Fotosintesis

1. Dosen Pengampu:
Dra. Sri Wulandari, M.Si
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Program Studi Pendidikan Biologi
Universitas Riau
2014
OLEH:
Anna Sherley Siregar
1205112077

2. FOTOSINTESISFOTOSINTESIS
• Proses yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia.
• Peristiwa penyusunan bahan organik dari bahan anorganik
dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil.
• Proses dimana zat-zat anorganik (CO2 dan H2O) oleh klorofil
diubah menjadi zat organik (karbohidrat) dengan bantuan sinar.

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

4. CCahayaahaya
Merupakan Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk
gelombang

5.  Menurut Planck dan Einstein  Cahaya
tersusun atas partikel yang disebut “Foton”.
 Foton Mempunyai sifat “Gelombang”
 Foton Memiliki “energi” yang dinyatakan
dengan “Kuantum”
 Jumlah “energi” yang dimiliki cahaya
tergatung pada panjang gelombang.
 Gelombang Pendek  Memiliki Energi
Tinggi
 Gelombang Panjang  Memiliki Energi
Rendah

6. KlorofilKlorofil
Klorofil terdapat dalam Kloroplas
 Dalam “Grana”  Dalam
Kantung Tilakoid
Dibedakan :
Klorofil-a (C55, H72, O3, N4,
Mg)  Hijau Tua
Klorofil-b (C55, H70, O6, N4,
Mg)  Hijau Muda

7. Sifat KlorofilSifat Klorofil
 Floresen  Dapat menerima sinar dan mengembalikan dalam
gelombang yang berlainan
 Menyerap sinar “merah” dan “nila”
 Tidak larut dalam air
 Larut dalam pelarut Organik  Alkohol, eter, aseton,
kloroform
 Pemisahan Krorofil dengan pigmen lain  Dilakukan dengan
“kromatografi”

8. Struktur
Kloroplas
Chloroplast
Mesophyll
5 µm
Outer
membrane
Intermembrane
space
Inner
membrane
Thylakoid
space
Thylakoid
GranumStroma
1 µm
 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

9. 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

11. 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.

12. 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

13. KlorofilKlorofil aa
 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

14.  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–

15. FotosistemFotosistem
• 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

16.  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

17. Aliran elektronAliran elektron
 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

18. Non Siklik
Menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen

19. ◦ Hanya fotosistem I yang digunakan
◦ Hanya ATP yang dihasilkan
Siklik

20. 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+

21. 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

22. Siklus Calvin (C3)
(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)

23. Siklus Calvin (C3)
 Dimulai dari CO2 dan
menghasilkan
Glyceraldehyde 3-
phosphate
 Tiga bagian siklus
Calvin menghasilkan
1 produk molekul
 Tiga tahap
◦ Fiksasi karbon
◦ Reduksi CO2
◦ Regenerasi RuBP

24. 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

25. 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

26. 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

27. • 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

28. 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

29. • 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

30. 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

31. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi
Proses Fotosintesis
Faktor dari dalam (Internal):
Umur daun
Keadaan stomata
kandungan klorofil
Jenis tumbuhan
Dll
Faktor dari luar (Eksternal):
Cahaya
Ketersediaan air
Temperatur (Suhu)
Kadar konsentrasi CO2

32. Daftar Pustaka
Firdaus, dkk. 2006. Fisiologi Tumbuhan. Pusat Pengembangan Pendidikan
Universitas Riau. Pekanbaru
http://www.slideshare.net/diiienha/fotosintesis-ppt
(diakses 9 Okt 2014)
http://www.slideshare.net/verorosso/fotosintesis-1717408
(diakses 10 Okt 2014)
www.slideshare.net/atehhumaira/fotosintesis-slide
(diakses 12 Okt 2014)

33. SEKIAN DAN TERIMA KASIH