Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu reaksi terang yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia dan siklus Calvin yang mengubah CO2 menjadi karbohidrat. Reaksi terang terjadi di membran tilakoid dan melibatkan dua fotosistem.

1. PHOTOSYNTHESIS-1

2. FOTOSINTESIS
Proses yang mengubah
energi matahari menjadi
energi kimia

3. PENGANTAR
• Tumbuhan merupakan organisme autotrof yang merupakan produsen
pada biosfer.
• Tumbuhan disebut autotrof, karena nutrien satu-satunya yang mereka
butuhkan ialah karbon dioksida dari udara, dan air serta mineral dari
tanah.
• Tumbuhan merupakan fotoautotrof, yaitu organisme yang menggunakan
cahaya sebagai sumber energi untuk mensintesis karbohidrat, lipid,
protein, dan bahan organik lainnya.
• Fotosintesis terjadi Pada :
• 1. Tumbuhan tingkat tinggi
• 2. Algae
• 3. Protista tertentu.
• Organisme Heterotrof memperoleh materi organik melalui cara
pemenuhan kedua.
• Heterotrof merupakan konsumen biosfer.
• Sebagian heterotrof mengkonsumsi sisa-sisa organisme mati,
menguraikan dan memakan sampah organik, misalnya bangkai atau daun-
daun yang gugur. Heterotrof ini dikenal sebagai Pengurai

4. Dua Kelompok Reaksi Fotosintesis
 Persamaan untuk fotosintesis seolah-olah merupakan rangkuman
sederhana dari sutu proses yang sangat rumit.
 Fotosintesis bukanlah proses tunggal, tetapi terdiri dari dua proses, yang
masing-masing terdiri dari banyak langkah.
 Kedua tahap fotosintesis ini dikenal sebagai reaksi terang (bagian foto
dari fotosintesis) dan siklus Calvin (bagian sintesis).
 Reaksi terang merupakan langkah-langkah fotosintesis yang mengubah
energi matahari menjadi energi kimiawi.
 Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakan transfer elektron dan
hidrogen dari air ke penerima (akseptor) yang disebut NADP (Nikotinamida
adenin dinukleotida fosfat) yang menyimpan elektron berenergi ini untuk
sementara waktu.
 Air terurai dalam proses ini, sehingga reaksi terang fotosintesislah yang
melepas gas oksigen.
 Reaksi terang menggunakan tenaga matahari untuk mereduksi NADP
menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang elektron bersama
dengan inti hidrogen.
 Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan pemberian gugus Phosphat
pada ADP melalui proses fotofosforilasi.
 Reaksi terang menghasilkan NADPH dan ATP.

5. Dua Kelompok Reaksi Fotosintesis
• Siklus Calvin diberi nama seperti itu sebagai penghargaan untuk Melvin
Calvin, yang bersama-sama dengan rekan sejawatnya untuk menjelaskan
langkahnya pada akhir tahun 1940.
• Siklus ini berawal dengan pemasukan CO2 dari udara ke dalam molekul
organik yang telah disiapkan dalam kloroplas.
• Pemasukan awal karbon ini ke dalam senyawa organik dikenal sebagai
fiksasi Karbon.
• Siklus Calvin kemudian mereduksi karbon terfiksasi ini menjadi
karbohidrat melalui penambahan elektron.
• Tenaga peredeksi ini berasal dari NADPH, yang memperoleh elektron
berenergi tinggi dalam reaksi terang.
• Untuk mengubah CO2 menjadi karbohidrat, siklus Calvin juga
membutuhkan energi kimiawi dalam bentuk ATP yang juga dihasilkan oleh
reaksi terang.
• Dengan demikian, siklus Calvin inilah yang membuat gula, tetapi siklus ini
dapat melakukannya dengan bantuan NADPH dan ATP yang dihasilkan
oleh reaksi terang
• Siklus calvin kadang-kadang disebut sebagai reaksi gelap, atau reaksi tak
bergantung cahaya, karena tidak satupun langkah dalam siklus tersebut
membutuhkan cahaya secara langsung.
• Siklus Calvin pada sebagaian besar tumbuhan terjadi selama siang hari.

6. • Fotosintesis terjadi di kloroplas
• Daun pada tanaman merupakan tempat utama
terjadinya fotosintesis
Vein
Leaf cross section
Mesophyll
CO2 O2
Stomata

7. Light energy
ECOSYSTEM
CO2 + H2O
Photosynthesis
in chloroplasts
Cellular respiration
in mitochondria
Organic
molecules
+ O2
ATP
powers most cellular work
Heat
energy
Energi mengalir ke
dalam suatu ekosistem
sebagai cahaya
matahari dan
meninggalkannya
dalam bentuk panas

8. Fotosintesis
• Proses dimana organisme
yang memiliki kloroplas
mengubah energi cahaya
matahari menjadi energi
kimia
• Melibatkan 2 lintasan
metabolik
• Reaksi terang: mengubah
energi matahari menjadi
energi seluler
• Siklus Calvin: reduksi CO2
menjadi CH2O

