2. • Fotosintesis terjadi di kloroplas
• Daun pada tanaman merupakan tempat utama terjadinya
fotosintesis
Vein
Leaf cross section
Mesophyll
CO2 O2
Stomata
3. 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
4. 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
7. 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
8.
9. • 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
10. cahaya
∗ Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk
gelombang
∗ Terdapat hubungan yang berbalik antara panjang
gelombang dengan energi
∗ Panjang gelombang tinggi maka energi rendah
12. 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
13.
14. ∗ 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.
15. ∗ 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
16. 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
17. ∗ Klorofil tereksitasi oleh cahaya
∗ Saat pigmen menyerap cahaya
∗ Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil
Excited
state
Energyofelection
Heat
Photon
(fluorescence)
Chlorophyll
molecule
Ground
statePhoton
e–
18. 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
19. ∗ 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
20. ∗ 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
23. Reaksi terang dan kemiosmosis:
Organisasi membran tilakoid
LIGHT
REACTOR
NADP+
ADP
ATP
NADPH
CALVIN
CYCLE
[CH2O] (sugar)STROMA
(Low H+
concentration)
Photosystem II
LIGHT
H2O CO2
Cytochrome
complex
O2
H2O
O2
1
1
⁄2
2
Photosystem I
Light
THYLAKOID SPACE
(High H+
concentration)
STROMA
(Low H+
concentration)
Thylakoid
membrane
ATP
synthase
Pq
Pc
Fd
NADP+
reductase
NADPH + H+
NADP+
+ 2H+
To
Calvin
cycle
ADP
P
ATP
3
H+
2 H+
+2 H+
2 H+
24. 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
25. Siklus Calvin
(G3P)
Input
(Entering one
at a time)CO2
3
Rubisco
Short-lived
intermediate
3 P P
3 P P
Ribulose bisphosphate
(RuBP)
P
3-Phosphoglycerate
P6 P
6
1,3-Bisphoglycerate
6 NADPH
6 NADPH+
6 P
P6
Glyceraldehyde-3-phosphate
(G3P)
6 ATP
3 ATP
3 ADP CALVIN
CYCLE
P5
P1
G3P
(a sugar)
Output
Light
H2O CO2
LIGHT
REACTION
ATP
NADPH
NADP+
ADP
[CH2O] (sugar)
CALVIN
CYCLE
O2
6 ADP
Glucose and
other organic
compounds
Phase 1: Carbon fixation
Phase 2:
Reduction
Phase 3:
Regeneration of
the CO2 acceptor
(RuBP)
26. Siklus Calvin
∗ Dimulai dari CO2 dan
menghasilkan
Glyceraldehyde 3-
phosphate
∗ Tiga bagian siklus Calvin
menghasilkan 1 produk
molekul
∗ Tiga tahap
∗ Fiksasi karbon
∗ Reduksi CO2
∗ Regenerasi RuBP
27. 1 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
28. 2 Tiap molekul 3-
phosphoglycerate
menerima tambahan grup
fosfat membentuk 1,3-
Bisphosphoglycerate
(fosforilasi ATP)
∗ NADPH dioksidasi dan
elektron yang ditransfer
ke 1,3-
Bisphosphoglycerate
memecah molekul
dengan tereduksi menjadi
Glyceraldehyde 3-
phosphate
29. 3 Tahap terakhir dari
siklus ini adalah
regenerasi RuBP
∗ Glyceraldehyde 3-
phosphate dikonversi
menjadi RuBP
melalui sebuah seri
reaksi yang
melibatkan
fosforilasi molekul
oleh ATP
30. • Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasi
– dengan cara menggabungkan CO2 ke dalam senyawa
empat karbon di sel mesofil
• Senyawa empat karbon tersebut
– Dieksport ke sel berkas pembuluh, dimana CO2
dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin
Tanaman C4
31. ∗ Anatomi daun C4 dan jalur C4
CO2
Mesophyll cell
Bundle-
sheath
cell
Vein
(vascular tissue)
Photosynthetic
cells of C4 plant
leaf
Stoma
Mesophyll
cell
C4 leaf anatomy
PEP carboxylase
Oxaloacetate (4 C) PEP (3 C)
Malate (4 C)
ADP
ATP
Bundle-
Sheath
cell CO2
Pyruate (3 C)
CALVIN
CYCLE
Sugar
Vascular
tissue
CO2
32. • Tanaman CAM
– Membuka stomatanya pada malam hari,
menggabungkan CO2 ke dalam asam organik
• Selama siang hari, stomata tertutup
– CO2 dilepaskan dari asam organik untuk
digunakan dalam siklus Calvin
33. ∗ Jalur CAM mirip dengan jalur C4
Spatial separation of
steps. In C4 plants,
carbon fixation and the
Calvin cycle occur in
different
types of cells.
(a) Temporal separation of
steps. In CAM plants,
carbon fixation and the
Calvin cycle occur in the
same cells
at different times.
(b)
PineappleSugarcane
Bundle-
sheath cell
Mesophyll Cell
Organic acid
CALVIN
CYCLE
Sugar
CO2 CO2
Organic acid
CALVIN
CYCLE
Sugar
C4 CAM
CO2 incorporated
into four-carbon
organic acids
(carbon fixation)
Night
Day
1
2 Organic acids
release CO2 to
Calvin cycle
