METABOLISME 2 - molekul organik dengan menggunakan bantuan energi cahaya matahari ... pembentukan karbohidrat

  • View
    217

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of METABOLISME 2 - molekul organik dengan menggunakan bantuan energi cahaya matahari ... pembentukan...

  • METABOLISME 2

    Respirasi SelFotosintesis

  • Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik

  • Rantai respirasi

  • Fotosintesis

    Fotosintesis merupakan proses sintesis molekul organik dengan menggunakan bantuan energi cahaya matahari

    Persamaan Umum Fotosintesis :6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2

    Fotosintesis pada tumbuhan dapat berlangsung apabila tersedia air, CO2, chlorofil dan cahaya

  • Air

    donor hidrogen dan elektron diserap oleh akar dari

    dalam tanah sinar matahari digunakan

    untuk memisahkan air menjadi 2H+, 2e-, dan oksigen melalui proses fotolisis

    Karbondioksida

    sumber carbon untuk pembentukan karbohidrat

    masuk ke dalam tumbuhan melalui stomata

    Kloroplas

    tempat berlangsungnya proses fotosintesis

    memiliki membran ganda tersusun atas thylakoids dan

    grana Ruangan dalam thylakoids

    sumber hidrogen (H+) untuk produksi ATP

    Memiliki sistem genetik sendiri

  • Gelombang Cahaya

    Cahaya dan pigmen penyerap cahaya : penting untuk fotosintesis

    Cahaya menyediakan energi untuk :

    Memindahkan elektron dari air ke NADP+

    (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) membentuk NADPH;

    Menghasilkan ATP

    ATP dan NADPH menyediakan energi dan elektron untuk mereduksi karbon dioksida (CO2) menjadi molekul organik

    http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/N/NAD.html

  • Pigmen penyerap cahaya fotosintesis

    Pigmen : senyawa yang menyerap sinar

    Pigmen fotosintetik utama :

    a. Klorofil menyerap sinar violet, biru dan

    merah, memantulkan cahaya hijau Pada tumbuhan ditemukan dua

    bentuk klorofil (a, yang merupakan kelompok methyl, dan b, yang merupakan kelompok aldehid)

    b. KarotenoidPigmen yang terlihat berwarna merah,kuning atau jinggamis. betacarotene yang merupakansumber utama vitamin A

    c. Fikobilin Pigmen yang ditemukan pada cyanobacteria dan beberapa alga merah

  • Cahaya yang digunakan untuk proses fotosintesis

    berada dalam spektrum radiasi elektromagnetik

    dengan panjang gelombang 400 nm - 700 nm

  • Manfaat Fotosintesis

    menghasilkan :

    1. Glukosa

    menyediakan bahan makanan (polimer glukosa) dan materistruktural (polimer glukosa)

    2. Oksigen

    a. Fotosintesis menghasilkan 21% oksigen di atmosphere

    b. Sebagian oksigen bereaksi dengan cahaya matahari menghasilkan ozon (O3), yang melindungi kita dari radiasi sinar matahari yang membahayakan

  • Fotosintesis berlangsung dalam dua tahap

    a. Reaksi transduksi energi b. Reaksi fiksasi Karbon

    Reaksi transduksi energi Energi matahari ditangkap oleh

    molekul pembawa energi

    Proses ini berlangsung dalam keadaan terang dinamakan reaksi terang (tergantung cahaya)

    i. Energi matahari digunakan untuk memisahkan molekul air

    ii. Energi dari aliran ini digunakan untuk mengubah ADP menjadi ATP dan membentuk molekul pembawa elektron tambahan, yaitu NADPH

    Proses fotolisis : sinar matahari digunakan untuk memisahkan air menjadi 2H+, 2e-, dan oksigen

  • Pada fotosintesis

    energi dari cahaya diubah melalui rantai transport elektron via ATP dan NADPH kembali ke energi dalam bentuk karbohidrat

    Jalur transport elektron merupakan bagian integral dari reaksi cahaya

    Cahaya diserap oleh pigmen,

    klorofil menyerap cahaya merah dan biru (penampakan klorofil hijau) dan

    karotenoid menyerap sinar biru (penampakan karotenoid kuning)

    Pada saat klorofil menyerap cahaya, elektron dipindahkan ke tingkat energi yang lebih tinggi dan energiditangkap dalam bentuk ikatan kimia

    Pigmen terdapat pada grana (tumpukan membran tilakoid di dalam kloroplas), tempat semua reaksi fotosintesis berlangsung

    250 - 400 molekul pigmen terorganisir ke dalam fotosistem

  • Fotosistem memiliki dua komponen :

