MAKALAH

“Reaksi Terang Pada Proses Fotosintesis”

Untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Fisiologi Tanaman

Dosen Pengampu Ir. Dawam Maghfoer, SP., MP.

Disusun oleh:

KELOMPOK I

Yulia Dwi Sartika 0910480168

Anifatuz Z 135040200111034

Anisa Mufida 135040200111030

Jamilatuz Zahro 135040200111027

Tri Wulansari 135040200111003

Agus Riyani 135040200111002

Binti Miftakhun N 135040200111026

PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Masa depan manusia sedikit banyak ditentukan oleh produksi bahan makanan,

bahan bakar dan serat melalui proses fotosintesis. Proses sintesis karbohidrat dari

bahan-bahan anorganik (CO2 dan H2O) pada tumbuhan berpigmen dengan bantuan

energi cahaya matahari disebut fotosintesis dengan persamaan reaksi kimia berikut ini.

Berdasarkan reaksi fotosintesis di atas, CO2 dan H2O merupakan substrat dalam reaksi

fotosintesis dan dengan bantuan cahaya matahari dan pigmen fotosintesis (berupa

klorofil dan pigemen-pigmen lainnya) akan menghasilkan karbohidrat dan melepaskan

oksigen. Cahaya matahari meliputi semua warna dari spektrum tampak dari merah

hingga ungu, tetapi tidak semua panjang gelombang dari spektrum tampak diserap

(diabsorpsi) oleh pigmen fotosintesis. Atom O pada karbohidrat berasal dari CO2 dan

atom H pada karbohidrat berasal dari H2O (Sasmitamihardja dan Siregar, 1996).

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia anabolisme, pembentukan zat makanan

atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri

dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi

cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan

dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di

bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di

atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos

berarti cahaya) disebut sebagai fototrof.

Energi cahaya diubah menjadi energi kimia oleh pigmen fotosintesis yang

terdapat pada membran interna atau tilakoid. Pigmen fotosintesis yang utama ialah

klorofil dan karotenoid. Klorofil a dan b menunjukkan absorpsi yang sangat kuat untuk

panjang gelombang biru dan ungu, jingga dan merah (lembayung) dan menunjukkan

absorpsi yang sangat kurang untuk panjang gelombang hijau dan kuning hijau (500-600

nm) (Sasmitamihardja dan Siregar, 1996).

Fisiologi tanaman adalah ilmu yang mempelajari fungsi tanaman. Fisiologi

tanaman lebih mengarah pada proses metabolisme yang berkaitan dengan pembentukan

dan perkembangan tanaman. Metabolisme yang akan dipelajari dalam makalah ini

adalah reaksi terang fotosintesis.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah sebagai berikut:

Mengetahui definisi dan proses fotosintesis

Mendeskripsikan faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis

Menjelaskan percobaan fotosintesis

Mengetahui prinsip penyerapan cahaya oleh tumbuhan

Mengetahui tahapan reaksi terang dalam fotosintesis

1.3. Manfaat

Setelah adanya penulisan makalah ini diharapkan mahasiswa dapat menggunakan

makalah ini sebagai referensi dalam proses belajar mengajar dalam memahami tahap-

tahap dan proses reaksi terang dalam fotosintesis.

BAB II

ISI

2.1 Definisi dan Proses Fotosintesis

2.1.1 Definisi Fotosintesis

Photosynthesis is the process of constructive metabolism by which carbohydrates

are formed from water vapor and the carbon dioxide of the air in the chlorophyll-

containing tissues of plants exposed to the action of light. It was formerly called

assimilation, but this is now commonly used as in animal physiology.

Proses pembuatan makanan pada tumbuhan hijau disebut sebagai proses

fotosintesis. Pengertian fotosintesis dalam kamus Biologi adalah peristiwa

penggabungan karbon dioksida dan air secara kimiawi dalam klorofil untuk membentuk

karbohidrat dengan bantuan cahaya matahari sebagai sumber energi. Sedangkan dalam

kamus besar Bahasa Indonesia, fotosintesis adalah pemanfaatan energy cahaya matahari

(cahaya matahari buatan) oleh tumbuhan berhijau daun atau bakteri untuk mengubah

karbondioksida dan air menjadi karbohidrat (Rianawaty, 2009).

