FOTOSISTEM

Penangkapan Energi Cahaya (Fotosistem)

Fotosintesis ada dua tahapan yaitu Reaksi Terang dan Reaksi Gelap 
Reaksi Terang akan dibahas secara khusus dengan hal pokok Fotolisis penguraian air oleh Foton: menjadi Oksigen dan ion H + yang ditangkap oleh NADP menjadi NADPH dan juga terbentuk ATP sebagai energi ketika Reaksi Gelap
Dalam Proses Reaksi terang hal yang pokok adalah tertangkapnya Foton oleh suatu sistem yang ada pada Chloroplast yang mengandung Chlorofil berupa PS 1 dan PS2 serta saluran exitasi elektron yang siklik dan non siklik Untuk lebih jelasnya lihat detail uraian dibawah ini OK 

• Fotosistem merupakan sistem penangkapan foton oleh klorofil baik klorofil A maupun klorofil B yang merupakan tahap pertama dari proses fotosintesis yang terjadi di Chloroplat.
• Pada chloroplast itu terdapat chlorophyl a yang sistemnya bisa menangkap sinar merah yang panjang gelombangnya 700 nm dan klorofil b yang dapat menangkap sinar merah dengan panjang gelombang 680 nm 
• Sistem pada khlorophyl a yang bisa menangkap sinar atau foton dengan panjang gelombang 700 nm itu disebut Photosistem I yang dikenal juga PS 1
• Sistem pada khlorophyl b yang bisa menangkap sinar atau foton dengan panjang gelombang 680 nm itu disebut Photosistem II yang dikenal juga PS 2
• Ketika klorofil menyerap energi foton dari cahaya, elektron pada klorofil akan terlepas ke orbit luar (tereksitasi).
• Elektron ini akan ditangkap oleh penerima elektron yaitu plastokuinon.
• Jadi unit penangkapan elektron inilah yang disebut dengan fotosistem.
• Ketika elektron ditangkap oleh plastokuinon, akibatnya jumlah elektron di dalam klorofil menjadi tidak stabil.
• Untuk itu klorofil harus disuplai elektron dari molekul lain.
• Dalam waktu yang bersamaan H2O terpecah menjadi 2H+, OH- dan elektron (fotolisis). Elektron dari air inilah yang dipakai untuk menstabilkan klorofil.
• Jadi secara sederhana, Unit yang mampu untuk menangkap energi cahaya matahari, yaitu klorofil yang melepaskan elektron dan menyerap foton (energi cahya dengan panjang gelombang yang sesuai), disebut dengan fotosistem.
• Dikenal ada 2 macam fotosistem di dalam tilakoid, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

Fotosistem I

• Di dalam fotosistem I, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi dari fotosistem I dinamakan P700.
• Di sebut demikian karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 700nanometer.

Fotosistem II

• Di dalam fotosistem II, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi fotosistem II dan dinamakan P680, karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer.

• Proses penyerapan cahaya yang selanjutnya berdampak pada lepasnya elektron dari klorofil, untuk selanjutnya di salurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.
• Proses ini merupakan awal dari proses fotosintesis.
• Berdasarkan aliran elektron, fotosistem I bersifat siklis dan fotosistem II bersifat nonsiklis.
• Untuk jelasnya semua ini akan diuraikan pada tahap selanjutnya yaitu Aliran atau siklus elektron

Baik pada Fotosistem I dan II merupakan suatu unit yang terdiri atas klorofil a, kompleks antene dan akseptor elektron yang mampu menangkap energi cahaya (foton) matahari.

• Jika klorofil hanya menyerap cahaya merah, ungu, dan biru kemudian dipantulkan kembali maka terlihat warna hijau.
• Warna klorofil dapat berbeda-beda tergantung dari jenis klorofil dan cahaya yang terserap kemudian dipantulkan.

Ada dua macam klorofil, yaitu sebagai berikut.

1. Klorofil a, yaitu klorofil yang memiliki pigmen warna hijau, pigmen merupakan senyawa kimia yang dapat menyerap cahaya tampak.
2. Klorofil b, klorofil yang memiliki pigmen warna kuning sampai jingga disebut karoten memiliki struktur mirip dengan klorofil a.

• Klorofil a dan pigmen-pigmen lain mengelompok di dalam tilakoid membentuk bangunan unit pigmen, klorofil a terletak di tengah bangunan yang disebut sebagai pusat reaksi.
• Klorofil a memperoleh energi cahaya dari akseptor elektron berasal dari sekelompok molekul pada perangkat pigmen yang dapat menangkap elektron cahaya berenergi tinggi disebut antene.
• Cahaya yang terserap klorofil a merupakan cahaya yang berenergi tinggi, sehingga dapat menyebabkan terlemparnya elektron yang ada pada pigmen.
• Elektron yang terlempar keluar orbit berada dalam keadaan tidak stabil yang menyimpan energi tinggi disebut tereksitasi.
• Dalam keadaan demikian, klorofil berusaha mensuplai elektron dari molekul lain dan dalam waktu bersamaan H2O terpecah menjadi 2H+, OH- dan elektron (fotolisis), elektron dari air ini diambil untuk menstabilkan keadaan klorofil kembali.
• Pada klorofil a terdapat dua macam fotosistem, yaitu fotosistem I atau disebut P700 karena sensitif terhadap energi cahaya dengan panjanggelombang 700 nm
• Dan fotosistem II atau disebut P680 yang sensitif terhadap energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nm.
• Proses penyerapan energi cahaya dapat mengakibatkan terlepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a, selanjutnya disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron, maka proses tersebut merupakan awal dari proses terjadinya proses fotosintesis.
• Proses berikutnya elektron masuk dalam aliran elektron, jika elektronnya berasal dari fotosistem I bersifat nonsiklus dan apabila elektronnya berasal dari fotosistem II bersifat siklus.

Aliran Elektron pada FOTOSISTEM

Perjalanan yang ditempuh oleh elektron ada dua yaitu sebagai berikut.

• Cahaya berenergi tinggi yang terserap klorofil a dapat menyebabkan elektron (e-) berasal dari fotosistem I atau P700 terlempar keluar orbitnya.
• Pada saat perjalanan elektron (e-) berasal dari P700 yang terlempar keluar orbit tersebut lalu ditangkap oleh akseptor penerima elektron seperti plastokuinon atau sitokrom.
• Kemudian elektron itu pindah ke akseptorlain, lalu pindah kembali ke klorofil P700 semula.

Gambar Pembentukan ATP melalui fotofosforilasi siklik

• Selama proses perpindahan dari akseptor satu ke akseptor lain terdapat energi yang terlepas dari elektron, energi tersebut digunakan dalam fotofosforilasi siklik dengan produk akhir berupa ATP, dan tidak dihasilkan NADPH serta O2.
• ATP digunakan sebagai energi yang dapat dimanfaatkan dalam proses biologis sel-sel organisme, seperti yang telah kita pelajari sebelumnya.
• Dalam hal ini ATP berguna dalam pembentukan karbohidrat.
• Perlu Anda ketahui sintesis ATP dalam kloroplas disebut sebagai fotofosforilasi .
• Apa yang dimaksud fotofosforilasi? Fotofosforilasi adalah peristiwa bereaksinya senyawa ADP dan asam fosfat menjadi ATP, seperti berikut.

ADP + Pi ---> ATP

ALIRAN FOTOSISTEM II NON SIKLIK

• Perjalanan aliran elektron fotosistem II, elektronnya (e-) juga berasal dari P700.
• Elektron (e-) yang terlempar keluar orbit dan ditangkap oleh akseptor elektron yaitu NADPH2 kemudian elektron (e-) bersamaan dengan 2H- berasal dari pecahan H2O mengikuti jalannya elektron siklik pindah ke akseptor lain seperti plastosianin atau feredoksin.
• Selanjutnya elektron itu pindah dan tidak kembali ke klorofil P700, tetapi mengalir melalui membran tilakoid.
• Dengan pelepasan elektron tersebut, maka P700 menjadi molekul yang teroksidasi sehingga menyedot elektron dari P680 berenergi tinggi yang berasal dari energi cahaya (foton) matahari.
• Molekul NADPH2 dan ATP yang berenergi tinggi digunakan untuk mengubah CO2 dan H2O menjadi produk gula (seperti glukosa, maltosa, fruktosa dan amilum) dan O2.
• Proses pembentukan gula (karbohidrat) dapat Anda lihat pada siklus Calvin.

