Penjelasan Proses, Reaksi dan Rumus Fotosintesis

Diposting pada

proses-reaksi-dan-rumus-fotosintesis

Pengertian Fotosintesis

Fotosintesis merupakan sebuah proses dalam pembuatan molekul makanan yang berenergi tinggi dari komponen yang lebih sederhana yang dilakukan oleh tumbuhan autotrof, yakni tumbuhan yang dapat membuat makanannya sendiri. Fotosintesis juga dapat diartikan dengan proses bio kimiawi yang dilakukan oleh tumbuhan untuk menghasilkan energi (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya.

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Faktor Utama Penentu Laju Fotosintesis Dalam Biologi


Sejarah Fotosintesis

Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.


Pada tahun 1771, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutup sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah “merusak” udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan.


Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat “memulihkan” udara yang “rusak”. Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga ‘mengotori udara’ pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya. Akhirnya di tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa udara yang “dipulihkan” dan “merusak” itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan “pemulihan” udara.  Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Proses Fotosintesis Dan Faktor Penentu Laju Fotosintesis Menurut Ilmu Biologi

4 Perangkat Fotosintesis

Ada beberapa perangkat fotosintesis yang diantaranya yaitu:

Pigmen

Dalam proses fotosintesis tidak bisa berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak memiliki pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis. Pada percobaab jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Yang di samping dengan adanya perbedaan energi tersebut, untuk faktor lain yang menjadi pembeda ialah dalam kemampuan daun yang dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Yang perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.


Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan.  Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut.


Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun. Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari.


Kloroplas

Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang. Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli.
Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid.


Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid.Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu). Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid. Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.


Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum begitu matang. Yang di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas memiliki bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Yang membran stroma ini disebut dengan tilakoid yang di dalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli. Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana “kumpulan granum”. Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid.


Fotosintesis pada Alga dan Bakteri

Alga terdiri dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri dari satu sel. Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena alga memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya pun lebih bervariasi. Semua alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof. Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.


Fotosistem ialah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari klorofil A, kompleks antena dan akseptor elektron. Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil A yang berwarna hijau muda, klorofil B yang berwarna hijau tuas dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga. Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis.


Fotosistem ini terbagi menjadi dua yaitu:

  • Fotosistem I
    Yaitu penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil A yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil A disebut juga P700. Energi yang diperoleh P700 ditranfer dari kompleks antena.
  • Fotosistem II
    Yaitu penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil A yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut dengan P680. P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat dari pada P700. Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh eletron dari molekul-molekul air.

Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang cahaya tampak bervariasi, bergantung pada warnanya. Meskipun spektrum optik tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya, berikut perkiraan batas warna-warna spektrum :

Ungu: 380–450 nm, Biru: 450–500 nm, Hijau: 500–550 nm, Kuning: 550–600 nm, Jingga: 600–650 nm, Merah: 650–750 nm


Membran Dan Organel Fotosintesis

Protein yang mengumpulkan cahaya untuk fotosintesis dilengkapi dengan membran sel. Cara yang paling sederhana terdapat pada bakteri, yang mana protein-protein ini tersimpan di dalam membran plasma.

Akan tetapi, membran ini bisa terlipat dengan rapat menjadi lembaran silinder yang disebut tilakoid atau terkumpul menjado vesikel yang disebut dengan membran intrakitoplasma. Struktur ini dapat mengisi sebagian besar bagian dalam sel, menjadikan membran itu memiliki area permukaan yang luas dan dengan demikian meningkatkan jumlah cahaya yang dapat diserap oleh bakteri.

