ANABOLISME Reaksi

sintesisFotosintesis Kemosintesis

Endotermis

Energi cahaya Energi kimia Reaktan Dilakukan

-> sederhana organisme autotrof

Fotoautotrof (berklorofil) Kemoautotrof (mikroba oksidator)

FOTOSINTESIS

Proses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubah energi cahaya menjadi energi kimia Melibatkan 2 lintasan metabolik Reaksi terang: mengubah energi matahari menjadi energi seluler Siklus Calvin: reduksi CO2 menjadi (CH2O)n

Light

ChloroplastNADP ADP +P RuBP 3-PGA

Light reactions

Calvin cycle

G3P

Cellular respiration

CellulosseStarch Other organic compounds

Light energy

ECOSYSTEM

Energi mengalir ke dalam suatu ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkannya dalam bentuk panas

CO2 + H2O

Organic + O2 molecules Cellular respiration in mitochondria

Photosynthesis in chloroplasts

ATPpowers most cellular work

Heat energy

Fotosintesis terjadi di kloroplas Daun merupakan tempat utama terjadinya fotosintesisLeaf cross section Vein

Mesophyll

Stomata

CO2

O2

KLOROFIL A

KLOROPLAS

REAKSI TERANGSinar matahari sebagai sumber energi fisis Ada 2 jenis pusat reaksi klorofil : 1. Aktif terhadap energi cahaya dengan panjang gelombang 700 nm, disebut pusat reaksi P700 ( fotosistem I), terdiri dari klorofil a dan karotenoid. 2. aktif pada panjang gelombang 680 nm disebut P680(fotosistem II). Terdiri dari klorofil a dan klorofil b.

REAKSI TERANGFOSFORILASI FOSFORILASI SIKLIK NONSIKLIK

FOSFORILASI SIKLIK

HANYA FS 1 ELEKTRON DARI Fd KE SITOKROM LALU P700 (FOTOFOSFORILASI SIKLIK) TIDAK TERBENTUK NADPH DAN TIDAK ADA PELEPASAN OKSIGEN MENGHASILKAN ATP

SKEMA FOSFORILASI SIKLIKP430 b6 b3 ATP

FS I P700

PC

F553

PQ

Cahaya

ADP+Pi

Klorofil tereksitasi oleh cahaya Saat pigmen menyerap cahaya

Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil

e

Excited state

Heat

Photon (fluorescence) Chlorophyll molecule Ground state

Photon

FOTOFOSFORILASI SIKLIK

Back

NonsiklikMenghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen

FOTOFOSFORILASI NON-SIKLIK

SKEMA FOSFORILASI NON SIKLIK

P430

sit1

sit2

sit3

NADP

ATPb3 C550 O2

PCFS I

F553

PQADP+Pi

H2O

2H++2e

P700Cahaya Cahaya

FS II P680

REAKSI GELAPAda 3 tahap : 1.Tahap pertama 6 CO2 + 6 RuDP + 6 H2ORuDP Karboksilase

12 PGA

2.Tahap kedua 12PGA + 12 NADPH2+12 ATP ADP + 12NADP + 12 Pi3.Tahap Ketiga 12NADPH2 + 18 ATP + 6CO2 18ADP 6H2O

12PGAL+12H2O+ 12

C6H12O6+ 12NADP + +18Pi +

SIKLUS CALVIN (REAKSI GELAP)

PERSAMAAN FOTOSINTESIS Fotosintesis 6CO2 +6H20 + light C6H1206 + 6O2

HUBUNGAN REAKSI GELAP DAN REAKSI TERANG

FOTOSISTEM

Kumpulan pigmen dan protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron yang tereksitasi Energi yang ditangkap ditransfer antara molekul fotosistem sampai mencapai molekul klorofil pada pusat reaksi

Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul Klorofil a Akseptor elektron primer Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer

Terdapat fotosistem I dan II

Membran tilakoid Terdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan II

Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor elektron primer Kedua jalur Dimulai dengan penangkapan energi foton Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk kemiosmosis Aliran elektron nonsiklik Menggunakan fotosistem II dan I Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron yang didonasikan oleh air Mensintesis ATP dan NADPH Donasi elektron mengkonversi air O2 dan 2H+ Aliran elektron siklik Hanya menggunakan fotosistem I Elektron dari fotosistem I di-recycle Mensintesis ATP

ALIRAN ELEKTRON

Aliran siklikHanya fotosistem I yang digunakan Hanya ATP yang dihasilkan

Reaksi terang dan kemiosmosis: Organisasi membran tilakoidH2O CO2

LIGHTNADP+ ADP

LIGHT REACTOR

CALVIN CYCLE

ATP NADPH

STROMA (Low H+ concentration)

O2

[CH2O] (sugar)

Photosystem II2 H+

Cytochrome complex

Photosystem I

Light Fd

NADP+ reductase

3 NADPH

NADP+ + 2H+ + H+

Pq 2 H2O

Pc

THYLAKOID SPACE (High H+ concentration)

1

2

1

O2 +2 H+ 2 H+

To Calvin cycle ATP synthaseADP ATP P H+

STROMA (Low H+ concentration)

Thylakoid membrane

Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula Siklus calvin Terjadi di stroma

Siklus Calvin memiliki 3 tahap Fiksasi karbon Reduksi Regenerasi akseptor CO2

Siklus CalvinLightH2ONADP+ ADP CO2

LIGHT REACTION

ATP NADPH

CALVIN CYCLE

Input 3 (Entering one CO2 at a time)Phase 1: Carbon fixation

O2

[CH2O] (sugar)