KLIK 

INFORMASI LENGKAP LAINNYA
KLIK INI
FOTOSINTESIS

REAKSI GELAP FOTOSINTESIS - CALVIN BENSON

Sore ini akan saya postingkan proses metabolisme Fotosintesis secara detail dan mudah khususnya peoses Reaksi gelap dengan penjelasan yang sederhana namun tidak memgurangi maknanya hehe 
Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. 
Hal yang sama pada proses metabolisme pada reaksi biokimia ini perlu anda hafalkan : bahan , produk , energi , suasana, tempat berlangsung , tahap dan proses sehingga memudahkan OK

1. Bahan : CO2 (Carbon dioksida) 
2. Produk : Glukosa (C6 H12O6) yang nanti disimpan jadi amilum
3. Energi : NADPH2 dan ATP hasil dari reaksi Terang
4. Enzim : Rubisco Enzim yang terlibat dalam Fiksasi
5. Tempat : Stroma bagian dari Kloroplast 
6. Langkah : Fiksasi - Reduksi - Regenerasi dan Sintesis  

Tahapan itu yaitu :

1. Fiksasi ( pengikatan ) Pengikatan CO2 oleh RuBP /RDP ( Ribulosa Bi Phosphat ) dibantu Enzim RuBisCo
2. Reduksi ( Reaksi yang memerlukan H+)) Pembentukan PGA menjadi PGAL dengan menggunakan ion H+ pada NADPH menjadi NADP dan Phosphat dari penguraian ATP menjadi ADP
3. Regenerasi (pembentukan kembali) terjadi regenerasi senyawa RuBP dari sebagian besar PGAL yang telah dibentuk dari PGA sehingga RuBP tidak pernah habis meskipun sudah mengikat CO2 menjadi PGA
4. Sintesa ( pembentukan ) Glukosa dari PGAL, perlu diketahui satu molekul Glukosa dibentuk dari 2 PGAL.

• OK ye , begini uraian detailnya

• Dalam Sintesis Glukosa hanya sebagian PGAL (PhospoGliserAldehid ) yang dijadikan Glukosa dan sisa PGAL lainya untuk regenerasi, 2 molekul PGAL yang dijadikan 1 molekul Glukosa ,siasanya  10 PGAL untuk dijadikan RuBP , Karena 10 mol PGAL mempubyai 30 atom C maka bisa membentuk lagi 6 molekul RuBP yang mempunyai 5 atom C  
• Fotosintesis memerlukan 6 mol CO2 yang hanya mempunyai 1 atom Carbon untuk dibentuk menjadi 1 molekul Glukosa dengan 6 atom C (C6H12O6) 
• Proses Fotosintesis karena bertujuan membentuk Glukosa maka perlu 12 atom H itu bisa didapatkan dari H yang terikat pada koenzim NADP yang ada di daun yang diperoleh dari reaksi terang berupa 12 mol NADPH) OK  

Reaksi Gelap Calvin Benson

• Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya / foton
• Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma.
• membutuhkan enzim Rubisco untuk Fiksasi ( atau enzim RuBP karboksilase / oksigenase)
• Energi reaksi gelap adalah ATP dan NADPH2, yang dihasilkan dari reaksi terang
• ATP dihasilkan oleh Photosistem I (P 700) dan NADPH2 dijhasilkan oleh Photosystem II (P 680) bersama Oksigen 
• Bahan CO₂, yang berasal dari udara bebas ditransportasikan secara difusi lewat stomata ke palisade kemudian di transportasikan ke stroma.
• Bagaiamana dengan tanaman C4 yang tidak terdapat Palisade hanya ada jaringan parenkim Spons sperti pada monokotil tebu jagung ? lihat diblog ini Fotosintesis tanaman C4 
• Reaksi Gelap Berjalan dengan 3 tahap Fiksasi , Reduksi , Regenerasi - dan 1 tahap pasti Sintesa Glukosa sebagai energi kima yang tersmpan dari energi cahaya) 
• Dari reaksi gelap ini, dihasilkan atau disintesa glukosa (C₆H₁₂O₆),
• Glukosa ini sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme / Respirasi
• OK

• Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.
• Proses diawali dengan fiksasi  CO2 oleh RuBP dengan bantuan enzim Rubisco menjadi senyawa dengan 6 atom C labil yang akan pecah menjadi PGA dengan 3 atom C 

• RuBP adalah substansi penting dalam awal proses Reaksi gelap
• RuBP ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat.
• Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP).
• Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO₂ dalam reaksi gelap. (lihat gambar)
• Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

• Pada fase fiksasi, 6 molekul Ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO₂ dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil mudah lepas 
• 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA).
• Catatan dengan terbentuknya PGA yang beratom C3 inilah maka tanaman yang melakukan fotosintesis menhasilkan PGA pada fiksasi kemdian disebut tanaman C3 (hehe)
• Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat dari penguraian 12 ATP menjadi 12 ADP , dan membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat).
• Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini mendapatkan ion H⁺ dari dari rduksi NADPH2 , yang kemudian berubah menjadi NADP⁺
• ATP dan NADPH yang digunakan berasal dari produk reaksi terang itu sebanyak masing masing 12 ATP dan 12 molekul NADPH
• Oleh karena itulah terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C.
• Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C₆H₁₂O₆).
• 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat.(RDP/RuBP)
• Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi ribulosa difosfat (RDP),
• RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO₂ lagi , begitu setrusnya.