Cahaya tampak

Cahaya tampak


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Fotosintesis – Pengertian, Percobaan, Proses, Faktor, Cahaya


Faktor Mempengaruhi Fotosintesis

Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis

  • Intensitas cahaya
    Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.
  • Konsentrasi karbon dioksida
    Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
  • 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.
  • Kadar air
    Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
  • 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.
  • 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.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Fotosintesis : Reaksi, Contoh, Fungsi dan Faktor yang Mempengaruhi

Fungsi Fotosintesis

  • Fungsi utama fotosintesis adalah untuk memproduksi glukosa sebagai sumber energi utama bagi tumbuhan, dengan adanya glukosa ini akan terbentuk sumber energi lemak dan protein pula. Nah zat-zat ini akan menjadi sumber makanan bagi manusia dan hewan, oleh karena itu proses fotosintesis ini sangat penting dalam kehidupan kita.
  • Prose Fotosintesis dapat membersihkan udara. Udara dibersihkan dengan diserapnya karbondioksida dan dihasilkannya oksigen. Sehingga sering kita dengar penanaman pohon untuk membersihkan lingkungan, karena ada proses fotosintesis inilah pohon bisa berguna untuk membersihkan udara kita.
  • Kemampuan fotosintesis tumbuhan pada masa hidupnya akan membuat sisa sisa tumbuhan tersebut tertimbun di dalam tanah. Timbunan dari tumbuhan dalam waktu yang lama akan membuatnya menjadi batu bara yang merupakan bahan baku dan sumber energi pada kehidupan modern.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Penjelasan Karakteristik Kingdom Plantae Dalam Biologi

Reaksi Terang dan Gelap Fotosintesis

Proses Fotosintesis terbagi atas dua yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang yang terjadi pada lempengan tilakoid pada kloroplas berfungsi sebagai proses pembuatan energi ATP dan NADPH yang akan digunakan untuk masuk kedalam reaksi gelap dan kebutuhan sel mereka.

Kemudian reaksi gelap yang terjadi pada stroma. Reaksi terang melalui siklus Calvin-Benson-Bassham yang menghasilkan glukosa, sukrosa dan amilum  (pati) yang dengan memanfaatkan CO2 (Fiksasi karbon).


Reaksi Terang: Light-Dependent Reaction

Reaksi terang dalam proses fotosintesis terjadi pada bagian membran tilakoid. Dalam membran tilakoid terdapat lumen dan dibagian membran luar tilakoid terdapat stroma dimana reaksi terang terjadi. Membran tilakoid mengandung kompleks protein integral membran yang berfungsi dalam mengkatalisis reaksi terang. terdapat 4 jenis kompleks protein yang terdapat pada membran tilakoid yaitu fotosistem II, Kompleks Sitokrom b6f, Fotosistem I da ATP sintetase. 4 macam protein tersebut bekerja sama untuk menghasilkan ATP dan NADPH yang dibutuhkan oleh tumbuhan.


Dua fotosistem yaitu fotosistem I dan II berperan menyerap energi matahari atau foton melalui pigmen klorofil. Reaksi terang dimulai pada saat fotosistem II bereaksi. Ketika pigmen klorofil dalam pusat reaksi fotosistem II menyerap foton, elektron pada molekul ini memiliki energi tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan dan kemudian menyebabkan terjadinya reaksi redoks berantai dimana elektron berpindah dari molekul satu yang lebih tinggi tingkat energinya ke molekul yang lebih rendah tingkat energinya. Proses ini disebut sebagai rangkaian transport elektron. Elektron tersebut “mengalir” dari fotosistem II ke sitokrom b6f hingga ke fotosistem I. Pada fotosistem I, elektron tersebut mendapatkan energi lagi dari foton (energi cahaya). Penerima elektron terakhir adalah NADP. Pada reaksi fotosintesis oksigenik, penerima elektron pertama adalah air (fotolisis) menghasilkan oksigen sebagai produk buangan. Sedangkan pada proses fotosintesis anoksigenik, bermacam jenis penerima elektron digunakan.


Dalam reaksi terang fotosintesis, sitokrom dan ATP sintetase bekerja sama untuk menghasilkan ATP. Proses ini dalam reaksi terang fotosintesis disebut fotofosforilasi yang terjadi dalam dua cara yaitu siklik dan nonsiklik. Pada fotofosforilasi non siklik, protein sitokrom b6f menggunakan energi dari elektron fotosistem II untuk memompa proton dalam stroma hingga ke lumen. Gradien proton yang terbentang sepanjang membran tilakoid menciptakan gaya proton-motive yang akan digunakan oleh ATP sintetase untuk membuat ATP. Sedangkan pada fotofosforilasi siklik, protein sitokrom b6f menggunakan energi dari eletron pada fotosistem I dan II untuk menciptakan ATP lebih banyak dan menghentikan produksi NADPH. Fotofosforilasi siklik sangat penting dalam menciptakan ATP dan mempertahankan NADPH dalam proporsi yang pas agar reaksi terang dan proses fotosintesis tetap berjalan. Persamaan reaksi dalam reaksi terang fotosintesis oksigenik sebagai berikut:

2H2O + 2NADP++ 3ADP + 3Pi → O2 + 2NADPH + 3ATP


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Materi Kingdom Animalia

Reaksi Terang Fotofosforilasi Nonsiklik

Fotofosforilasi Nonsiklik

Proses Fotosintesis Reaksi Terang: Fotofosforilasi Nonsiklik – Berdasarkan gambar diatas, anda sudah paham bukan, bagaimana proses reaksi terang dalam fotosintesis oksigenik secara fosforilasi nonsiklik. Langkah pertama adalah adanya cahaya yang “menabrak” fotosistem II yang mengandung klorofil a yang mampu menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer (oleh karenanya disebut p680).


Kemudian air “pecah” dan melepaskan ion hidrogen dan Oksigen serta 2 elektron. Elektron tersebut kemudian tereksitasi, atau mengalami peningkatan energi sehingga terjadilah rangkaian redoks. Elektron tersebut diangkut oleh oleh rangkaian transport elektron mulai dari Ph (Pheophytin) ke plastoquinone (Qa) kemudian elektron dalam reaksi terang diangkut oleh Plastoquinone (Qb) lalu selanjutnya ke kompleks sitokrom bf dan akhirnya elektron sampai ke fotosistem I yang mengandung P700.

Perlu anda ketahui bahwa PhQaQb, dan sitokrom bf merupakan pembawa elektron. Dalam proses transport elektron tersebut tersedia energi untuk menghasilkan ATP dalam perpindaha fotosistem II  ke fotosistem I.


Selanjutnya dalam proses fotosintesis reaksi terang fosforilasi non siklik, dua elektron yang sampai pada komplek fotosistem II P700 mengalami peningkatan energi sehingga terjadi rangkaian transport elektron kembali, dimulai dari A0 yang merupakan bentuk klorofil yang berperan sebagai penghantar elektron kepada A1 yang merupakan phylloquinone. Kemudian elektron dihantarkan ke kompleks protein iron-sulfur lalu ke feredoksin (ferredoxin). Hingga akhirnya menuju karier elektron terakhir yaitu NADP+. Oleh karena NADP+ mendapatkan kiriman elektron, maka NADPH terbentuk.  Berikut rumus reaksi kimia yang terjadi dalam proses transport elektron terakhir sehingga terbentuk NADPH.

Fd(reduced)+NADP++2H+→2Fd(oxidized)+NADPH+H+

Fd(reduced)+NADP++2H+→2Fd(oxidized)+NADPH+H+

Kalian tahu, Apa yang dilakukan tumbuhan hijau ketika mengalami kelebihan atau berkecukupan NADH, akan tetapi kekurangan ATP? Jawabannya adalah proses fotofosforilasi siklik dalam reaksi terang fotosintesis. Aliran elektron dalam proses fotosintesis dalam reaksi terang fotofosforilasi siklik juga terjadi pada tumbuhan yang mengandung kloroplas. Dalam proses ini, dihasilkan hanya ATP, bukan oksigen ataupun NADPH. Dalam proses reaksi terang fotofosforilasi siklik ini, hanya terjadi pada fotosistem I saja.

Ketika elektron tereksitasi oleh P700, dibawa oleh rangkaian transport elektron, akan tetapi eletron tersebut tidak mencapai NADP+, ketika elektron mencapai feredoksin, mereka ditransfer ke kompleks sitokrom bf. Kemudian dalam proses perpindahan elektron ke plastosianin, terjadi pembentukan ATP oleh ADP dan Pi. Dari karier plastosianin, elektron kembali ke P700+(P700 yang teroksidasi). Reaksi ini disebut sebagai fotofosforilasi siklik yang berfungsi dalam memproduksi ATP dari ADP dan fosfat anorgaik dengan proses pompa proton yang terjadi disepanjang membran tilakoid.

