The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by muufidanadiyaa, 2021-12-30 18:56:26

BOOKLET (1)

BOOKLET (1)

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 Dalam
ATP dan NADPH 05
Pigmen Fotosintesis Reseptor Cahaya 06
Fotosintesis: Kompleks Pusat-Reaksi Yang Berasosiasi Dengan 07
Kompleks Permanen Cahya 08
Aliran Elektron Linear 10
Aliran Elektron Siklik 12
Pembandingan Kemiosmosis Di Kloroplas dan Mitokondria 14

ii



DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Proses Fotosintesis 1
Gambar 1.2 2
Gambar 1.3 Reaksi Kimia Proses Fotosintesis 3


Pembesaran Dari Lokasi Fotosintesis 4
Pada Tumbuhan

5
Gambar 1.4 Kerjasama Reaksi Terang dan Siklus 6
Calvin 6
7
Gambar 1.5 Spektrum Elektromagnetik

Gambar 1.6 Spektrofotometer 8
Gambar 1.7 Interaksi Cahaya dengan Kloroplas 10
Gambar 1.8

Struktur Molekul Klorofil dalam 12
Gambar 1.9 Kloroplas Tumbuhan 13
Gambar 1.10 14
Fotosistem Memanen Cahaya

Gambar 1.11 15
Gambar 1.12 Aliran Elektron Linear selama
Gambar 1.13 Reaksi Terang ATP dan NADPH

Anologi Makanan untuk Reaksi Terang
Aliran Elektron Siklik
Pembandingan Kemiosmosis di
Kloroplas dan Mitokondria

Gambar 1.14 Siklus Calvin

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. Autotrof membuat molekul organiknya
dari CO2 dan bahan mentah lainnya dari lingkungan.
.

Proses Fotosintesis

iv



Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses yang digunakan oleh tumbuhan, alga

(yang merupakan protista), 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 1
Proses fotosintesis

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.

Kloroplas ditemukan dalam sel mesofil Karbondioksida memasuki daun
dan oksigen akan keluar melalui pori-pori mikroskopik yang disebut dengan
stomata.

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. Air

dipecah, menyediakan sumber

elektron dan proton (ion hidrogen dan

H+) serta melepaskan O2 sebagai

produk sampingan.

Cahaya yang diserap oleh klorofil

menggerakan transpor elektron dan

ion hidrogen dari air menuju penerima

yang disebut NADP+, tempat

penyimpanan partikel-partikel untuk

sementara.

Reaksi terang menggunakan tenaga Gambar 1.3
surya untuk mereduksi NADP+ menjadi Pembesaran dari
NADPH dengan cara menambahkan lokasi fotosintesis pada tumbuhan
sepasang elektron bersama-sama
dengan H+. Reaksi terang juga 3
menghasilkan ATP.

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 (untuk sinar
gamma) sampai lebih dari satu kilometer (untuk sinar radio). Keseluruhan
kisaran radiasi disebut spektrum elektromagnetik. Segmen spektrum yang
paling penting bagi kehidupan adalah pita sempit antara panjang
gelombang sekiitar 380 nm - 750 nm yang dikenal sebagai cahaya tampak
(visible light).

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: Kompleks 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 (Mexican wave) dalam
pertandingan sepakbola hingga energi tersebut mencapai kompleks pusat-
reaksi. Pasangan molekul klorofil a dalam kompleks pusat-reaksi bersifat
khusus karena lingkungan molekularnya-lokasinya dan molekul-molekul lain
ya berasosiasi dengan pasangan tersebut-memungkinkan pasangan itu
menggunakan energi dari cahaya.

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 (linear electrun flows) 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. Kita dapat menyebut bentuk P680 yang dihasilkan, yang
kehilangan sata elektron, sebagai P680.

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, dan suatu
protein yang disebut plastosianin

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

6. Sementara itu, 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 (Fd) 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. Akan tetapi alizan siklik
menghasilkan ATP.

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


Click to View FlipBook Version