BEDA FOTOSINTESIS-RESPIRASI

Materi metabolisme agaknya memang sulit agar lebih mudah dipahami agaj santai dengan menghafalkan tabel ini setelahnya baru dibongkar kenapa berbeda . Untuk perbedaan hafalinsaja hanya pembedanya OK dengan tahu pembeda tentu tahu isi pembedanya 

PERCOBAAN YANG MEMBUKTIKAN PROSES FOTOSINTESIS
Bukti-bukti peristiwa fotosintesis

• Untuk membuktikan adanya molekul-molekul yang dibutuhkan dan yang dihasilkan dalam peristiwa fotosintesis dapat dilakukan dengan percobaan sebagai berikut.

1) Percobaan Sachs

• Membuktikan bahwa pada fotosintesis akan dihasilkan zat tepung.

1. Daun yang sudah beberapa saat terkena cahaya matahari dipetik.
2. Daun dimasukkan pada air yang mendidih.
3. Kemudian daun dimasukkan pada alkohol panas.
4. Setelah itu ditetesi dengan larutan iodium (lugol).
5. Hasilnya daun akan berwarna biru tua. Hal ini membuktikan bahwa setelah terbentuk glukosa hasil fotosintesis segera diubah menjadi zat tepung.

2) Percobaan Engelmann

• Membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan cahaya dan klorofil.

1. Dari hasil pengamatan di bawah mikroskop terhadap Spirogyra dan bakteri termo AEROB
2. Bila dijatuhkan seberkas cahaya yang mengenai kloroplas Spirogyra
3. Maka tampak bakteri termo berkerumun pada daerah yang berkloroplas yang terkena cahaya tersebut.
4. Namun bila seberkas cahaya tidak mengenai kloroplas, maka tidak banyak ditemukan bakteri termo.

3) Percobaan Ingenhouz

• Membuktikan bahwa pada fotosintesis dihasilkan O2.

1. Beberapa batang tanaman Hydrilla verticillata dimasukkan ke dalam corong.
2. Corong ditempatkan ke dalam beker glass yang berisi air dalam keadaan terbalik (air harus penuh) dan dikaitkan dengan kawat penyangga.
3. Pipa ditutup dengan tabung reaksi yang berisi air secara terbalik.
4. Perangkat percobaan ditempatkan di tempat yang terkena sinar matahari langsung.
5. Hasilnya pada tabung reaksi terdapat gelembung-gelembung air.
6. Untuk membuktikan apakah gas yang muncul itu O2 dapat diuji dengan memasukkan lidi yang membara. Apabila terbentuk nyala api, maka gas yang muncul tersebut O2.

4) Percobaan Van Helmont

• Membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan air.

1. Van Helmont menempatkan 200 pon tanah yang telah dikeringkan di dalam pot besar.
2. Tanah tersebut disiram dengan air dan di dalamnya ditanam pucuk tanaman “willow” seberat 5 pon.
3. Pot dimasukkan ke dalam tanah dan menutupi tepinya dengan plat besi yang berlubang-lubang.
4. Selama 5 tahun Van Helmont menyirami tanamannya dengan air hujan atau air suling.
5. Pohon dicabut dan ditimbang ternyata beratnya menjadi 164 pon 3 ons (berat ini tidak termasuk berat daun yang berguguran + 5 tahun).
6. Tanah dikeringkan lagi dan ditimbang, ternyata beratnya hanya berkurang 2 ons dari berat semula.
7. Kesimpulan : penambahan berat pohon “willow” itu hanya berasal dari air

-->

• Fotosintesis dikenal sebagai suatu proses sintesis makanan yang dimiliki oleh tumbuhan hijau dan beberapa mikroorganisme fotosintetik.
• Organisme yang mampu mensintesis makanannya sendiri disebut sebagai organisme autrotof.
• Autotrof dalam rantai makanan menduduki sebagai produsen.
• Pada prinsinya komponen yang dibutuhkan dalam reaksi fotosintesis adalah CO2 yang berasal dari udara dan H2O yang diserap dari dalam tanah.
• Selain itu sesuai dengan namanya, foto “cahaya” reaksi ini membutuhkan cahaya matari sebagai energi dalam pembuatan atau sintesis produk (senyawa gula dan oksigen).

• Menurut Stone (2004), reaksi fotosintesis dapat diartikan bahwa enam molekul karobondioksida dan enam molekul air bereaksi dengan bantuan energi cahaya matahari untuk dirubah menjadi satu molekul glukosa dan enam molekul oksigen.
• Glukosa adalah molekul yang dibentuk sebagai hasil dari proses fotosintesis yang di dalamnya tersimpan hasil konversi energi cahaya matahari dalam bentuk ikatan-ikatan kimia penyusun molekul tersebut.
• Glukosa merupakan senyawa karbon yang nantinya digunakan bersama elemen-elemen lain di dalam sel untuk membentuk senyawa kimia lain yang sangat penting bagi organisme tersebut, seperti DNA, protein, gula dan lemak.
• Selain itu, organisme dapat memanfaatkan energi kimia yang tersimpan dalam ikatan kimia di antara atom-atom penyusun glukosa sebagai sumber energi dalam proses-proses di dalam tubuh.