Jadi Produk Reaksi gelap yang diberikan dari reaksi gelap utuk reaksi terang adalah :

1. NADP 
2. ADP  

Sedang produk reaksi terang yang diberikan ke reaksi Gelap adalah :

1. NADPH 
2. ATP 

OK

SEKEDAR LATIHAN

SOAL
1. Reaksi gelap pada fotosintesis dinamakan demikian karena…
a. tidak dapat berlangsung siang hari
b. berlangsung di tempat gelap
c. tidak memerlukan energi cahaya
d. terjadi terutama malam hari
e. proses yang belum dapat dijelaskan
pembahasan :Reaksi gelap fotosintesis terjadi di stroma. Disebut reaksi gelap karena dalam reaksi ini tidak diperlukan energi cahaya.Energinya dari reaksi terang berupa ATP dan NADPH

Jawab : C

2. Yang tidak diperlukan untuk proses fotosintesis adalah…
a.air
b.oksigen
c. karbon dioksida
d.sinar matahari
e. klorofil

pembahasan :
Oksigen tidak diperlukan untuk fotosintesis.
Jawab : B

3. Faktor yang tidak berpengaruh dalam meningkatkan aktivitas fotosintesis yaitu...
a. penambahan intensitas sinar merah
b. penambahan konsentrasi CO2
c. penambahan konsentrasi O2 udara
d. suhu optimum fotosintesis
e. penambahan intensitas sinar violet

pembahasan :
Kecepatan fotosintesis dapat berubah, tergantung pada faktor lingkungan dan ketersediaan bahan baku fotosintesis (CO2 dan H2O) juga sinar matahari yang berperan dalam reaksi terang, yaitu merah dan violet. Suhu optimum penting untuk tercapainya kecepatan fotosintesis maksimum. Penambahan kadar O2 udara tidak mempengaruhi kecepatan fotosintesis.

Jawab : C

4 Pada fotosintesis, reaksi pengikatan CO2 berlangsung di dalam...
a. klorofil
b. kloroplas
c. amiloplas
d. sitoplasma
e. stomata

pembahasan :

Pada fotosintesis, proses pengikatan CO2 memerlukan klorofil. Klorofil terdapat dalam plastida yang disebut kloroplas.

Jawab : B

5. Tumbuhan yang sebagian bahan baku untuk berfotosintesis diambil dari tumbuhan inangnya disebut...
A. parasit fakultatif
B. semiparasit
C. euparasit
D. saprofit
E. autotrof

Tumbuhan parasit dibedakan atas :
1. parsit fakultatif : tumbuhan yang dapat bersifat parasit atau saprofit
2. parasit obligat

• euparasit (parasit sungguh)
• semiparasit (1/2 parasit) : berklorofil, CO2, diambil sendiri, H2O, diambil dari tumbuhan lainnya, contohnya benalu.

3. hiperparasit : parasit pada tumbuhan parasit

Jawab : B

6. Pada reaksi terang fotosintesis dihasilkan...
A. NADPH2, ATP, dan glukosa
B. NADPH2, ATP dan O2
C. ATP, O2, RDP
D. NADPH2, APG, H2O
E. RDP, APG, NADP+

Pembahasan :

reaksi terang fotosintesis yang berlangsung di grana menghasilkan Oksigen, ATP, dan NADPH2.

Jawab : B

7. Pada foosintesis nonsiklik terjadi pemecahan molekul air yang membebaskan oksigen dan hidrogen yang diikat oleh molekul akseptor. Berikut ini manakah yang merupakan akseptor hidrogen?
A. Flavin Adenin Dinukleotida (FAD)
B. Nikotinamin Adenin Dinukleotida (NAD)
C. Nikotinamin Adenin Dinukleotida Phosphat (NADP)
D. Asam phospoenolpiruvat (PEP)
E. Ribulose diphosphat (RDP)

Pembahasan :

2H+ dari fotolisis H2O akan diikat oleh akseptor hidrogen NADP menjadi NADPH2.