Semua sel yang melakukan fotosintesis termasuk juga sel bakteri fotosintetik memiliki fotosistem I dan hanya (hingga sekarang ini diketahui) tumbuhan tingkat tinggi, alga dan cyanobakteria yang mengandung kedua fotosistem (I dan II).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Kingdom Fungi/Jamur

Reaksi Gelap (Siklus Calvin-Benson)

Reaksi Gelap (Siklus Calvin-Benson) | Fotosintesis – Reaksi gelap terjadi dalam stroma. Disebut reaksi gelap karena tidak membutuhkan energi cahaya dalam prosesnya akan tetapi menggunakan ATP sebagai energi dan NADPH sebagai sumber elektron untuk mengubah CO2 menjadi karbohidrat (Jangan salah sangka kalau reaksi gelap terjadi ditempat gelap yah, reaksi gelap dalam proses fotosintesis terjadi di siang hari pada kebanyakan tumbuhan (baik pada tumbuhan C3, tumbuhan C4, dan juga CAM, walaupun pada CAM terdapat perbedaan proses masuknya CO2 yaitu diwaktu gelap/malam.

Fotosintesis bertanggung jawab dalam membuat NADPH dan ATp dan siklus Calvin Benson-Bassham (CBB) menggunakan molekul energi tinggi (ATP) tersebut untuk memproduksi gliseraldehide-3-phosphate (G-3-P). Selanjutnya, G-3-P tersebut dapat digunakan untuk mensintesis gula heksosa yang merupakan nutrisi utama bagi organisme heterotrof.

Reaksi Gelap (Siklus Calvin-Benson)

Fotosintesis: Tahap I Reaksi Gelap

Tahap pertama dalam siklus CBB reaksi gelap memiliki kemiripan dengan tahap isomerasi pada jalur Pentosa Fosfat (PPP). Enzim yang digunakan pada reaksi ini berwarna merah (lihat gambar diatas). Enzim rubisco (singkatan dari ribulose bisphosphate carboxylase) mengkatalasis reaksi karboksilasi dari ribulose-1,5-bisphosphate dalam dua reaksi. Pertama, ribulose-1-5-bisphosphate haruslah difosforilasi oleh enzim Phosphoribulose kinase. Hasil yang diperoleh dari proses karboksilasi ini adalah dua molekul 3-phosphoglycerate (3-fosfogliserat).


Fotosintesis: Tahap Kedua Reaksi Gelap

Tahap kedua dalam siklus Calvin Benson reaksi gelap memiliki kemiripan dalam salah satu bagian reaksi glukoneogenesis.

  1. 3-Phosphoglicerate (3-fosfogliserat) difosforilasi menggunakan bantuan enzim phosphoglycerate kinase untuk membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate.
  2. Selanjutnya, 1,3-Bisphosphoglycerate direduksi menggunakan NADPH untuk menghasilkan NADP+ dan Glyceraldehyde-3-Phosphate (Gliseraldehida-3-fosfat) dengan menggunakan enzim Glyceraldehide-3-phosphate dehydrogenase (gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase).Satu dari setiap 6 molekul gliseraldehida-3-fosfat dibawa keluar (eksport) ke sitoplasma sel tumbuhan untuk digunakan dalam sintesis glukosa dan jalur metabolisme lainnya.

Fotosintesis: Tahap Ketiga Reaksi Gelap

Tahap 3 dalam siklus calvin-benson-bassham reaksi gelap adalah regenerasi ribulose (ribulosa). Tahap ini memiliki kemiripan terhadap salah satu tahap dalam Jalur Pentosa Fosfat.