    1. Kompleks Antena molekul pigmen yang menyatukan energi matahari danmembawanya ke pusat reaksi

    2. Pusat reaksi Kompleks molekul protein dan pigmen yang mampu mengubah energi cahaya menjadi energi kimiawi

  • Ketika P ditambahkan ke ADP (terbentuk ATP) menggunakan cahaya matahari fotofosforilasi

    Energi yang ditangkap dalam ATP dan NADPH akan digunakanuntuk menjalankan tahap fotosintesis yang kedua, yaitu fiksasicarbon

  • b. Reaksi fiksasi Karbon

    Selama reaksi fiksasi karbon untuk membuat senyawa organik, terutama glukosa, akan digunakan ATP dan NADPH siklus Calvin

    Pada siklus Calvin, produk awal adalah senyawa 3-C jalur C3

    Fiksasi karbon berlangsung pada kloroplas di bagian stroma

    Senyawa awal yang terbentuk pada siklus Calvin adalah gula 5-C dengan 2 fosfat, yang dinamakan RuBP (Ribulose 1,5 bisphosphate)

  • Proses Fiksasi Carbon

    1. CO2 akan masuk ke daun melalui stomata, enzim kemudian akan mengikatkan karbon pada RuBP membentuk senyawa 6-C

    2. Senyawa 6-C akan segera dihidrolisa menjadi dua senyawa 3-C, yaitu PGA (asam fosfogliserat) fotosintesis C3

    3. PGA kemudian direduksi menjadi PGAL (fosfogliseraldehid)

    4. PGAL kemudian akan membentuk RuBP atau membentuk senyawa organik

    Walaupun glukosa seringkali ditunjukkan sebagai hasil fotosintesis, umumnya hanya sedikit glukosa yang dihasilkan

    Sebagian besar karbon yang difiksasi akan diubah baik menjadi sukrosa (disakarida), yang merupakan gula transport utama pada tumbuhan, atau pati, yang merupakan karbohidrat utama yang disimpan pada tumbuhan

  • Tumbuhan yang hanya menggunakan siklus Calvin dinamakantumbuhan C3 dan proses berlangsung di dalam mesofil daun.

    Pada saat kondisi lingkungan panas/kering, tumbuhan harus menutup stomata suplai CO2 berkurang

    Enzim RUBP carboksilase/oksigenase bekerja secara berbeda tergantung pada konsentrasi relatif CO2 dan O2

    Pada kadar CO2 tinggi enzim ini akan membantu memfiksasi CO2 (carboxylse)

    Pada kadar CO2 rendah, enzim berfungsi sebagai oxygenase, yang akan mengkonsumsi oxygen dan membebaskan carbon dioxide (fotorespiration)

    Kecepatan fotosintesis

  • Fotorespirasi merupakan fenomena yang umum pada tumbuhan C3

    Sebanyak 50% Karbon yang difiksasi mungkin akan dioksidasi kembali menjadi CO2 sehingga menyebabkan fotosintesis C3 tidak efisien

  • RUBISCO and carboxylation is inherently inefficient

    C3 photosynthesis Photorespiration

    2C 3C

  • VARIASI DALAM FOTOSINTESIS

    I. Fotosintesis C4

    Pada beberapa tumbuhan, CO2difiksasi menjadi senyawa 4-C, yaitu oksaloasetat tumbuhan C4

    malat atau aspartat dipindahkan ke sel-sel seludang pembuluh

    dekarboksilasi malat/aspartat karbon dioksida siklus Calvin (C3)

  • Tumbuhan C4 teradaptasi dengan baik pada intensitas cahaya dan temperatur yang tinggi, dan pada kondisi kering tidak ada fotorespirasi

    Hal ini disebabkan enzim PEP carboxylase mengambil alih peran RUBP carboxylase/oxygenase (seperti yang ditemukan pada tumbuhan C3)

    Laju fotosintesis rumput-rumputan C4 2-3 lebih tinggi dibandingkan tumbuhan C3

    Contoh tumbuhan C4 adalah jagung dan tebu

  • II. Fotosintesis CAM (Crassulacean Acid Metabolism)

    Banyak tumbuhan sukulen,memiliki sistem yang miripdengan tumbuhan C4mis. kaktus, Ananas comosus

    CAM (crassulacean acidmetabolism)

    ditemukan pertama kalipada anggota sukuCrassulaceae

    di siang hari, untukmencegah penguapan,stomata menutup

    Di malam hari akumulasikarbon dalam bentuk malatseperti pada tumbuhan C4.

    Malat diubah menjadi asammalat dan disimpan untukdigunakan pada keesokan harinya

  • Perbandingan fiksasi CO2 pada tumbuhan C4 dan CAM