Fotosintesis adalah proses sintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO2

dan H2O) pada tumbuhan berpigmen dengan bantuan energi cahaya matahari.

Fotosintesis terdiri atas 2 fase, yaitu fase I yang berlangsung pada grana dan

menghasilkan ATP dan NADPH2 serta fase II yang berlangsung pada stroma dan

menghasilkan karbohidrat. Molekul air tidak dipecah dalam fotosintesis primitif dan

setelah evolusi molekul air dipecahkan melalui 2 fotosistem sehingga O2 dilepaskan ke

atmosfir. Fotosintesis berkembang menjadi lebih kompleks secara biokimia sampai

terjadinya pemisahan antara respirasi dan fotosintesis beserta regulasinya (Nio Song,

2001).

Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis

karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan

energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui

kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.

2.1.2 Proses Fotosintesis

Fotosintesis merupakan penyusunan/pembuatan makanan yang terjadi di daun,

dilakukan oleh klorofil dengan bantuan energy cahaya. Secara alami fotosintesis

berlangsung dengan bantuan energi cahaya matahari dan terjadi di siang hari.

Fotosintesis bisa juga terjadi pada malam hari dengan bantuan cahaya lampu atau

cahaya lainnya.

Syarat terjadinya fotosintesis adalah sebagai berikut:

Adanya CO2 dan H2O. CO2 diambil dari udara, sedangkan H2O diambil dari

dalam tanah. CO2 masuk ke dalam daun melalui stomata (mulut daun)

sedangkan H2O sampai di daun melalui proses pengangkutan.

Peristiwa fotosintesis berlangsung pada bagian tubuh tumbuhan yang

mengandung klorofil (zat hijau daun), umumnya terjadi pada bagian daun,

namun memungkinkan pada bagian yang lain seperti pada batang (terjadi pada

tanaman kaktus, daunnya berbentuk seperti jarum sedangkan batangnya banyak

mengandung klorofil, sehingga batang berperan dalam peristiwa fotosintesis).

Adanya sumber energi, yaitu energi cahaya matahari, manfaatnya adalah untuk

membentuk molekul kompleks (amilum) dari molekul sederhana (CO2 dan

H2O).

Fotosintesis menggunakan energi cahaya matahari untuk menyusun glukosa.

Bahan baku fotosintesis adalah air (H2O) dan karbon dioksida (CO2). Air berasal dari

dalam tanah, sedangkan karbon dioksida berasal dari udara bebas yang merupakan hasil

dari proses pernapasan makhluk hidup. Hasil fotosintesis berupa glukosa dan oksigen.

Fotosintesis hanya dapat dilakukan oleh tumbuhan dan beberapa jenis bakteri.

Tumbuhan menggunakan pigmen hijau yang disebut klorofil untuk mengubah energi

sinar matahari (energy fisik) menjadi energy kimia. Tanaman mengambil dan

menggabungkan energi cahaya dengan enam molekul karbon dioksida dan enam

molekul air untuk membentuk satu molekul glukosa dan enam molekul oksigen.

Perhatikan reaksi fotosintesis di bawah ini!

Pada proses fotosintesis, energi diperoleh dari cahaya matahari yang diserap oleh

klorofil. Energi tersebut digunakan untuk memecah molekul air menjadi oksigen dan

hidrogen. Oksigen dikeluarkan oleh daun, meskipun sebagian digunakan untuk

bernapas. Hidrogen bergabung dengan karbon dioksida membentuk glukosa. Pada

dasarnya, fotosintesis terjadi dalam dua tahapan, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

1) Reaksi cahaya adalah proses penangkapan energy surya atau proses yang

langsung bergantung pada keberadaan cahaya. Reaksi cahaya berlangsung pada

bagian grana kloroplas. Sebagian energy matahari yang di serap akan di ubah

menjadi energy kimia, yaitu berupa zat kimia berenergi tinggi.Selanjutnya, zat

itu akan di gunakan untuk proses penyusun zat gula. Sebagian energy matahari

juga di gunakan untuk fotolisis air (H2O) sehingga di hasilkan ion hydrogen

(H+) dan O2. Ion hydrogen tersebut akan di gabungkan dengan CO2

membentuk zat gula (CH2O)n, sedangkan O2nya akan dikeluarkan.