Jawab : C


8. Percobaan dengan oksigen radioaktif menunjukkan bahwa waktu fotosintesis...
a.semua molekul air digunakan untuk berfotosintesis
b. semua O2 yang dikeluarkan berasal dari CO2
c. semua O2 yang dikeluakan beasal dari H2O
d. O2 yang dikeluarkan berasal dari CO2 dan H2O
e. yan keluar, keluar melalui epidermis daun

Pembahasan :

Percobaan Ruben dan Carmen membuktikan bahwa O2 yang dilepaskan dalam fotosintesis berasal dari H2O yang diberi unsur radioaktif.

Jawab : C

9. Tempat energi cahaya berubah menjadi energi kimia dalam sel berlangsung dalam organel...
a.mitokondria
b. nukleus
c. ribosom
d. kloroplas
e. stomota

pembahasan :

Fotosintesis berlangsung pada kloroplas. Kloroplas termasuk plastida yang berwarna hijau.

Jawab : D

10. Oksigen yang dihasilkan pada fotosintesis terbentuk pada...
a. reaksi terng saat fotolisis berlangsung
b. reaksi terang saat sensibilitas
c. reaksi gelap saat berlangsung oksidasi CO2
d. reaksi gelap saat berlangsung fiksasi oksidasi
e.reaksi gelap saat pengubahan gliseraldehid 3-P menjadi glukosa

pembahasan :

Oksigen yang dihasilkan pada fotosintesis berasal dari fotolisis H2O menjadi 2e- + ½ O2 + 2H+. Fotolisis sama dengan reaksi terang yang berlangsung di grana.

Jawab : A

11. Pada fotosintesis yang berlangsung di dalam kloroplas terjadi proses-proses

1. penguraian air oleh energi cahaya matahari
2. perubahan energi cahaya menjadi energi kimia
3. pengikatan karbon dioksida dari udara
4. pengikatan oksigen dari udara

pembahasan :

pada fotosintesis terjadi proses-proses :

1. reaksi terang : energi cahaya diserap oleh klorofil sehingga teraktifasi menghasilkan elektron , Elektron inilah yang kemudian membentuk ADP menjadi ATP dan NADP mampu menangkap H menjadi NADPH .
NADPH2 terbentuk waktu H2O berfotolisis menjadi H+ + NADP + e- yang berenergi NADPH2

2. reaksi gelap : CO2 +RDP + APG
ALPG enzim C6H12O6

Jawab : A

12. Fungsi klorofil pada proses fotosintesis adalah...
1. CO2 untuk diubah menjadi glukosa
2. membebaskan oksign dari karbohidrat
3. menyerap sinar terutama sinar hijau
4. menyerap energi cahaya untuk diubah menjadi energi kimia

pembahasan :

• fungsi klorofil ialah sebagai donor elektron dan pentransfer energi cahaya menjadi energi kimia (reaksi cahaya) dalam bentuk ATP.
• CO2 diubah menjadi glukosa dengan energi kimia dan enzim.

CO2 + RDP APG
APG + NADPH2 ALPG
ALPG enzim glukosa

* sinar hijau tidak bermanfaat pada proses fotosintesis dan dipantulkan oleh klorofil.

Jawab : D

13. Bila daun hijau disinari cahaya dengan panjang gelombang 700 nm akan menghasilkan...
1. NADPH2
2. oksigen
3. glukosa
4. ATP

Pembahasan :
Jika hanya panjang gelombang 700 nm, maka yang terjadi adalah reaksi terang siklik yang hanya menghasilkan ATP. hal yang menarik PS 1 atau P 700 ini elektronnya berpusat pada P 700 dan berakhir lagi ke P 700 sehingga disebut siklik dan hebatnya ada elektron dari P 700 ini yang terpelanting ke PS 2 sehingga PS 2 elektronnya mampu memecah H2O menjadi O2 dan NADPH

Jawab : D


14. Fotosintesis terutama terjadi di dalam jaringan bunga karang daripada dalam jaringan tiang
SEBAB
Jaringan bunga karang mengandung klorofil lebih banyak dibandingkan jaringan tiang

pembahasan :

Fotosintesis terjadi terutama di jaringan tiang (palisade) karena jaringan tiang berklorofil lebih banyak daripada jaringan bunga karang.

Jawab : E

15. Proses pembentukan karbohidrat dalam sel tumbuhan berlangsung dalam kloroplas
SEBAB
Di dalam kloroplas terdapat klorofil dan enzim yang diperlukan untuk pembentukan karbohidrat.

pembahasan :

Proses pembentukan karbohidrat ialah melalui proses fotosintesis yang berlangsung dengan energi matahari, klorofil, dan enzim. Tempat klorofil adalah plastida yang dinamakan kloroplas.

Jawab : A