P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.

14. Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I yang antinya Fotosistem ini menghasilkan ATP

15. Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II.

16. Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar, yaitu sebagai berikut

17. Secara umum fotosintesis terbagi menjadi dua tahap reaksi:

1.Reaksi Terang, yang membutuhkan cahaya

2.Reaksi Gelap, yang tidak membutuhkan cahaya

Reaksi terang

Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm

1. Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil

2. Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H₂O yang ada disekitarnya.

3. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim.

4. Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid.

5. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) m

embentuk PQH₂

6. Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid.

7. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H⁺ yang disebut sitokrom b₆-f kompleks.

8. Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah

2H₂O + 4 foton + 2PQ + 4H^- → 4H⁺ + O₂ + 2PQH₂

9. Sitokrom b₆-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi PQH₂ dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC).

10. Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H⁺ dari stroma ke membran tilakoid

11. Reaksi yang terjadi pada sitokrom b₆-f kompleks adalah

2PQH₂ + 4PC(Cu²⁺) → 2PQ + 4PC(Cu⁺) + 4 H⁺ (lumen)

12. Elektron dari sitokrom b₆-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.

13. Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H₂O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.

14. Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.

15. Reaksi keseluruhan pada PS I adalah^\

Cahaya + 4PC(Cu⁺) + 4Fd(Fe³⁺) → 4PC(Cu²⁺) + 4Fd(Fe²⁺)

16. Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP⁺ dan membentuk NADPH.

17. Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP⁺ reduktase.

18. Reaksinya adalah

4Fd (Fe²⁺) + 2NADP⁺ + 2H⁺ → 4Fd (Fe³⁺) + 2NADPH

19. Ion H⁺ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.

20. ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H⁺ melintasi membran tilakoid

21. Masuknya H⁺ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah A

DP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.

22. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut

Sinar + ADP + Pi + NADP⁺ + 2H₂O → ATP + NADPH + 3H⁺ + O₂

Reaksi Gelap

1. Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis.
2. Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma.
3. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO₂, yang berasal dari udara bebas.
4. Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C₆H₁₂O₆), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme.
5. Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.
6. Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat.
7. Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO₂dalam reaksi gelap.
8. Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.
9. . Pada fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO₂ dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil
10. 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA).
11. Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat, dan membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat).
12. Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini direduksi oleh H⁺ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP⁺, dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL)yang beratom 3C.
13. Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C(C₆H₁₂O₆).
14. 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat.(RDP/RuBP
15. Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi ribulosa difosfat (RDP),
16. RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO₂ lagi , begitu setrusnya.