Pada pertemuan sebelumnya kita telah mempelajari mengenai definisi metabolisme, katabolisme, anabolisme dan seputar enzim pada pembelajaran PENGANTAR METABOLISME serta pembahasan contoh katabolisme pada RESPIRASI AEROB.
Pada pertemuan kali ini kita akan membahas contoh reaksi anabolisme yaitu fotosintesis. Seperti kita ketahui anabolisme merupakan reaksi penyusunan molekul kompleks dari zat yang sederhana. Reaksi fotosintesis dibagi menjadi dua yaitu REAKSI TERANG dan REAKSI GELAP. Reaksi fotosintesis ini membutuhkan cahaya, karbondioksida, dan air. Hasil dari reaksi ini adalah karbohidrat dan oksigen. Lokasinya terjadi pada kloroplas di dalam sel tumbuhan. Untuk lebih memahami letak kloroplas silakan pelajari ilustrasi berikut!
Kloroplas memiliki beberapa bagian penting:
1. Grana/tumpukan memberan tilakoid: tempat berlangsungnya rekasi terang
2. Stroma/matriks kloroplas: tempat berlangsungnya reaksi gelap
3. Membran dalam dan membran luar
A. REAKSI TERANG
Reaksi Terang merupakan reaksi yang melibatkan cahaya.
a. Lokasi: grana/membran tilakoid
b. Peristiwa:
1. Penangkapan cahaya matahari oleh klorofil.
2. Pemisahan molekul air, pelepasan elektron energi tertinggi dan O2.
3. Transfer elektron kemudian membuat energi kimia dalam bentuk ATP dan tenaga reduksi seperti NADPH2.
c. Bahan yang dibutuhkan
1. Air (H2O)
Air yang digunakan pada fotosintesis didapatkan dari dalam tanah, diangkut menggunakan sistem pembuluh mulai dari akar sampai ke daun. Air ini akan dipecah oleh cahaya menjadi oksigen dan ion hidrogen.
2. Cahaya
Cahaya matahari berperan sebagai sumber energi dalam bentuk foton. Besar kecilnya energi yang dikandung cahaya bergantung pada panjang gelombangnya. Cahaya matahari yang dapat digunakan untuk fotosintesis adalah yang memiliki panjang gelombang tertentu.Sebagai contoh, klorofil a hanya dapat menyerap secara maksimum cahaya dengan panjang gelombang sekitar 600-700 nm, sedangkan klorofil b menyerap cahaya dengan panjang gelombang 400-500 nm.
3. NADP
Akan bereaksi dengan hidrogen menjadi NADPH dengan bantuan NADPH reduktase
4. ADP + P
Akan bereaksi membentuk ATP dengan bantuan molekul CF1
c. Reaksi yang terjadi
Pada reaksi terang terjadi reaksi fotofosforilasi: pemecahan air dengan bantuan sinar matahari dan reaksi Hill: transfer elektron untuk menghasilkan ATP dan NADPH. Urutannya adalah sebagai berikut ini:
- Penangkapan energi cahaya oleh kloroplas tepatnya di fotosistem dan kemudian terjadi fotolisis air (pemecahan molekul air): H2O
2 e− + ½ O2 + 2 H+ - Tenaga yang berasal dari cahaya matahari mengaktifkan elektron di klorofil sehingga elektron bergerak sepanjang rantai oksidasi yang terdapat di membran tilakoid. Proses pemindahan elektron memompa proton (H+) melewati membran tilakoid.
- Lintasan elektron berakhir di molekul NAD+ yang kemudian elektron berenergi tinggi tersebut diubah menjadi NADPH2.
- Sementara H+ (proton) berpindah dari lumen ke stroma melalui partikel CF1 dan kemudian terbentuk ATP.
Terdapat dua jenis Fotofosforilasi yaitu:
1. Fotofosforilasi SIKLIK
Berlangsung dalam satu tahapan/satu fotosistem (P1) dan hanya menghasilkan ATP tanpa O2 dan NADPH. Pengertian siklik yakni elektron mengalami perputaran kembali ke pusat reaksi. Jalur ini disebut siklik karena elektron (e−) bertenaga tinggi yang meninggalkan klorofil pusat reaksi, kembali ke pusat reaksi tersebut setelah melalui rantai pemindah elektron.
2. Fotofosforilasi NON SIKLIK
Berlangsung dalam dua tahapan fotosistem yaitu: fotosistem 1 dan fotosistem 2. Disebut juga tahapan fotososforilasi non siklik.
FOTOSISTEM 1
– Fotosistem I (P I) memiliki pusat reaksi yang dikenal dengan P700 karena pigmennya mampu menyerap panjang gelombang 700 nm (spektrum sangat merah)
– Produksi NADPH
FOTOSISTEM 2
– Fotosistem II (P II) memiliki pusat reaksi yang dikenal dengan P680 karena pigmennya mampu menyerap panjang gelombang 680 nm (spektrum merah).
– terjadi fotolisis air menjadi oksigen dan ion hidrogen
– terjadi produksi ATP
B. Reaksi Gelap
Reaksi Gelap merupakan reaksi yang tidak melibatkan cahaya.
a. Lokasi: stroma/matriks kloroplas
b. Peristiwa
Reaksi gelap adalah tahapan reaksi fotosintesis yang tidak bergantung pada cahaya matahari. Reaksi gelap disebut juga Siklus Calvin-Benson.
c. Bahan yang dibutuhkan
1. ATP
berasal dari reaksi terang
2. NADPH
berasal dari reaksi terang
3. CO2 (karbondioksida)
didapatkan dari lingkungan luar melalui stomata. Akan bereaksi dengan RuBP berputar di siklus dan menghasilkan karbohidrat.
d. Reaksi
Siklus Calvin memiliki 5 reaksi yang terbagi dalam 3 fase yakni: karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.
Fase 1: Karboksilasi. Siklus ini memasukkan molekul CO2 dengan menautkannya pada gula dengan 5 karbon yang disebut ribulosa bisfosfat (disingkat RuBP). Enzim yang mengkatalis adalah RuBP karboksilase (rubisko) Produk reaksi ini ialah molekul berkarbon enam (6-C) yang tidak stabil yang kemudian membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (PG).
Fase 2: Reduksi. Masing-masing molekul 3-fosfogliserat menerima gugus fosfat baru yang berasal dari ATP. sehingga terbentuk 1,3-bisfosfogliserat. Selanjutnya 1,3-bisfosfogliserat mengalami reduksi dengan cara mendapatkan sumbangan sepasang elektron dari NADPH menjadi 12 molekul Fosfogliseraldehida (PGAL). PGAL memiliki energi potensial dimana 10 molekul PGAL digunakan untuk reaksi di fase ketiga (regenasi) dan sisanya digunakan untuk bahan baku glukosa dan karbohidrat yang lain seperti amilum/pati, sukrosa, dll.
Fase 3: Regenerasi. 10 molekul PGAL disusun menjadi RuBP dengan penambahan fosfat dari ATP yang digunakan untuk siklus selanjutnya.
Untuk lebih memahami reaksi fotosintesis silahkan simak gambar berikut ini!
Jangan LUPA ISI PRESENSI dibawah ini!
KLIK: PRESENSI KEHADIRAN