-->

• Seperti organisme lainnya, tanaman tersusun atas sel-sel sebagai unit dasar penyusun kehidupan tanaman.
• Sel-sel tanaman mengandung struktur yang disebut kloroplas (Chloroplast) yang merupakan tempat terjadinya fotosintesis.
• Kloroplas adalah organel khusus yang dimiliki oleh tanaman, berbentuk oval dan mengandung klorofil (chlorophyll) yang dikenal dengan zat hijau daun.
• Seluruh bagian tumbuhan yang merupakan struktur berwarna hijau, termasuk batang dan buah memiliki kloroplas dalam setiap sel penyusunnya.
• Namun secara umum aktifitas fotosintesis terjadi di dalam daun. Michael W. Davidson menyatakan bahwa kepadatan kloroplas di permukaan daun suatu tanaman rata-rata sekitar satu setengah juta per milimeter persegi.
• Kloroplas memiliki struktur membran ganda, yaitu membran luar (outer membrane) dan membran dalam (inner membrane) yang dipisahkan olek ruang intermembran. membran dalam kloroplas mengalami modifikasi struktur yang disebut dengan tilakoid (thylakoid) dan selanjutnya tumpukan tilakoid disebut grana.
• Matrik yang ada di dalam kloroplas merupakan struktur gel yang disebut dengan stroma (Stone, 2004).

• Fotosintesis memiliki dua macam reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
• Selama reaksi terang, klorofil bersama dengan pigmen-pigmen lain di dalam kloroplas menyerap energi cahaya matahari dan mengkonversinya menjadi energi kimia yang disimpan dalam ikatan kimia penyusun glukosa.

• Energi yang diserap merupakan energi kaya elektron yang nantinya akan terlibat dalam serangkaian rantai reaksi yang disebut transpot elektron.
• Menurut Stone (2004), air melalui reaksi terang akan dipecah (fotolisis) menjadi proton, elektron dan O2.
• Proton dan elektron yang dihasilkan dari pemecahan ini bergabung dengan senyawa aseptor elektron NADP+ (nicotinamide adenosine dinucleotide phosphate) membentuk NADPH.
• Beberapa proton bergerak melalui membran kloroplas , dan energi yang dibentuk berupa ATP (Adenosine triphospat). NADPH dan ATP adalah komponen yang masuk ke dalam reaksi gelap (siklus Calvin), yang merubah molekul Co2 menjadi molekul gula berantai karbon tiga. energi kimia hasil konversi dari energi cahaya matahari tersimpan dalam senyawa karbon tersebut.

catatan

Faktor penentu laju fotosintesis

Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis:

1. Intensitas cahaya Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.
2. Konsentrasi karbon dioksida Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
3. Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
4. Kadar air Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
6. Tahap pertumbuhan Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.

FOTOSINTESIS

• Sumber energi bagi mahluk hidup berasal dari cahaya matahari, dan energi tersebut akan diubah oleh tumbuhan hijau menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis.

• Secara umum reaksi fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut :

Klorofil

• 6CO2 + 6H2O + energi ----------> C6H12O6 + 6O2

Beberapa karakteristik dasar yang dapat disimpulkan dari reaksi tersebut adalah :

1. CO2 dan air merupakan reakton untuk melakukan proses.
2. Cahaya yang diabsorpi oleh klorofil merupakan energi yang mengendalikan reaksi.
3. Karbohidrat (glukosa) sebagai salah satu hasil, dan O2 yang dalam hal ini merupakan sampah juga sebagai hasil lainnya.

Fotosintesis terdiri atas dua fase, yaitu

1. Rreaksi terang
2. Reaksi gelap.

1. Reaksi terang/reaksi Hill/Fotolisis

• Reaksi teraang dikenal juga sebagai penguraian atau pemecahan air, karena pada peristiwa ini air dipecah oleh cahaya menjadi hidrogen dan oksigen.
• Bukti mengenai adanya pemecahan air tersebut dilakukan oleh Hill pada tahun 1937.
• Oleh karena itu reaksi terang ini dikenal juga sebagai reaksi Hill.

• Reaksi-reaksi tersebut, pada mahluk hidup hanya dapat terjadi didalam klorofil.
• Klorofil berfungsi sebagai penangkap energi cahaya yang selanjutnya energi tersebut digunakan untuk menguraikan air (fotosintesis) menjadi H+ + OH-.

• Molekul klorofil tersususn sedemikian rupa sehingga mampu menangkap energi cahaya matahari.
• Apabila atom dari molekul klorofil menyerap energi cahaya matahari.
• Apabila atom dari molekul klorofil menyerap energi cahaya, maka elektron yang mengelilingi atom-atom penyusun molekul klorofil tersebut dapat terlempar dari orbitnya.
• Elektron yang terlempar ini mengandung energi tinggi dan biasa disebut sebagai elektron yang tereksitasi.
• Oleh karena itu klorofil dikenal sebagai donor elktron.
• Setelah klorofil berperan sebagai donor. Selanjutnya akan berperan sebagai penerima (akseptor) elektron.