9. Light
Chloroplast
NADP
ADP
+ P
RuBP
3-PGA
Light
reactions
Calvin
cycle
G3P Cellular
respiration
Cellulosse
Starch
Other organic
compounds

10. Persamaan Fotosintesis
• Fotosintesis
6CO2 +6H20 + light  C6H1206 + 6O2

11. Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi
carrier energi (ATP, NADPH)
Reaksi terang memberi energi pada carrier
Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL
(phosphoglyceraldehyde)
Pada fotosintesis
Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu
-Reaksi terang
-Siklus Calvin

13. • Tilakoid adalah sistem
membran dalam kloroplas
(tempat terjadinya reaksi
terang). Memisahkan
kloroplas menjadi ruang
tilakoid dan stroma
• Grana kumpulan tilakoid
dalam kloroplas
• Stroma: daerah cair antara
tilakoid dan membran dalam
tempat terjadi siklus Calvin
Struktur kloroplas
Chloroplast
Mesophyll
5 µm
Outer
membrane
Intermembrane
space
Inner
membrane
Thylakoid
space
Thylakoid
GranumStroma
1 µm

14. cahaya
• Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk
gelombang
• Terdapat hubungan yang berbalik antara
panjang gelombang dengan energi
• Panjang gelombang tinggi maka energi rendah

15. Spektrum tampak
-termasuk warna-warna cahaya yang dapat kita lihat
-termasuk panjang gelombang yang menjalankan
fotosintesis

16. Pigmen
-Substansi yang menyerap cahaya tampak
-Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi
paling sedikit menyerap panjang gelombang hijau
Pigmen
Klorofil a
Klorofil b
Karotenoid
Karotene
Xantofil

18. • Spektrum aksi pigmen
– Efektivitas relatif panjang gelombang yang
berbeda dalam menjalankan fotosintesis
Rateofphotosynthesis
(measuredbyO2release)
Action spectrum. Plot antara kecepatan fotosintesis vs panjang gelombang.
Sepktrum aksi mewakili spektrum absorpsi klorofil a tetapi tidak benar-benar tepat. Hal ini
karena penyerapan cahaya oleh pigmen aksesoris seperti klorofil b dan karotenoid.

19. • Spektrum aksi fotosintesis
– Ditunjukkan oleh Theodor W. Engelmann
400 500 600 700
Aerobic bacteria
Filament
of alga
Engelmann‘s experiment. Tahun 1883, Theodor W. Engelmann menyinari alga filamen dengan cahaya yang telah dilewatkan
ke prisma, sehingga segmen yang berbeda dari alga mendapat panjang gelombang yang berbeda. Digunakan bakteri aerob
yang terkonsentrasi dekan sumber oksigen untuk menentukan segmen alga yang paling banyak mengeluarkan O2.
Bakteri berkumpul dalam jumlah besar disekitar alga yang mendapat cahaya biru-violet dan merah.
cahaya biru-violet dan merah paling efektif dalam fotosintesis

20. Klorofil a
• Klorofil a adalah pigmen yang
secara langsung berpartisipasi
dalam reaksi terang
• Pigmen lain menambahkan
energi ke klorofil a
• Penyerapan cahaya
meningkatkan elektron ke orbital
energi yang lebih tinggi

21. • Klorofil tereksitasi oleh cahaya
• Saat pigmen menyerap cahaya
– Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil
Excited
state
Heat
Photon
(fluorescence)
Chlorophyll
molecule
Ground
statePhoton
e–

22. Breakdown of Photosynthesis
• Two main parts (reactions).
1. Light Reaction or
Light Dependent Reaction
Produces energy from solar power
(photons) in the form of ATP and NADPH.

23. Breakdown of Photosynthesis
2. Calvin Cycle or
Light Independent Reaction or
Carbon Fixation or
C3 Fixation
Uses energy (ATP and NADPH) from light
rxn to make sugar (glucose).

24. 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

25. • 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

26. FOTOSISTEM I DAN II
• Membran tilakoid dipenuhi oleh dua jenis fotosistem yang bekerja secara
bersama dalam reaksi terang fotosintesis.
• Kedua jenis itu disebut Fotosistem I dan Fotosistem II, sesuai urutan yang
ditemukannya.
• Masing-masing memiliki pusat reaksi yang khas.
• Klorofil pusat-reaksi fotosintesis I dikenal sebagai P700 karena pigmen ini
paling baik dalam menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang 700
nm (bagian spektrum yang sangat merah).
• Klorofil pada pusat reaksi fotosistem II disebut P680 karena spektrum
absorpsi memiliki puncak pada 680 nm (juga bagian spektrum merah).
• Kedua pigmen ini, P700 dan P680 sebenarnya merupakan molekul klorofil
a yang identik, akan tetapi, keterkaitannya dengan protein yang berbeda
dalam membran tilakoid mempengaruhi distribusi elektron dalam molekul
Klorofil dan menjadi penyebab adanya sedikit perbedaan pada sifat
penyerapan-cahayanya.
• Bagaimana kedua fotosistem bekerja bersama dalam menggunakan energi
cahata untuk menghasilkan ATP dan NADPH, dua produk utama reaksi
terang.