BOOKLET (4)

Biologi

Fotosintesis

Penyusun: KELA S XII
Mufida Nadiya
Lili Adelia Pertiwi SMA
Kresanias Hatnan S.
Silvia Cahya C.
Raudhatul Jannah



KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas limpaham rahmat
dan karunianya sehingga booklet "Booklet Fotosintesis" ini
dapat terselesaikan. Booklet ini berisi tentang pengertian
fotosintesis, gambaran umum terkait fotosintesis, dan
proses dari fotosintesis.

Terima kasih atas semua pihak yang telah membantu
dalam pemyelesaian booklet ini. Semoga booklet ini
bermanfaat bagi para pembaca untuk memahami materi
fotosintesis.

i



Daftar Isi

Kata Pengantar i
Daftar Isi ii
Daftar Gambar iii
Latar belakang iv
Fotosintesis 01
Kloroplas: Tempat Fotosintesis 02
Tahapan Fotosintesis 03
Reaksi Terang Merubah Energi Surya Menjadi Energi Kimia 05
Dalam ATP dan NADPH

Pigmen Fotosintesis Reseptor Cahaya 06

Fotosintesis: Pusat Reaksi Yang Berasosiasi Dengan 08
Kompleks Permanen Cahya
Aliran Elektron Linear 11
Aliran Elektron Siklik 13
Pembandingan Kemiosmosis Di Kloroplas dan Mitokondria 15

ii



DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Proses Fotosintesis 1
Gambar 1.2 Reaksi Kimia Proses Fotosintesis 2
Gambar 1.3 Pembesaran Dari Lokasi Fotosintesis 3
Pada Tumbuhan
4
Gambar 1.4 Kerjasama Reaksi Terang dan Siklus
Calvin 5
6
Gambar 1.5 Spektrum Elektromagnetik 7
Gambar 1.6 Spektrofotometer 8
Gambar 1.7
Gambar 1.8 Interaksi Cahaya dengan Kloroplas 9
10
Struktur Molekul Klorofil dalam 11

Kloroplas Tumbuhan 13
14
Gambar 1.9 Fotosistem Memanen Cahaya 15

Gambar 1.10 Klorofil Pada Mikroskop

Gambar 1.11 Aliran Elektron Linear selama Reaksi
Terang ATP dan NADPH

Gambar 1.12 Anologi Makanan untuk Reaksi Terang

Gambar 1.13 Aliran Elektron Siklik

Gambar 1.14 Pembandingan Kemiosmosis di Kloroplas dan
Mitokondria

Gambar 1.15 Siklus Calvin 16

iii



Latar Belakang

Fotosintesis memberi makan hampir seluruh dunia
kehidupan, baik secara langsung ataupun tidak. Organisme
memperoleh senyawa organik yang digunakan untuk
mendapat energi dan rangka karbon melalu satu
heterotrofik. Autotrof berarti mempertahankan kehidupan
tanpa memakan apapun yang berasal dari makhluk lain.
.

Proses Fotosintesis

iv



Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses yang digunakan oleh tumbuhan,
alga, dan bakteri tertentu untuk mentransformasi energi sinar
matahari menjadi energi kimia, menggunakan karbondioksida
dan air.

Mengubah Energi Cahaya Menjadi
Energi Kimia

Tumbuhan memiliki kemampuan luar biasa untuk menangkap
energi cahaya dan menggunakannya untuk menggerakkan
sintesis senyawa-senyawa organik yang berasal dari organisasi
struktural dalam sel seperti enzim-enzim fotosintetik.

Gambar 1.1
Proses fotosintesis

1

Kloroplas: Tempat
Fotosintesis

Fotosintesis pada tumbuhan terjadi dalam organel
penyerap sinar yang disebut kloroplas. Warna hijau pada
daun berasal dari klorofil sejenis pigmen dalam kloroplas
yang memainkan peran sentral dalam konversi energi surya
menjadi energi kimia.