2) Reaksi gelap adalah proses yang tidak langsung bergantung pada cahaya. Reaksi

gelap terjadi pada bagian stroma kloroplas. Pada bagian tersebut terdapat seluruh

perangkat untuk reaksi penyusun zat gula. Reaksi tersebut memanfaatkan zat

berenergi tinggi yang di hasilkan pada reaksi terang. Reaksi penyusunan tersebut

tidak lagi langsung bergantung pada keberadaan cahaya, walaupun prosesnya

berlangsung bersamaan dengan proses reaksi cahaya. Reaksi gelap dapat terjadi

karena adanya enzim fotosintesis. Sesuai dengan nama penemunya, yaitu

Benson dan Calvin, daur reaksi penyusunan zat gula itu di sebut daur Benson-

Calvin. Reaksi gelap berlangsung di dalam stroma kloroplas, serta mengkonversi

CO2 untuk gula. Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya secara langsung, tetapi

itu sangat membutuhkan produkproduk dari reaksi terang (ATP dan bahan kimia

lain yang disebut NADPH).

2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis

Fotosintesis di pengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor dari dalam maupun

faktor dari luar. Faktor dari dalam, antara lain: Umur daun, Keadaan stomata, dan Jenis

tumbuhan.

Faktor dari luar,antara lain:

1) Cahaya

Cahaya di butuhkan pada proses fotosintesis sebagai sumber energy. Energi ini

kemudian digunakan untuk menguraikan (memecah) molekul air (H2O) menjadi

oksigen dan hydrogen. Banyaknya energi cahaya yang di serap oleh tumbuhan

tergantung pada: banyak sedikitnya intensitas sumber cahaya, panjang gelombang

cahaya, lamanya penyinaran. Cahaya utama yang digunakan pada proses fotosintesis

adalah cahaya matahari.selain cahaya matahari,bisa digunakan cahaya lampu dan

cahaya lainnya.

2) Klorofil

Klorofil, semakin banyak jumlah klorofil dalam daun maka proses fotosintesis

berlangsung semakin cepat. Pembentukan klorofil memerlukan cahaya matahari.

Kecambah yang ditumbuhkan di tempat gelap tidak dapat membuat klorofil dengan

sempurna. Kecambah ini dikatakan mengalami etiolasi, yaitu tumbuh sangat cepat

(lebih tinggi/panjang dari seharusnya) dan batang dan daunnya tampak bewarna pucat

karena tidak mengandung klorofil. Umur daun juga mempengaruhi laju fotosintesis.

Semakin tua daun, kemampuan berfotosintesis semakin berkurang karena adanya

perombakan klorofil dan berkurangnya fungsi kloroplas.

Zat hijau daun (klorofil) dibutuhkan untuk menyerap cahaya. hari klorofil

menyerap cahaya terutama mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa (bahan

makanan). Pembentukan klorofil membutuhkan ion magnesium (Mg2+) yang diserap

dari tanah.Klorofil menyerap panjang gelombang tertentu, sehingga pada beberapa

tumbuhan tertentu,selain klorofil didalam kloropasnya di temukan juga pigmen

lain,seperti pada wortel ditemukan pigmen kuning yang berfungsi untuk menyerap

panjang gelombang yang tidak dapat diserap oleh klorofil.

3) Suhu

Suhu berpengaruh pada proses fotosintesis karena suhu mempengaruhi enzim

yang bekerja pada proses fotosintesis tersebut. Enzim dapat bekerja dengan baik pada

suhu tertentu. Jika suhu terlalu rendah ataupun terlalu tinggi akan merusk kerja enzim.

Suhu, umumnya semakin tinggi suhunya, laju fotosintesis akan meningkat, demikian

juga sebaliknya. Namun bila suhu terlalu tinggi, fotosintesis akan berhenti karena

enzimenzim yang berperan dalam fotosintesis rusak. Oleh karena itu tumbuhan

menghendaki suhu optimum (tidak terlalu rendah atau terlalu tinggi) agar fotosintesis

berjalan secara efisien.

