Dokumen tersebut membahas tentang enzim dan fotosintesis pada tumbuhan. Enzim berperan sebagai katalis dalam metabolisme tumbuhan dan memfasilitasi berbagai reaksi kimia seperti fotosintesis. Fotosintesis terdiri atas reaksi terang yang memerlukan cahaya dan reaksi gelap yang tidak memerlukan cahaya. Enzim-enzim seperti rubisco dan PEP karboksilase berperan penting dalam mengikat CO2 selama proses fotosintesis p

1. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
TUGAS KULIAH
DASAR – DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN
OLEH :
RINTA RACHMAWATI
(1210212010)
DOSEN : Prof. Dr. Ir. WARNITA, MP
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2013
Agroekoteknologi ’12 1

2. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
DAFTAR ISI
DFTAR ISI ……………………………………………………………….……………… 2
A. ENZIM ………………………………………………………………………………... 3
B. FOTOSINTESIS ……………………………………………………………………... 4
C. HUBUNGAN ANTARA ENZIM DENGAN FOTOSINTESIS …………………… 6
REFERENSI …………………………………………………………………. ………… 10
Agroekoteknologi ’12 2

3. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
ENZIM DAN FOTOSINTESIS
A. Enzim
Enzim adalah protein yang berperan sebagai katalis dalam metabolisme makhluk
hidup. Enzim berperan untuk mempercepat reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk
hidup, tetapi enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi. Secara lebih spesifik, enzim berperan
dalam hal menentukan reaksi mana yang akan dipacu dibandingkan dengan katalisator
anorganik sehingga ribuan reaksi dapat berlangsung dengan tidak menghasilkan produk
sampingan yang beracun (Indah, 2009).
Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim
yang tersusun atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas
protein. Gugus prostetik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari
bahan organik) dan kofaktor (tersusun dari bahan anorganik) (Indah, 2009).
Menurut www.wikipedia.org, enzim mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
1. Biokatalisator : mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
2. Thermolabil : mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari
protein yang mempunyai sifat thermolabil.
3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
4. Reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh
ektoenzim: amilase,maltase.
6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang
mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng-katalisis pembentukan dan
penguraian lemak. Lipase Lemak + H2O Asam lemak + Gliserol
7. Bekerja spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya
setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang
disebut kofaktor.
Tata nama enzim telah diresmikan menurut persetujuan internasional dengan
bantuan ”Comission on Enzymes of the International Union of Biochemistry”. Untuk
menamakan enzim digunakan akhiran –ase dan ini hanya digunakan untuk enzim tunggal.
Untuk penamaan suatu kompleks digunakan kata system (Widianingsih, 2009). Bagi setiap
enzim dianjurkan memiliki 2 nama : nama biasa dan nama sistematiknya. Enzim dibagi
dalam enam golongan besar:
Agroekoteknologi ’12 3

4. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
 Oksidoreduktase : mengatalisis reaksi oksidasi/reduksi
Enzim golongan ini dibagi dalam 2 bagian : dehidrogenase dan oksidase.
 Transferase : mentransfer gugus fungsi
Enzim golongan ini bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari satu
senyawa ke senyawa lain.
Contohnya yaitu metiltransferase,karboksiltransferase
 Hidrolase : mengatalisis hidrolisis berbagai ikatan
Enzim ini bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis. Ada 3 jenis hidrolase,yaitu yaqng
memecah ikatan diester,memecah glikosida,dan yang memecah ikatan peptida.
 Liase : memutuskan berbagai ikatan kimia selain melalui hidrolisis dan oksidasi
Enzim ini mempunyai peranan penting dalam reaksi pemisahan suatu gugus dari suatu
substrat atau sebaliknya.
Contohnya dekarboksilase, aldolase dan hidratase
 Isomerase : mengatalisis isomerisasi sebuah molekul tunggal
Enzim yang bekerja pada reaksi perubahan intramolekuler.
Contoh perubahan glukosa menjadi fruktosa
 Ligase : menggabungkan dua molekul dengan ikatan kovalen
Enzim ini bekerja pada penggabungan 2 molekul. Enzim ini dinamakan juga enzim
sintetase.
Contohnya adalah enzim glutamin sintetase.
B. Fotosintesis
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 (Mustahib, 2010).
Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis
karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi.
Agroekoteknologi ’12 4

5. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis,
yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang (Mustahib, 2010).
Reaksi fotosintesis juga merupakan reaksi redoks. Proses ini berlangsung dalam dua
tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
1. Reaksi Terang/Light Reaction/Reaksi Hill
Reaksi terang merupakan tahap fotosintesis yang memerlukan cahaya. Proses yang
berlangsung pada thilakoid ini memerlukan bahan: H2O, akseptor elektron berupa NADP
(nikotinamida adenin dinukleotida fosfat) dan pigmen fotosintetik.
Pigmen fotosintetik yang terdapat dalam thilakoid ada tiga macam:
- klorofil a, disebut juga photosystem I/photosystem 700
- klorofil b, disebut juga photosystem II/photosystem 680
- karotenoid (disebut juga pigmen antena), terdiri dari karoten dan xantofil
Peristiwa yang berlangsung pada reaksi terang adalah sebagai berikut: bila P700
menerima cahaya, elektronnya akan tereksitasi sehingga elektron lepas dari P700 dan
diterima oleh feredoxin (akseptor primer). Feredoxin memberikan elektron pada NADP
sehingga tereduksi menjadi NADPH. Karena P700 kehilangan elektron ia memperoleh
gantinya dari P680.
Bila P680 menerima cahaya, elektronnya tereksitasi sehingga lepas dan diterima oleh
akseptor primer. Elektron berjalan dari akseptor primer ke sitokrom dan akhirnya ke P700.
Saat elektron berpindah dari sitokrom ke P700 dilepaskan energi yang digunakan untuk
membentuk ATP. P680 yang kehilangan elektron memperoleh ganti dari dari proses fotolisis
air.
Agroekoteknologi ’12 5

6. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
Keseluruhan perjalanan elektron tersebut disebut siklus non siklis, karena elektron berjalan
dari H2O dan akhirnya diterima NADP. Bentuk lain dari lintasan elektron adalah siklus siklis.
Siklus ini bermula dari P700 yang menerima cahaya, elektron yang lepas diterima feredoksin
tetapi tidak diberikan ke NADP melainkan ke sitokrom, lalu kembali ke P700. Saat elektron
berjalan dari sitokrom ke P700 dihasilkan energi yang digunakan untuk membentuk
ATP.Dari keterangan di atas dapat diketahui ada tiga bahan yang dihasilkan saat reaksi terang,
yaitu: NADPH, ATP, dan O2. Dua yang pertama digunakan sebagai bahan untuk
terlaksananya reaksi gelap.
2. Reaksi Gelap/Dark Reaction/Siklus Calvin-Benson
Reaksi gelap merupakan tahap fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya. Proses
yang berlangsung pada stroma ini memerlukan bahan yang dibentuk pada reaksi terang yaitu
NADPH dan ATP, serta CO2 dari udara. Reaksi dimulai dari pengikatan CO2 oleh ribulosa
difosfat (RDP) dan pada akhir siklus dibentuk fosfogliseraldehid (PGAL) yang kemudian
diubah menjadi glukosa (lihat bagan di atas).
C. Hubungan Antara Enzim dengan Fotosintesis
Pada siklus Calvin, CO2 akan diikat oleh ribulosabifosfat (RuBP) dan membentuk
asam fosfogliserat (PGA) yang merupakan senyawa 3-C. Proses tersebut hanya bisa berjalan
dengan bantuan enzim rubisco (ribulosabifosfat karboksilase oksigenase). Karena
menghasilkan PGA yang merupakan senyawa 3-C maka disebut kelompok tumbuhan C3.
Perlu diketahui bahwa enzim rubisco yang membantu RuBP mengikat CO2, juga mampu
mengikat O2 meskipun jumlahnya jauh lebih kecil. O2 yang terikat tersebut akan
Agroekoteknologi ’12 6

7. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
menyebabkan berlangsungnya fotorespirasi, yaitu proses pemecahan glukosa hasil fotosintesis
dengan bantuan oksigen dan berlangsung pada siang hari. Peristiwa ini mirip sekali dengan
proses respirasi pada manusia dan hewan. Hanya saja karena berlangsung pada tumbuhan saat
siang hari, maka disebut fotorespirasi. Proses ini bisa menyebabkan penurunan akumulasi
glukosa produk fotosintesis.
Tumbuhan C4
Pada jenis tumbuhan yang hidup di daerah panas seperti jagung, tebu, rumput-
rumputan, memiliki kebiasaan saat siang hari mereka tidak membuka stomatanya secara
penuh untuk mengurangi kehilangan air melalui evaporasi/transpirasi. Ini berakibat terjadinya
penurunan jumlah CO2 yang masuk ke stomata. Logikanya hal ini menghambat laju
fotosintesis. Ternyata para tumbuhan ini telah mengembangkan cara yang cerdas untuk
menjaga agar laju fotosintesis tetap normal meskipun stomata tidak membuka penuh.
Perbedaannya dengan tumbuhan C3 ada pada mekanisme fiksasi CO2. Pada tumbuhan
C-4 karbondioksida pertamakali akan diikat oleh senyawa yang disebut PEP
(phosphoenolphyruvate / fosfoenolpiruvat) dengan bantuan enzim PEP karboksilase dan
membentuk oksaloasetat, suatu senyawa 4-C. Itu sebabnya kelompok tumbuhan ini disebut
tumbuhan C-4 atau C-4 pathway. PEP dibentuk dari piruvat dengan bantuan enzim piruvat-
fosfat dikinase. Berbeda dengan rubisco, PEP sangat lemah berikatan dengan O2. Ini berarti
bisa menekan terjadinya fotorespirasi sekaligus mampu menangkap lebih banyak CO2
sehingga bisa meningkatkan laju produksi glukosa.
Pengikatan CO2 oleh PEP tersebut berlangsung di sel-sel mesofil (daging daun).
Oksaloasetat yang terbentuk kemudian akan direduksi karena menerima H+ dari NADH dan
berubah menjadi malat, kemudian ditransfer menuju ke sel seludang pembuluh (bundle sheath
cells) melalui plasmodesmata. Sel-sel seludang pembuluh adalah kelompok sel yang
mengelilingi jaringan pengangkut xilem dan floem.
Agroekoteknologi ’12 7

8. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
Di dalam sel-sel seludang pembuluh malat akan dipecah kembali menjadi CO2 yang
langsung memasuki siklus Calvin-Benson, dan piruvat dikembalikan lagi ke sel-sel mesofil.
Hasil dari siklus Calvin-Benson adalah molekul glukosa yang kemudian ditranspor melalui
pembuluh floem.
Dari uraian di atas kita tahu bahwa fiksasi CO2 pada tumbuhan C-4 berlangsung
dalam dua langkah. Pertama CO2 diikat oleh PEP menjadi oksaloasetat dan berlangsung di
sel-sel mesofil. Kedua CO2 diikat oleh rubisco menjadi APG di sel seludang pembuluh. Ini
menyebabkan energi yang digunakan untuk fiksasi CO2 lebih besar, memerlukan 30 molekul
ATP untuk pembentukan satu molekul glukosa. Sedangkan pada tumbuhan C-3 hanya
memerlukan 18 molekul ATP. Namun demikian besarnya kebutuhan ATP untuk fiksasi CO2
pada tumbuhan C-4 sebanding dengan besarnya hasil produksi glukosa karena dengan cara
tersebut mampu menekan terjadinya fotorespirasi yang menyebabkan pengurangan
pembentukan glukosa. Itu sebabnya kelompok tumbuhan C-4 dikenal efektif dalam
fotosintesis.
Tumbuhan CAM
Tumbuhan lain yang tergolong sukulen (penyimpan air) misalnya kaktus dan nanas
memiliki adaptasi fotosintesis yang berbeda lagi. Tidak seperti tumbuhan umumnya,
kelompok tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup pada siang hari.
Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan mampu menekan penguapan
sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya CO2.
Agroekoteknologi ’12 8

9. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
Saat stomata terbuka pada malam hari, CO2 di sitoplasma sel-sel mesofil akan diikat oleh
PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase sehingga terbentuk oksaloasetat kemudian
diubah menjadi malat (persis seperti tumbuhan C-4). Selanjutnya malat yang terbentuk
disimpan dalam vakuola sel mesofil hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang
menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin-Benson, malat dipecah lagi menjadi CO2
dan piruvat. CO2 masuk ke siklus Calvin-Benson di stroma kloroplas, sedangkan piruvat akan
digunakan untuk membentuk kembali PEP.
Model metabolisme ini disebut Crassulacean Acid Metabolism (CAM) karena
pertamakali diketahui terjadi pada kelompok tumbuhan famili Crassulaceae.
Agroekoteknologi ’12 9

10. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan
REFERENSI
http://120409-widianingsih.blogspot.com/ diakses pada tanggal 21 Februari 2013
http://belajar-indah.blogspot.com/2009/08/pengertian-enzim.html diakses pada tanggal 21
Februari 2013
http://biologi.blogsome.com/2010/07/18/fotosintesis/ oleh Mustahib, S.Pd.Si. diakses pada
tanggal 21 Februari 2013
http://biologimediacentre.com/fotosintesis-anabolisme/ diakses pada tanggal 21 Februari
2013
http://biologimediacentre.com/fotosintesis-jenis-lain-tumbuhan-c4-dan-cam/ diakses pada
tanggal 21 Februari 2013
http://madi-cmos.blogspot.com/2012/04/pengertian-dan-klasifikasi-enzim.html diakses pada
tanggal 21 Februari 2013
Agroekoteknologi ’12 10