  1. Gliseraldehida-3-fosfat yang ada kemudian diubah kembali menjadi dihidroksiaseton fosfat (Dihydroxyaceton phosphate / DHAP) oleh triose phosphate isomerase (Triose fosfat isomerase).
  2. Kemudian, dihiroksiaseton fosfat diubah menjadi fructose-6-phosphate (fruktosa-6-fosfat) (F-6-P) oleh Aldolasedan Fructose bisphosphatase (Fruktosa bifosfatase). Aldolase memadatkan dua molekul DHAP untuk membentuk molekul fruktosa-1,6-bifosfat. Kemudian fruktosa-1,6-bifosfat diubah menjadi fruktosa-6-fosfat (F-6-P) oleh fruktosa bifosfat. F-6-P kemudian dapat diubah menjadi gula melalu dua jalur enzimatik yaitu dengan bantuan fosfoglukoisomerase dan glukosa-6-fosfatase.
  3. Dihidroksiaseton dapat juga digabungkan dengan eritrosa-4-fosfat untuk membentuk Sedoheptulose-1,7-bisphosphate (Sedoheptulosa-1,7-bifosfat /SBP). Reaksi ini juga dikatalisis oleh enzim aldolase.
  4. SBP kemudian di defosforilasi oleh Sedoheptulase bifosfatase untuk membentuk Sedoheptulase-7-fosfat (S7P).
  5. Reaksi penyusunan oleh enzim Transketolase dan Transaldolase, terbentuklah Xylulose-5
  6. Phosphate (Xelulosa-5-fosfat /X5P) dan Ribose-5-phosphate (Ribosa-5 fosfat / R5P).
  7. Terakhir dalam reaksi gelap ini, X5P dan R5P diisomerasi mengunakan enzim Phosphopentose epimerase danphosphopentose isomerase untuk menghasilkan ribulose-5-phosphate (ribulosa-5-fosfat) yang kemudian dapat mengulang kembali siklus Calvin-Benson-Bassham.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Materi Jaringan Tumbuhan


Rumus Reaksi Fotosintesis

  • Reaksi fotosintesis yaitu :
    6CO2 + 6H2O ——-> C6H12O6 + 6O2
    Dalam reaksi tersebut, terjadi penerapan redoks, yaitu :
    => Oksidasi
    Dalam unsur Oksigen (O), berubah biloks dari -2 menjadi 0.
    => Reduksi
    Dalam unsur karbon (C), berubah biloks dari +4 menjadi 0.

  • Pada perkaratan besi :
    Pada peristiwa perkaratan (korosi), logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi.
    Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3 . xH2O => berwarna coklat-merah.
    Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, dimana besi mengalami oksidasi.
    Fe(s) —–> Fe2+(aq) +2e ………….. E=+0,44V
    O2(g) + 2H2O(l) +4e ——–> 4OH- ……………. E=+0,40V
    Ion besi (II) yg terbentuk pd anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yg kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3 . xH2O, yaitu karat besi.


  • Pada baterai :
    Anoda : Zn ——> Zn2+ + 2e
    Katoda : 2MnO2 + 2NH4+ + 2e ——> Mn2O3 + 2NH3 + H2O
    ————————————–…
    Zn + 2NH4+ + 2MnO2 ——-> Zn2+ + Mn2O3 +2NH3 + H2O


Reaksi redoks dalam reaksi tersebut adalah :

  • => Oksidasi :
    Di anoda pada Zn, biloks Zn dari 0 menjadi +2.
  • => Reduksi :
    Di katoda pada Mn, biloks Mn dari +4 menjadi +3.
    Pada reaksi2 pembakaran (ex: pembakaran sate)
    Oksidasi makanan dalam sel
    Peleburan bijih logam
    Penyepuhan emas
    Aki
    Pembuatan balon dgn karbid

PENGOLAHAN AIR KOTOR (SEWAGE)
=> pengolahan air kotor ada 3 tahap : tahap primer, sekunder, dan tersier. Saya akan menyingkat tahap ini satu persatu…

  1. TAHAP PRIMER
    => untuk memisahkan sampah yang tidak larut air, yang dilakukan dengan penyaringan dan pengendapan.
  2. TAHAP SEKUNDER
    => untuk menghilangkan BOD dengan jalan mengOKSIDASInya.
  3. TAHAP TERSIER
    => untuk menghilangkan sampah yang masih terdapat.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Herbisida Beserta Contohnya


Contoh Fotosintesis

SIKLUS HIDUP JAMUR

Jamur dapat dikelompokkan atas jamur tingkat rendah dan jamur tingkat tinggi berdasarkan struktur hifa dan pembentukan sporanya. Jamur tingkat rendah umumnya tidak memiliki septa pada hifa (hifa aseptat) kecuali saat hifa akan membentuk alat reproduksi, serta spora aseksual dibentuk dalam suatu kantong spora (sporangium).