4) Karbon dioksida (CO2)

Karbon dioksida berpengaruh sangat besar terhadap proses fotosintesis karena

merupakan bahan baku untuk pembuatan glukosa. Disamping itu, keberadaan karbon

dioksida diudarapun jumlahnya juga terbatas. Kandungan karbon dioksida di udara

segar bervariasi antara 0,03% (300ppm) sampai dengan 0,06% (600 ppm) bergantung

pada lokasi.

5) Air (H2O)

Air merupakan bahan baku pada proses fotosintesis, keberadaan air juga sangat

berpengaruh terhadap keberadaan karbondioksida, karena jika tumbuhan kekurangan air

maka stomata akan menutup, dan dengan menutupnya stomata maka Karbon dioksida

tidak bisa masuk ke dalam tumbuhan tersebut.

2.3 Percobaan Fotosintesis

Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami,

persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun

1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang

bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang

menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya,

Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian

air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa

pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian

makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses

tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang

berlainan.

Pada tahun 1779, Jan Ingenhousz seorang ahli fisiologi dari Belanda melakukan

percobaan dengan menggunakan tumbuhan air (Hydrilla verticilata). J. Ingenhousz

adalah dokter istana Ratu Austria, yang menghabiskan musim panas dekat London

dengan melakukan lebih dari 500 eksperimen, di mana ia menemukan bahwa cahaya

memainkan peran utama dalam fotosintesis.

Jan Ingenhousz & percobaannya

Percobaannya menunjukan tiga hal penting, yaitu:

1. Gas yang dikeluarkan oleh tumbuhan itu ternyata adalah O2.

2. Cahaya matahari dibutuhkan untuk proses fotosintesis

3. Bagian yang berhijau daun saja yang mengeluarkan O2.

2.4 Prinsip Penyerapan Cahaya Oleh Tumbuhan

Reaksi cahaya dalam fotosintesis merupakan akibat langsung penyerapan foton

oleh molekul-molekul pigmen seperti klorofil. Prinsip dasar penyerapan cahaya adalah

bahwa setiap molekul dapat menyerap satu foton pada waktu tertentu dan foton ini

menyebabkan terjadinya eksitasi pada satu elektron dalam suatu molekul. Klorofil dan

pigmen-pigmen lainnya hanya dapat berada dalam kondisi tereksitasi dalam waktu

singkat umumnya hanya 10-9 detik atau lebih singkat. Panjang gelombang diatas 760 nm

foton tidak memiliki cukup energi sedangkan panjang gelombang dibawah 390 nm

foton memiliki terlalu banyak energi yang menyebabkan ionisasi dan kerusakan

pigmen. Dari radiasi yang terserap selama siang hari oleh permukaan tanaman

budidaya, 75 sampai 85% di gunakan untuk menguapkan air, 5 sampai 10% menjadi

cadangan bahang dalam tanah, 5 sampai 10% laiinya menjadi bahan pertukaran bahang

dengan atmosfer bumi melalui proses konveksi, dan 1 sampai 5% berfungsi dalam

fotosintesis.

Energi eksitasi dapat hilang bila di bebaskan dalam bentuk panas pada waktu

elektron kembali ke orbit dasar, peristiwa ini dapat dalam bentuk kombinasi antara

panas dan cahaya fluoresen (fluorescence). Fluoresen adalah pancaran cahaya yang di

ikuti oleh degradasi cepat dari elektron tereksitasi. Pada daun flouresen sangat sedikit

karena energi eksitasi di manfaatkan untuk fotosintesis.

Terjadinya fotosintesis, energi dalam bentuk elektron yang tereksitasi pada

berbagai pigmen harus disalurkan ke pigmen pengumpul energi yang disebut sebagai

pusat reaksi. Daun dari kebanyakan spesies 90% cahaya ungu dan biru, demikian pula

untuk cahaya jingga dan merah. Seluruh penyerapan ini dilakukan oleh pigmen-pigmen

pada kloropas yang merupakan molekul klorofil yang berasosiasi dengan protein

tertentu dan komponen-komponen membran lainnya.