Reaksi kimia yang terjadi dalam proses fotosintesis yaitu:

Gambar 1.2 Reaksi Kimia Pada Proses Fotosintesis

2

Tahapan Fotosintesis

Tahap proses fotosintesis dikenal
sebagai reaksi terang dan siklus
Calvin.

Reaksi terang merupakan

tahapan-tahapan fotosintesis

yang mengubah energi surya

menjadi energi kimia.

Cahaya yang diserap oleh Gambar 1.3
klorofil menggerakan transpor Pembesaran dari
elektron dan ion hidrogen dari air lokasi fotosintesis pada tumbuhan
menuju penerima yang disebut
NADP+.

Reaksi terang menggunakan
tenaga surya untuk mereduksi
NADP+ menjadi NADPH dengan
cara menambahkan sepasang
elektron bersama-sama dengan
H+ dan menghasilkan ATP.

3

Reaksi terang tidak menghasilkan gula, pembentukan terjadi pada
tahap kedua fotosintesis, yaitu siklus Calvin.

Siklus calvin diawali dengan penggabungan CO2 dari udara ke
dalam molekul organik yang sudah ada dalam kloroplas.
Pengabungan karbon ke dalam senyawa organik pada awal siklus ini
disebut fiksasi karbon.

Langkah-langkah metabolik pada siklus Calvin disebut sebagai
reaksi gelap karena tidak ada satupun dari langkah tersebut yang
membutuhkan cahaya secara langsung.

Siklus Calvin pada sebagian besar tumbuhan terjadi pada siang
hari karena hanya pada waktu itulah reaksi terang dapat menyediakan
NADPH dan ATP yang dibutuhjan oleh siklus Calvin.

Gambar 1.4
Kerjasama Reaksi Terang dan Siklus Calvin

4

REAKSI TERANG MENGUBAH ENERGI
SURYA MENJADI ENERGI KIMIA

SIFAT CAHAYA MATAHARI

Cahaya merupakan sebentuk energi yang dikenal sebagai
energi elektromagnetik, disebut juga radiasi elektromagetik,
yang merambat dalam gelombang ritmik yang analog dengan
gelombang yang terbentuk jika menjatuhkan kerikil ke kolam.

Panjang gelombang berkisar kurang dari satu kilometer (sinar
gamma) sampai lebih dari satu kilometer (sinar radio).
Keseluruhan kisaran radiasi disebut spektrum elektromagnetik.

Gambar 1.5 Spektrum elektromagnetik.

5

Pigmen Fotosintesis:
Reseptor Cahaya

Saat cahaya bertemu materi, cahaya mungkin
dipangulkan, diteruskan, dan diserap. Zat yang menyerap
cahaya tampak disebut sebagai pigmen. Pigmen-pigmen
yang berbeda menyerap cahaya dengan panjang gelombang
yang berbeda-beda dan panjang gelombang yang diserap
akan menghilang.

Daun yang berwarna hijau disebabkan oleh klorofil
menyerap cahaya violet-biru dan merah sambil meneruskan

dan memantulkan cahaya hijau. Kemampuan pigmen
menyerap berbagai panjang gelombang cahaya dapat
diukur dengan alat yang disebut spektrofotometer.

Gambar 1.6
Spektrofotometer

6

Spektrun absorpsi pigmen kloroplas memberikan petunjuk
tentang keefektifan relatif berbagai panjang gelombang
untuk menggerakkan fotosintesis.

Spektrum klorofil a menyiratkan bahwa cahaya violet-biru
dan merah bekerja paling baik untuk fotosintesis karena
keduanya diserap, sedangkan hijau adalah cahaya yang
paling tidak efektif.

Gambar 1.7
Interaksi Cahaya dengan Kloroplas

7

Fotosistem: Pusat Reaksi yang Berasosiasi
dengan Kompleks Pemanen Cahaya

Fotosistem tersusun atas suatu kompleks protein yang disebut
kompleks pusat-reaksi yang dikelilingi oleh beberaga kompleks
pemanen-cahaya. Kompleks pusat reaksi mencakup pasangan
khusus molekul klarofil a. Setiap kompleks pemanen-cahaya terdiri
dari berbagai molekul pigmen. Jumlah dan variasi molekul pigmen
memungkinkan fotosistem memanen cahaya pada permukaan yang
lebih luas dan bagian spektrum yang lebih besar daripada yang
bisa dilakukan oleh satu molekul pigmen tunggal.

Gambar 1.8 Struktur Molekul Klorofil
Dalam Kloroplas Tumbuhan

8

Kompleks pemanen-cahaya ini bertindak sebagai antena
bagi kompleks pusat reaksi. Ketika molekul pigmen menyerap
foton, energi ditransfer dari satu molekul pigmen ke molekul
pigmen lain dalam kompleks pemanen-cahaya, mirip seperti
gelombang penonton dalam pertandingan sepakbola
hingga energi tersebut mencapai kompleks pusat-reaksi.

Gambar 1.9 Fotosistem Memanen Cahaya

9

Transfer elektron bertenaga- Klorofil terisolasi berfluoresensi
karena tidak ada penerima elektron,
surya dari pasangan klorofil a sehingga elektron dari klorofil yang
terfotoeksitasi jatuh kembali ke
di pusat-reaksi ke penerima kondisi dasar. Dalam kloroplas, energi
potensial yang direpresentasikan oleh
elektron primer merupakan elektron yang tereksitasi tidaklah
hilang. Fotosistem mengubah energi
langkah pertama dalam reaksi cahaya menjadi energi kimia, yang
pada akhirnya akan digunakan untuk
terang. Setelah tereksitasi ke sintesis gula.

tingkat energi yang lebih tinggi

elektron klorofil segera

ditangkap oleh penerima

elektron primer.

Gambar 1.10 Klorofil Pada Mikroskop

10

Aliran Elektron Linear

Cahaya menggerakkan sintesis ATP dan NADPH dengan cara memberi
energi pada kedua fotostem yang tertanam dalam membran tilakoid
kloroplas. Aliran elektrum linear yang terjadi selama reaksi terang
fotosintesis yaitu:

1. Foton cahaya menumbuk molekul pigmen dalam kompleks pemanen-
cahaya, mendorong satu elektronnya ke tingkat energi yang lebih
tinggi.

2. Elektron tersebut ditransfer dari P680 yang tereksitasi ke penerima
elektron primer.

3. Suatu enzim mengkatalitasis pemecahan satu molekul air menjadi
dua elektron, dua ion hidrogen, dan satu atom oksigen

Gambar 1.11 Aliran Elektron Linear Selama
Reaksi Terang ATP Dan NADPH

11

4. Masing-masing elektron yang terfotoeksitasi diteruskan dari
penerima elektron primer di PS 11 ke PS I melalui rantai trampor
elektron. Rantai transpor elektron antara PS II dan PS I tersusun dari
pembawa elektron bernama plastokuinon suatu kompleks sitokrom.

5. Ketika elektron melewati kompleks sitokrom, pemompaan proton
menciptakan gradien proton yang kemudian digunakan dalam
kemiosmosis.

6. Energi cahaya ditransfer melalui pigmen-pigmen kompleks
pemanen cahaya menuju kompleks pusat-reaki PS 1, mengeksitasi
satu elektron pada pasangan molekul klorofil a P700 di tempat itu.
Elektron yang terfotoeksitasi ini kemudian ditransfer ke penerima
elektron primer PS 1.

7. Elektron yang terfotoeksitasi diteruskan dalam serangkain reaksi
redoks dari penerima elektron primer PS 1 menuruni rantai transfer
elektron kedua melalui protein feredoksin (ferredoxin Fd).

8. Enzim NADP reduktase mengkatalisis transfer elektron dari Fd ke
NADP. Dua elektron dibutuhkan untuk mereduksi NADP menjadi
NADPH. Molekul ini berada pada tingkat energi yang lebih tinggi
daripada air

12

Aliran Elektron Siklik

Pada kasus tertentu, elektron yang terfotoeksitasi
dapat mengambil jalur alternatif yang disebut aliran
elektron siklik (cylic electron flow), yang menggunakan
fotosistem 1. Namun tidak menggunakan forosistem II

Elektron bersiklus kembali dari feredoksin menuju
kompleks sitokrom, dan dari tempat itu berlarut ke
klorofil P700 pada kompleks pusat-reaksi PS 1. Tidak
ada NADPH yang dihasilkan dan tidak ada oksigen
yang dilepaskan.

Gambar 1.12 Analogi Makan untuk
Reaksi Terang

13

Beberapa kelompok bakteri fotosintetik yang kini ada diketahui
memiliki fotosistem I namun tidak memiliki fotosistem II pada
spesies-spesies ini, yang mencakup bakteri sulfur ungu, aliran
elektron siklik merupakan satu-satunya cara menghasilkan ATP
dalam fotosintesis.

Gambar 1.13 Aliran Elektron Siklik

Elektron yang terfotoeksitasi dan terkadang bergerak mundur
dani feredoksin ke klorofil melalui kompleks sitokson dan
plastosianin. Pengalihan elektron ini melengkapi suplai ATP
(metalur kemiosmosis) namun tidak menghasican NADPH.

14

Pembandingan Kemiosmosis di

Kloroplas dan Mitokondria

Kloroplas dan mitokondria menghasilkan ATP melalu
mekanisme dasar yang sama kemiosmosis. Rantai transpor
elektron yang dirakit di dalam membran memompa proton
melintasi membran ketika elektron diteruskan melewati
serangkaian pembawa yang semakin elektronegatif. Dengan
cara ini, rantai transpor elektron mentransformast energi
redoks menjadi gaya gerak-proton, energi potensial yang
tersimpan dalam bentuk graden H di kedua sisi membran.

Gambar 1.14 Pembandingan Kemiosmosis
di Kloroplas dan Mitokondria

15

Proton berdifusi kembali meintasi membran melalus ATP sintase,
sehingga menggerakkan sintess ATP. Mitokondria menggunakan
kemiosmosis untuk mentransfer energi kimia dari molekul makanan ke
ATP sedangkan kloroplas mentransformasi energi cahaya menjadi
energi kimia dalam ATP.

Gambar 1.15 Siklus Calvin

Diagram ini menelusuri atom-atom karbon (bola abu-abu) melalui
Siklus Calvin. Untuk tiap tiga molekul CO2 yang memasuki siklus
keluaran netto adalah satu molekul gliseraldehida-3-fosfat (G3P),
sejeis gula berkarbon-tiga. Reaksi terang menjaga kelangsugan
Siklus Calvin dengan meregenerasi ATP dan NADPH

16

Fase I: Fiksasi karbon

Siklus Calvin menggabungkan setiap molekul CO2, satu per
satu, dengan cara melekatkannya ke gula berkarbon-lima yang
bernama ribulosa bisfosfat (RuBP). Enzim yang mengkatalisis
langkah pertama ini adalah RuBP karboksilase, atau rubisco.
Produk reaksi adalah intermediat berkarbon enam yang
sedemikian tidak stabil sehingga segera pecah menjadi dua
membentuk dua molekul 3-fosfogliserat.

Fase II: Reduksi

Setiap molekul 3-fosfogliserat menerima satu gugus fosfat
tambahan dari ATP, menjadi 1,3-bisfosfogliserat. Kemudian,
sepasang elektron yang disumbangkan dari NADPH mereduksi 1.3-
bisfosfogliserat, yang juga kehilangan satu gugus fosfat, menjadi
G3P. G3P merupakan gula-gula berkarbon tiga yang sama yang
terbentuk dalam glikolisis melalui pemecahan glukosa

17

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A., dkk. 2010. Biologi, Edisi ke 8.
Jakarta: Penerbit Erlangga.

18