• Artinya ia akan dapat menerima elektron dari luar.
• Klorofil yangkelingan elektron tadi disebut sebagai klorofil yang terionisasi (Kl +).
• Bila klorofil ini menerima kembali elektron dari luar, maka ia akan menjadi klorofil yang netral kembali.

• Elektron yang terlempar tadi akan ditangkap oleh bermacam-macam akseptor.
• Pada waktu pemindahan elektron dari ekseptor pertama ke akseptor yang lainnya (fotofosforilasi), energi yang dikandungnya sedikit demi sedikit dibebaskan dan digunakan unutk mereaksikan fosfat (P) anorganik dengan ADP dan ATP.

Pemindahan elektron dibedakan atas :

1. Pemindahan elektron siklik
2. Pemindahan elektron non-siklik

Pemindahan elektron siklik

• Terjadi apabila elektron yang dilepaskan oleh suatu klorofil akan kemabli lagi pada klorofil tersebut.
• Pada pemidahan elektron siklik ini yang berperan sebagai akseptor pertama adalah vitamin K atau Flavin Mononukleotida (FMN).
• Selanjutnya elektron tersebut akan diteruskan pada sistem sitikrom sebagai akseptor kedua.
• Energi sebagaina besar akan dilepaskan dan digunakan untuk mereaksikan sebuah posfat dengan ADP menjadi ATP.
• Vitamin K atau FMN yang telah melepaskan energinya akan kembali menjadi vitamin K atau FMN yang netral.
• Dengan cara itulah, energi cahaya (fisika) diubah menjadi energi kimia.
• Dari akseptor kedua (sitokrom), elektron akan diteruskan pada akseptor ketiga, yaitu klorofil yang terionisasi (Kl+).
• Pada pemindahan elektron ini pun terjadi pembebasan energi yang digunakan untuk mereaksikan sebuah fospat dengan ADP menjadi ATP.
• Sitokrom yang telah melepaskan energinya, kembali menjadi sitokrom netral.
• Demikian pula klorofil yang terionisasi, setelah menerima elektronnya akan kembali menjadi sitokrom netral.
• Demikian pula klorofil menjadi klorofil yang netral.

Pemindahan elektron non-siklik

• Klorofil yang terionisasi tidak selamanya akan menerima elektron yang dia lepasakan. Elektron yang lepas tersebut mungkin akan diganti oleh sumber lain yaitu H2O. rrr fkugkg
• Persamaannya yaitu :
• H2O ------> H2+ + OH- atau H2O - OH- H+E
• Hasil fotolisis tersebut akan terus ikut dalam pola non-siklik.
• Ion H yang berbentuk akan ditangkap oleh akseptor hidrogen yang disebut NADP (Nikotinamid Adenin Dinukleotida Phospat).
• Satu molekul NADP ini dapat menerima dua otom hidrogen sekaligus.
• Oleh karena itu untuk memperoleh 2 atom hidrogen ini, maka 2 molekul H2O harus terionisasi.
• Dari 2 molekul air yang terionisasi, sealin 2 atom hodrogen, juga akan dihasilkan 2 buah atom ion hidroksil yang selanjutnya akan berasosiasi kembali membentuk H2O dan O2.
• Sedangkan 2 elektron yang dihasilkan dari 2 molekul air yang terionisasi ini akan ditangkap oleh sitokrom (akseptor elektron).

• Klorofil yang terionisasi akan menerima elektron dari fotolisis H2O, sedangkan elektron yang dilepaskan akan digunakan untuk menetralisir NADP2H+ menjadi NADPH2.
• Dengan demikian dari reaksi terang ini baik melalui pola pemindahan elektron siklik maupun non-siklik diperoleh ATP dan NADPH2 yang sangat diperlukan unutk dapat terselenggaranya fase berikutnya yaitu reaksi gelap atau fiksasi CO2.

2. Reaksi gelap (fiksasi O2)

• Disebut reaksi gelap karena dapat berlangsung dalam keadaan tidak ada cahaya.
• Pada reaksi ini karbohidrat dibentuk.
• Untuk pembentukan karbohidrta in, selain bahan baku CO2 dan H2O juga diperlukan energi dan hidrogen (NADPH2 yang dihasilkan dari reaksi terang.
• Reaksi gelap ini berlangsung dalam suatu siklus reaksi yang berjalan terus menerus seperti tiada akhirnya.
• Senyawa pertama yang berfungsi dalam reaksi gelap ini adalah RDP (Riboluse Diphospat) yang akan bereaksi dengan bahan baku pertama yaitu CO2 menghasilkan PGA (Phosphoglyceric Acid).
• Setelah terbentuk PGA bahan baku kedua yaitu H2 akan memasuki rantai reaksi dan bereaksi dengan PGA menghasilkan PGAL (Phosphoglyceraldehyde).
• Dari PGAL ini selanjutnya akan dihasilkan karbohidrat dan
• Dari PGAL nanti akan dibentuk RDP (RuBP) kembali.