2.5 Reaksi Terang Pada Fotosintesis

Fotosintesis terdapat fase terang yang disebut reaksi terang. Reaksi terang

berlangsung di dalam membran tilakoid di lamela grana. Lamela grana adalah struktur

bentukan membran tilakoid yang terbentuk dalam stroma, yaitu salah satu ruangan

dalam kloropas. Di dalam grana terdapat klorofil, yaitu pigmen yang berperan dalam

fotosintesis. Pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia yang disebut

fotofosforilasi yang terjadi di dalam lamel dan terdiri dari oksidasi air dan penghasilan

potensi kimia, atau nikotinamid adenin dinikleotid.

Oksidasi H2O dan PQ H2 menyebabkan konsentrasi H+ di dalam saluran

tilakoid (PH5) dapat menjadi 1000 kali lebih tinggi dibandingkan pada stroma (PH8)

selama fotosintesis berlangsung. Perbedaan PH antara kedua sisi membran ini

menyediakan energi kimia yang potensial dalam memacu fotofosforilasi. Perbedaan PH

dapat disebut dengan teori kheimiosmotik. Teori kheimiosmotik juga menjelaskan

bagaimana uncopler bekerja pada fotofosforilasi. Uncopler berperan untuk

menghilangkan keterikatan antara pengangkutan elektron dengan fosforilasi. Uncopler

bergerak dalam saluran tilakoid untuk mengikat H+ dan mengangkutnya ke sisi stroma

membran tilakoid dan kemudian membebaskan H+. H+ yang dibebaskan bersama OH-

membentuk H2O. Aksi uncopler yang berulang-ulang ini memperkecil perbedaan PH

antara 2 sisi membran tilakoid dan berarti menghambat sintesis ATP. Sebaliknya

kondisi tersebut akan memacu pengangkutan elektron karena secara termodinamik akan

lebih mudah untuk mengangkut H+. Jumlah H+ yang harus diangkut suatu molekul

ATP dapat dihitung tanpa harus mengetahui mekanismenya, yakni 3H+ yang

dibutuhkan untuk mensintesis 1 molekul ATP.

Fosfat yang tereduksi (NADPH) dan fosforilasi dari (ADP) menjadi adenosin

trifosfat (ATP). NADPH merupakan salah satu pereduksi (penerima elektron dan

pemasok ion hidrogen). Apabila 1 gugus fosfat yang terlepas akan bergabung dengan

suatu molekul (yang mengalami fosforilasi). Kandungan energi molekul yang diberi

masukan energi akan mengalami reaksi kimia lebih lanjut. NADPH dan ATP keduanya

diperlukan untuk mengubah karbondioksida menjadi molekul organik.

Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia yaitu NADPH dan

ATP. Senyawa-senyawa ini kemudian di gunakan untuk mereduksi CO2 menjadi

senyawa organik yang menghasilkan berat kering tanaman. Reaksi terang melibatkan 2

fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem 1 dan 2. Fotosistem 1 (PS1) berisi

pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada

panjang gelombang 700nm, sedangkan fotosistem 2 (PS2) berisi pusat reaksi P680 dan

optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680nm. Mekanisme reaksi terang

diawali dengan tahap dimana fotosistem 2 menyerap cahaya matahari sehingga elektron

klorofil pada PS2 tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil. Untuk

menstabilkan kembali, PS2 akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada di

sekitarnya. Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS2 adalah:

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

Suatu pigmen seperti klorofil atau karotenoid menyerab suatu foton, energi

menaikkan suatu elektron (e-) dari energi rendah ke energi lebih tinggi. Fotosistem 2

mengkatalisis pelepasan elektron dari molekul air dan elektron-elektron ini diterima

oleh suatu senyawa yang disebut Q. Fotosistem 1, dengan menggunakan lebih banyak

energi dari foton-foton yang diserapnya, mengkatalisis pelepasan energi dari Q. Reaksi

keseluruhan yang terjadi di PS1 adalah:

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

Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan

elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis

dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase. Reaksinya adalah:

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

Fotosistem 1 dan fotositem 2 menyiapkan energi yang dibutuhkan untuk

fotofosforilasi. Pigmen-pigmen di dalam lamelakloroplas berupa 2 macam klorofil (a

dan b) dan 2 macam pigmen kuning sampai orange yang diklasifikasikan sebagai

karotenoid (karoten dan santefil). Karotenoid berfungsi sebagai pigmen pembantu

dalam penyerapan cahaya bagian dalam lamela yang berupa lipit.

Aliran elektro linear cahaya menggerakkan sintesis ATP dan NADPH dengan

cara memberi energi pada kedua fotosistem yang tertanam dalam membran tilakoid

kloroplas. Kunci tranformasi aliran energi adalah aliran elektron melalui fotosistem dan

komponen-komponen lain yang tertanam dalam membran tilakoid. Ini disebut aliran

elektron linear yang terjadi selama reaksi terang fotosintesis. Pembentukan ATP melalui

lintasan pengangkutan elektron siklik ini disebut fotofosforilasi.

Reaksi terang terjadi di membran tilakoid dan mengkonversi energi cahaya ke

energi kimia. Reaksi kimia ini dapat berlangsung berlangsung jika terdapat cahaya.

Klorofil dan beberapa pigmen lain seperti beta-karoten yang terorganisir dalam

kelompok-kelompok di membran tilakoid dan terlibat dalam reaksi terang. Masing-

masing pigmen yang warnanya berbeda-beda dapat menyerap sedikit warna cahaya

berbeda dan melepaskan energinya kepada molekul klorofill pusat untuk melakukan

fotosintesis. Bagian tengah struktur kimia dari molekul klorofil adalah sebuah cincin

porfirin, yang terdiri dari beberapa gabungan cincin karbon dan nitrogen dengan ion

magnesium di tengah.

Disebut reaksi terang sebab dalam tahapan proses fotosintesis ini multak

membutuhkan cahaya. Dalam reaksi ini cahaya dibutuhkan untuk proses Fotolisis

(pemecahan air) dan reaksi kimia  lainya seperti pembentukan ATP dan pembebasan

oksigen ke udara. Semua proses reaksi terang terjadi di dalam kloroplas tepatnya di

bagian yang disebut Tilakoid.

Proses pada reaksi terang :

Reaksi ini memerlukan molekul air

Reaksi ini sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari.

Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu

Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu

(400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau

(500-600

nanometer).

Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga

menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau.

Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya

dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek

menyimpan lebih banyak energi.

Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan

pada pusat-pusat reaksi

Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid

berupa pigmen yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem

Dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem

yaitu fotosistem II dan fotosistem I.

fotosistem I dan II sebagai sistem pembawa elektron

Fotosistem terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa

enzim ATP sintase.

Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan

panjang

gelombang 680 nanometer,

sedangkan fotosistem I 700 nanometer.

Kedua fotosistemini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti

dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.

Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada

fotosistem II(P.680)

Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai

transpor

elektron.

Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan

ATP , satuan pertukaran energi dalam sel.

Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan

elektron yang harus segera diganti.

Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari

hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil.

Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.

Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon

dioksida

Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi

fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor

elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH

Jadi P 700 ( Photosistem I ) menhasilkan NADPH2 , sedang Phoyosistem II

(P 680) menghasilkan Oksigen dan ATP

Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga

menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi

pembawa ATP dan NADPH2.

ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam

reaksi gelap

Reaksi terang di bagi lagi menjadi dua yaitu reaksi Fotofosforilasi Siklik dan

Fotofosforilasi nonsiklik.

1. Fotofosforilasi Siklik

Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem,

yaitu fotosistem I. Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari

fotosistem I dan berakhir di fotosistem I.

Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat

elektron-elektron di P700 menjadi aktif karena rangsangan dari luar

elektron yang terbentuk itu kemudian keluar menuju akseptor elektron

primer kemudian menuju rantai transpor elektron.

Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700

mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya.

Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu

terjadi transformasi hidrogen bersama-sama elektron pada fotosistem P

700 itu

Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang

memompa ion H+ melewati membran, yang kemudian menghasilkan

gradien konsentrasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan sintase

ATP selama kemiosmosis, yang kemudian menghasilkan ATP.

Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan

kembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali

melaksanakan fungsinya lagi

Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada

semua organisme fotoautotrof.

2. Fotofosforilasi Nonsiklik

Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua

fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi

nonsiklik, pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali

lagi ke fotosistem II.

Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-.

Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II,

Sedang ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain

dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas.

Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680

menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer.

Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi

dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi.

Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang

membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom

b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700.

Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z".

Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut

mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang

kemudian menghasilkan ATP.

Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan

tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari.

Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan

akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut

telah ditunggu oleh NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air.

Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase,

disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi:

NADP+ + H+ + 2e- —> NADPH

NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi

Calvin-Benson, atau reaksi gelap.

Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang

mendasar, yaitu sebagai berikut:

Fotofosforilasi Siklik Fotofosforilasi Nonsiklik

Hanya melibatkan fotosistem I Melibatkan fotosistem I dan II

Menghasilkan ATP Menghasilkan ATP dan NADPH

Tidak terjadi fotolisis air Terjadi fotolisis air untuk menutupi

kekurangan elektron pada fotosistem

II

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan dan pemahaman makalah reaksi terang dalam proses

fotosintesis dapat dinyatakan bahwa fotosintesis adalah suatu proses biokimia

anabolisme, pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan

tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara,

karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Terdapat 2

tahapan dalam proses fotosintesis yaitu tahapan reaksi terang dan tahapan reaksi gelap.

Dalam hal ini pembahasan tentang reaksi terang dalam fotosintesis dibagi menjadi 2

tahapan yaitu fotofosfolirasi siklik yang melibatkan fotosistem I, hanya menghasilkan

ATP, dan tidak terjadi fotolisis air. Sedangkan tahapan yang kedua yaitu fotofosfolirasi

nonsiklik yang melibatkan fotosistem I dan II, menghasilkan ATP dan NADPH, serta

terjadi fotolisis air untuk menutupi kekurangan elektron pada fotosistem II.

3.2 Saran

Semoga makalah ini dapat menjadi salah satu bahan referensi pembelajaran bagi

mahasiswa dalam mata kuliah Fisiologi Tanaman dan kritik dan saran selalu kami

harapkan.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., J.B. Reece & L.G. Mitchell. 2006. Biology. Concepts & Connections.

5th Ed. Addison Wesley Longman Inc. pp 118.

Hendriyani, I.S. and N. Setiari. 2009. Kandungan klorofil dan pertumbuhan kacang

panjang (Vigna sinensis) pada tingkat penyediaan air yang berbeda. J. Sains

& Mat. 17 (3):145-150.

Lawlor DW. 2001. Photosynthesis: molecualr, physiological and environment

processes, 3rd edn. Oxford, UK: Bios Scientific Publishers.

Li, R., P. Guo, M. Baum, S. Grando and S. Ceccarelli. 2006. Evaluation of chlorophyll

content and fluorescence parameters as indicators of drought tolerance in

barley. Agric. Sci. in China 5 (10):751-757.

Li, R., P. Guo, M. Baum, S. Grando and S. Ceccarelli. 2006. Evaluation of chlorophyll

content and fluorescence parameters as indicators of drought tolerance in

barley. Agric. Sci. in China 5 (10):751-757.

Sasmitamihardja, D. and A.H. Siregar. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Proyek Pendidikan

Akademik Dirjen Dikti. Depdikbud. Bandung. pp 253-281.

Van der Mescht, A., J.A. de Ronde & F.T. Rossouw. 1999. Chlorophyll fluorescence

and chlorophyll content as a measure of drought tolerance in potato. South

African J. of Sci. 95:407-412.

Van der Mescht, A., J.A. de Ronde & F.T. Rossouw. 1999. Chlorophyll fluorescence

and chlorophyll content as a measure of drought tolerance in potato. South

African J. of Sci. 95:407-412.

Wirahadikusumah, M. 1985. Biokimia: metabolisme, energi, karbohidrat, dan lipid.

Penerbit ITB. Bandung. pp 96-118.