Klasifikasi jamur daratan (terrestrial fungi) dilakukan dengan mempertimbangkan pola reproduksi seksualnya. Ada tiga filum pada jamur daratan, yaitu sebagai berikut :

  1. Zygomycota yang membentuk zigospora.
  2. Ascomycota yang membentuk askopora.
  3. Basidiomycota yang membentuk basidiospora.

Namun, banyak kapang tidak memperlihatkan fase reproduksi aseksualnya sehingga tidak dikelompokkan ke dalam salah satu filum tersebut. Sebagai alternatif, kelompok jamur tersebut dimasukkan ke dalam jamur tidak sempurna (fungi inperfect) yang termasuk filum Deuteromycota. Filum tersebut merupakan taksa artifisial (taksa buatan) bukan berdasarkan karakter sebenarnya dan dibuat hanya untuk menampung jamur-jamur yang belum diketahui fase reproduksi seksualnya.


  • Zygomycota

Filum ini menghasilkan sporangiospora sebagai spora aseksualnya yang terbentuk di dalam kantong sporangium. SPora seksual (zigospora) terbentuk melalui reproduksi seksual yang melibatkan dua hifa yang cocok, yaitu hifa (+) dan hifa (-). Contohnya Rhizopus oryzae.

Proses reproduksi seksual dimulai dengan bertemunya hifa (+) dan hifa (-) . Kedua hifa tersebut akan membentuk struktur gametangia yang di dalamnya mengandung banyak inti. Gametangia akan terpisah dari hifa melalui pembentukan septa. Sel gametangia akan melebur melalui plasmogami yang menyebabkan bersatunya plasma kedua gametangia.

Peristiwa di atas diikuti dengan peleburan dari inti-inti haploid yang bersesuaian (kariogami) sehingga terbentuk zigot berinti diploid. Zigot akan membentuk zigospora di dalam suatu kantong yang disebut zigosporangium. Kantong tersebut dapat berisi zigospora lebih dari satu. Meiosis terjadi saat zigospora membentuk kecambah.

Zygomycota


  • Ascomycota

Reproduksi seksual dicirikan melalui pembentukan kantong askus yang berisi askospora dan terdapat di dalam tubuh buah (askokarp). Sel vegetatif atau hifa jamur ini bersifat heterokairot (inti berbeda muatan) atau homokairot (inti bermuatan sejenis). Sel atau hifa yang bersesuaian, askogonia (betina) dan anteridia (jantan) akan bertemu dan melebur (plasmogami kemudian diikuti kariogami) sehingga membentuk kantong askus berisi zigot. Zigot mengalami meiosis dan diikuti dengan mitosis sehingga terbentuk 8 askospora atau kelipatannya.

Contohnya pada khamir Saccharomyces cerevisiae yang membentuk ascus naked atau Aspergillus nidulans yang membentuk askus dalam kleistotesium.

Ascomycota


  • Basidiomycota

Basidiomycota sering direpresentasikan dengan jamur makroskopis yang biasa disebut mushroom. Contohnya, jamur merang (Volvariella volvaceae), jamur kuping (Auricularia auricula),  atau jamur tiram (Pleurotus ostreatus).

Reproduksi seksual dimulai dengan bertemunya dua hifa homokariot yang bersesuaian dan melebur (terjadi peristiwa plasmogami) membentuk satu kompartemen sel berinti dua (dikariotik) yang berbeda muatannya (heterokairot). Sel dikariotik tersebut akan berkembang membentuk miselium sekunder yang memiliki inti heterokairot yang bersesuaian.

Miselium sekunder dengan inti dikariot berkembang membentuk tubuh buah (basidiokarp). Sel berinti dikariot membelah secara mitosis sehingga membentuk struktur reproduksi (basidium). Pada saatnya inti dikariotik akan melebur (kariogami) membentuk zigot berinti diploid. Selanjutnya, inti diploid akan mengalami proses meiosis menjadi haploid yang dikemas dalam basidiospora.

Basidiomycota