Rubisco3 P P

Ribulose bisphosphate (RuBP) 3 ADP 3 ATPPhase 3: Regeneration of the CO2 acceptor (RuBP)

3 P

P

Short-lived intermediate

6

P

3-Phosphoglycerate

6 ATP 6 ADP

CALVIN CYCLE

6 P

P

1,3-Bisphoglycerate6 NADPH6 NADPH+ 6 P

5

P

(G3P)

Glyceraldehyde-3-phosphate (G3P)

6

P

Phase 2: Reduction

1

G3P (a sugar) Output

P

Glucose and other organic compounds

SIKLUS CALVINDimulai dari CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3phosphate Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul Tiga tahap Fiksasi karbon Reduksi CO2 Regenerasi RuBP

MACAM-MACAM PENYEDIAAN CO2

C3 : C4:

Kedelai, Kacang tanah, Kentang Jagung, Sorgum, Tebu

CAM: Kaktus

C31

Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate atau RuBP).

Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase (Rubisco).

Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate

Tiap molekul 3phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP) NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3phosphate2

Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBP Glyceraldehyde 3phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP3

C4

FAKTOR FOTOSINTESIS

CO2 & H2O

CAHAYA

ENZIM & SUHU

KLOROFIL

MOLEKUL KARIER

LAJU FOTOSINTESIS

Intensitas Cahaya

Konsentrasi CO2CAHAYA

Kadar Fotosintat Tahap pertumbuhanSuhu Kadar Air

KEMOSINTESIS

PENGERTIAN KEMOSINTESISO. Seny.kimiaenergi

B.Anorganik

B.Organik

Organisme

Kemoautotrof

BAKTERI KEMOAUTOTROF

H2O dan CO2. Oksidasi senyawa anorganik Senyawa anorganik +O2

Energi Hasil samping

POLA UMUM KEMOSINTESISB.Anorganik

oksidasi

Hasil samping anorganik

Energi

H2O

O2 H2

CO2

Karbohidrat

Seny.anorganik+O2

Zat h.oksidasi + E

H2O CO2 + H2S.anorganik+O2+CO2+H2+H2O

H2 O2 +

C6H12O6zat h.oksidasi+H2+O2+C6H12O6

CONTOH KEMOSINTESISBakteri sulfur tidak berpigmen :

Oksidasi sulfida/sulfur Kedua senyawa+O2 Hasil samping reaksi H2S S

sulfat energi

S SO42oksidasi energi

H2S atau S

S atau SO4 2

2H2S+12CO2+10H2O

2S+2C6H12O6+11O2

BAKTERI SULFUR TIDAK BERPIGMENContoh :

2S+2H2O+3O2

Thiobacillus

2H2SO4+284,4 Kkal

1ATP=7,5 Kkal 284,4 Kkal = 37,92 ATP(38 ATP)

2H2S+O2 Thiotrix 2S+2H2O+122,2 Kkal 122,2 Kkal=16,29 ATP(16ATP)

CONTOH KEMOSINTESISBakteri besi :

Oksidasi ferrohidroksida / Fe(OH) ferrihidroksida / Fe(OH)3 Di air tawar atau air asin Senyawa besi terlarut+O2 bentuk tidak larut danenergi

S.besi terlarut

oksidasienergi

S.besi tdk terlarut

S.Besi terlarut+6CO2+6H2O larut+C6H12O6+6O2

S.besi tdk

BAKTERI BESIContoh:

4FeCO3+O2+6H2O

Cladotrix

4Fe(OH)3+4CO2+81Kkal

1ATP=7,5 Kkal 81 Kkal=10,8 ATP(11 ATP)

4Fe(HCO3)2+O2+H2O Leptotrix 4Fe(OH)3+8CO2+29Kkal 29Kkal=3,97 ATP(4 ATP)

CONTOH KEMOSINTESIS

Bakteri Hidrogen memanfaatkan hidrogen bebas. 2H2+12CO2+12H2O 2H2O+2C6H12O6+11O2

Contoh : 2H2+O2 Panctotropus 2H2O+137 kal 1ATP=7,5 Kkal 137 Kkal=18,27 ATP(18 ATP)

CONTOH KEMOSINTESISBakteri Nitrifikasi terdiri dari :

Nitrosomonas. Nitrobacter Nutrien+O2 NH3 oksidasi NO2energi

energi. NO2- oksidasi NO3energi

4NH3+24CO2+18H2O

4NO+4C6H12O6+19O2

BAKTERI NITRIFIKASIContoh :

2NH3+O2

Nitrosomonas,Nitrosococcus

2HNO2+H2O+158Kkal

1ATP=7,5 Kkal 158 Kkal=21,07 ATP(21 ATP)

2HNO2+02 Nitrobacter 2HNO3+36Kkal 36 Kkal=4,8 ATP(5 ATP)

..

SINTESIS LEMAKLemak -- Karbohidrat -- Protein dalam metabolisme bertemu di dalam daur KrebsPertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A

..

DARI KARBOHIDRAT

Glukosa diurai menjadi piruvat > gliserol. Glukosa diubah > gula fosfat > asetilKo-A > asam lemak. Gliserol + asam lemak > lemak

..

SINTESIS LEMAK

DARI PROTEINDARI KARBOHIDRAT

SINTESIS PROTEIN..

Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan RibosomPenggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida