Fotosintesis adalah proses penangkapan energi matahari untuk mensintesis karbohidrat dari CO2 dan air melalui dua tahapan yaitu reaksi terang dan gelap. Tanaman C4 mampu meningkatkan konsentrasi CO2 sebelum masuk ke siklus Calvin untuk menghindari fotorespirasi. Tumbuhan CAM dapat menghemat air dengan membuka stomata pada malam hari untuk menangkap CO2 yang kemudian disimpan sebagai asam organik.

1. FOTOSINTESIS

2. Fotosintesis :Penangkapan energi matahari
untuk mensintesis karbohidrat dari CO2
dan air.
Cahaya
CO2 + 2 H2 O* (CH2O) + O*2 + H2 O

3. •Setiap molekul CO2 membutuhkan 4 atom H untuk
mereduksinya. Atom H tersebut berasal dari H2O.
CO2 + 4 (atom H) ( CH2O) + H2 O
2 atom H mengekstrak sebuah O dari CO2

4. Konsep tentang energi cahaya
matahari
Cahaya matahari = 1. gelombang
2. partikel berenergi (foton)
Energi yg terkandung pada foton tertentu tergantung pada
panjang gelombangnya
Spektrum visible : merah ( 700 nm), oranye,
kuning, hijau, biru, ungu (400 nm)

5. Senyawa kimia yang menyerap foton = pigmen.
Pigmen yang menyerap semua panjang
gelombang cahaya tampak adalah warna
hitam.
Warna yang kita lihat adalah cahaya yang tidak
diserap.

6. energi dari
P cahaya matahari P*
Elektron tereksitasi mengandung energi potensial tinggi
Energi ini digunakan untuk menjalankan reaksi
kimia senyawa lain ( A + B AB)
Molekul pigmen kembali ke keadaan ground state.
Sebagian atau semua energi sekarang terkunci
pada senyawa AB dan sebagian mungkin hilang
sebagai panas

7. klorofil menyerap cahaya pada panjang
gelombang warna merah (energi rendah)
dan biru (energi tinggi) pada spektrum
sehingga klorofil terlihat berwarna hijau.
λ =400 nm
λ =700 nm
klorofil diaktifkan oleh sinar matahari,
harus menggerakkan suatu aliran
elektron

8. Reaksi fotosintesis terdiri atas 2 fase yaitu :
• Reaksi terang : menggunakan energi
cahaya matahari untuk sintesis NADPH
dan ATP
• Berlangsung dalam membran tilakoid
• Reaksi gelap : menggunakan NADPH
dan ATP untuk sintesis karbohidrat dari
H2O dan CO2.
• Berlangsung dalam stroma

10. Penangkapan energi matahari terjadi dalam
fotosistem.
Klorofil PSI (λmaks =700nm) = P700
PS II (λmaks =680 nm) = P680.

11. Urutan reaksi selama absorbsi cahaya

12. FOTOSISTEM II
1. Terjadi pemecahan H2O menghasikan e-
+ H+
+ O2
2. Pusat reaksi fotosistem II : P680
Chl II + hv (680 nm) Chl II*
3. Akseptor elektron primer : feofitin (Phe) plastoguinon (PQ)
kompleks b6-f plastosianin (PC) P700

13. FOTOSISTEM I
1. Berlangsung reduksi NADP+
menjadi NADPH
2. Pusat reaksi fotosistem I : P700
Chl I + hv (700 nm) Chl I*
3. e-
kemudian dilewatkan pada akseptor primer feredoksin
4. 2 Feredoksinred + H+
+ NADP+
2 feredoksin + NADPH
5. Kekosongan elektron pada pusat reaksi PI diisi oleh aliran elektron dari P II

14. TRANSPORT ELEKTRON SIKLIK PADA FOTOSISTEM I
1. Fosforilasi siklik terjadi jika : rasio NADPH /NADP+
tinggi
dalam sel NADP+
yg ada tdk cukup untuk menerima e-
yg
dihasilkan P I.
2. Transport elektron bersamaan dengan produksi ATP

15. FOTOFOSFORILASI NONSIKLIK DAN SIKLIK
ALIRAN SIKLIK : Produk hanya ATP
Air tidak dipecah
Hanya melibatkan fotosistem I
ALIRAN NON SIKLIK : Produk ATP, NADPH2
Air dipecah utk menghasilkan H
utk NADPH2
Melibatkan fotosistem I dan II

16. SIKLUS CALVIN
Fiksasi CO2 terjadi di stroma
Reaksi netto siklus Calvin :
6 CO2 + 12 NADPH enzim C6 H12 O 6 + 12 NADP+
ATP
Membutukan 6 molekul ribulosa 1,5 bifosfat

17. H
H – C – O – P
C = O
H – C- OH + CO2 2 asam fosfogliserat
H - C – OH
H – C – O- P
H
Ribulosa difosfat
6C5 + 6 C1 6( 2 x C3)

18. Asam fosfogliserat + ATP asam difosfogliserat + ADP
12 C3H5O4 P + 12 ATP 12 C3H4O4P2 + ADP
Asam difosfogliserat + NADPH2 triosa fosfat + NADP + Pi H2O
12 C3H4O4P2 + 12NADPH2 12 C3H5O3P (12 C3)
12 C3 dibolak-balik (shuffle) 6 C5 + 1 C6 (glukosa)
6 C5 kembali ke awal siklus

19. JALUR ALTERNATIF FIKSASI CO2
Pada tanaman tropis : daun memiliki pori2 kecil utk
meminimalkan kehilangan H2O
: CO2 yg masuk lbh rendah
: O2 yg masuk lbh rendah
Jalur alternatif utk fiksasi CO2 : Jalur C4
Terjadi pada sel mesofil (sel terluar)
Tujuan : Meningkatkan konsentrasi CO2 sebelum masuk
ke siklus Calvin (berlangsung pada sel boundle-
sheath (lapisan berikutnya).

20. SISTEMATIKA JALUR C4
(melibatkan senyawa dg 4 atom C =oksaloasetat dan malat)
1. CO2 masuk melalui pori2 daun ke sel mesofil
2. CO2 bergabung dg fosfoenolpyruvat oksaloasetat
3. Oksaloasetat direduksi malat + NADPH
4. Malat masuk ke sel boundle- sheath
5. Di sel boundle- sheath, malat CO2 + pyruvat
6. CO2 masuk ke siklus Calvin bereaksi dg ribulosa 1,5 bifosfat
7. Pyruvat kembali ke sel mesofil

21. KELEBIHAN JALUR C4
Pada daerah tropis : cahaya berlimpah
konsentrasi CO2 dpt ditingkatkan dg
jalur C4
Akibatnya : tanaman tropis lebih cepat tumbuh
produksi biomassa/unit luas daun lebih tinggi
dibandingkan tanaman C3
Fotorespirasi tidak dilakukan

22. FOTORESPIRASI
Pada keadaan gelap : sel daun hijau tanaman C3 dan C4
melangsungkan respirasi pada mitokondria
(sumber energi : hsl fotosintesis)
Pada keadaan terang : tanaman C3 masih melangsungkan respirasi
(fotorespirasi) yg menghabiskan energi
berupa kekuatan mereduksi dan ATP
: pada tanaman C4 tdk terjadi fotorespirasi
How ???
Jika konsentrasi O2 >>> CO2 : ribulosa 1,5 bifosfat dioksigenasi
fosfoglikolat + 3 fosfogliserat
(seharusnya 2 molekul 3 fosfogliserat
Akibat enzim rubisco lebih banyak mengikat O2 drpd CO2

23. Pada tanaman C4 : pori2 yg kecil O2 dan CO2 masuk <<
Tetapi CO2 dpt ditingkatkan dg jalur C4
shg rasio CO2/ O2 tetap tinggi fotorespirasi
tidak terjadi

24. TUMBUHAN CAM
(CRASSULACEAN ACID METABOLISM)
• Mrp adaptasi fotosintetik pd kondisi yg gersang
• Tumbuhan sekulen (penyimpan air) = nenas, kaktus dll
• Tumbuhan CAM : membuka stomata malam hari,
menutupnya pd siang hari
• Membantu menghemat air, menghambat masuk CO2
• Fiksasi CO2 terjadi pd malam hari, lalu diubah menjadi asam
organik
• Pada siang hari, ketika reaksi terang dpt memasok ATP dan
NADPH utk siklus Calvin, CO2 dilepaskan dr asam organik
dan masuk ke siklus Calvin
• Perbedaan dg tanaman C4, pd C4 fiksasi CO2 dan siklus
Calvin terjadi pd sel yg berbeda, sedangkan pd CAM
keduanya terjadi pd waktu yg berbeda.