Proses Fotosintesis
Makalah Biokimia
Oleh :
Muslimatin
121810401035
Jurusan Biologi
Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan
Alam
Universitas Jember
Tahun 2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Berbicara makhluk hidup, maka kita
tidak terlepas dari yang namanya proses metabolisme. Metabolisme terjadi pada
semua makhluk hidup.Dalam proses metabolisme terjadi berbagai reaksi kimia
baik untuk menyusun maupun menguraikan senyawa tertentu. Proses penyusunan
tersebut disebut anabolisme, sedang proses penguraiannya disebut katabolisme.
Salah satu contoh proses metabolisme
(anabolisme) adalah fotosintesis. Fotosintesis merupakan suatu proses biokimia
yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan
memanfaatkan energi cahaya. Fotosintesis juga dapat di artikan proses
penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber
energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah
(tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra
ungu.
1.2
Rumusan Masalah
Adapun
rumusan masalah dalammakalah ini adalah :
1. Apa
itu fotosintesis?
2. Bagaimana
proses terjadinya fotosintesis?
3. Reaksi
apa saja yang terjadi dalamproses fotosintesis?
4. Apa
perbedaan reaksi fotosintesis pada tanaman C3,C4 dan CAM?
1.3
Tujuan
Adapun
tujuan dari makalah ini adalah :
·
Mengetahui pengertian
fotosintesis
·
Mengetahui proses
terjadinya fotosintesis
·
Mengetahui reaksi –
reaksi yang terlibat dalam proses fotosintesis
·
Membedakan proses
fotosintesis yang terjadi pada tanaman C3, C4,dan CAM
1.4
Manfaat
Adapun
manfaat dari makalah ini adalah :
·
Dapat mengetahui
pengertian fotosintesis
·
Dapat mengetahui proses
terjadinya fotosintesis
·
Dapat mengetahui reaksi
– reaksi yang terlibat dalam proses fotosintesis
·
Dapat membedakan
prosesfotosintesis pada tanaman C3,C4 dan CAM
BAB II
ISI
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan
untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya.
Fotosintesis juga dapat di artikan proses penyusunan atau pembentukan dengan
menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah
matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu.
Hasil dari Fotosintesis adalah
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.
Proses fotosintesis berlangsung
dengan adanya spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan
ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.Fotosintesis menghasilkan
karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis,
volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi
fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh
tumbuhan.
1. Fotosintesis pada
tumbuhan
Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof
artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan
menggunakan karbon dioksida dan air untuk
menghasilkan gula dan oksigen yang
diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari
fotosintesis. Reaksi penghasil glukosa :
6H2O + 6CO2 +
cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk
membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan
sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler
yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Pada respirasi, gula
(glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan
karbon dioksida, air, dan energi kimia.
Tumbuhan menangkap cahaya
menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan.
Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. Klorofil menyerap
cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh
tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi
dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil
yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya
akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju
mesofil, tempat terjadinya proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya
dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah
terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.
2.
Proses fotosintesis
Pada tumbuhan, organ utama tempat
berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang
memiliki kloroplas berpotensi
untuk melangsungkan fotosintesis. Di organel inilah tempat berlangsungnya
fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil
fotosintesis disebut fotosintat,
biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.
Gambar1.Pusat
LokasiFotosintesispadaTumbuhan.
Sumber:Campbelldan Reece,2002 :178
Pada dasarnya, rangkaian reaksi
fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena
memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan
karbon dioksida).
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal:
granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Dalam
reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya
menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2).
Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang
membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi ATP dan NADPH. Energi
yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang. Pada proses
reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk
mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula.
Dari semua radiasi matahari
yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan
untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada
pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya
merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan
violet (< 400 nm). Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap
fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap
cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana
menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda
menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Kloroplas mengandung
beberapa pigmen.
3.
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk
menghasilkan ATP dan reduksiNADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya
matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Reaksi terang melibatkan dua
fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem I
(PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal
menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II)
berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680
nm.
Gambar2. Bagaimana
suatu
FotosistemMenangkap
Cahaya
Sumber:Campbelldan Reece,2002 :185
Mekanisme reaksi terang diawali
dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron
klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil.
Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O
yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang
bertindak sebagai enzim. Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di
lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan
mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2. Plastokuinon merupakan
molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon
ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang
disebut sitokrom b6-f kompleks. Reaksi keseluruhan yang terjadi di
PS II adalah
2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H-
→ 4H+ + O2 + 2PQH2
Sitokrom b6-f kompleks
berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi PQH2
dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung tembaga,
yang dinamakan plastosianin (PC). Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya
pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid. Reaksi yang terjadi pada
sitokrom b6-f kompleks adalah
2PQH2 + 4PC(Cu2+)
→ 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f
kompleks akan diterima oleh fotosistem I. Fotosistem ini menyerap energi cahaya
terpisah dari PS II, yang menerima elektron yang berasal dari H2O
melalui kompleks inti PS II lebih dahulu. Sebagai sistem yang bergantung pada
cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan
elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada
PS I adalah
Cahaya + 4PC(Cu+) +
4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
Selanjutnya elektron dari feredoksin
digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+
dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim
feredoksin-NADP+ reduktase. Sehingga reaksinya adalah:
4Fd (Fe2+) + 2NADP+
+ 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa
ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase. ATP sintase akan
menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+
melintasi membran tilakoid. Masuknya H+ pada ATP sintase akan
membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.
Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut
Sinar + ADP + Pi + NADP+
+ 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2
4. Reaksi gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat
terjadi melalui dua jalur, yaitu
siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan
mengubah senyawa ribulosa
1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa
3-phosphogliserat. Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap
melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3. Penambatan CO2 sebagai
sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco. Tumbuhan
yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena
senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang
memiliki empat atom karbon. Enzim yang
berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.
Gambar3. DiagramSiklusCalvin
Sumber
:Campbell danReece,2002:190
Diagraminimenelusuriatomkarbon(bolaabu-abu)yangmengikutisiklus
Calvin.Ketigafasedari
siklusCalvinmenjelaskan
fase-fase yang
didiskusikandidalammodulini.UntuksetiaptigamolekulCO2yang memasuki siklus Calvin; hasil
bersihnya adalah satu molekul
gliseraldehid-3-fosfat(G3P),yaitusuatugula
berkarbon-3.Untuksetiap G3Pyangdisintesis,siklusCalvinmenghabiskansembilanmolekulATP
danenam molekul NADPH.
Reaksi terangmelanjutkan
siklus
Calvin denganmenghasilkankembaliATP danNADPH.
Dalam
hubungannya dengan pembentukan
karbohidratdalamprosesfotosintesis, karbohidratini merupakan hasil kerjasama
antara reaksi
terangdengan siklus Calvinseperti terlihat
dalamgambarberikutini:
Gambar4.Diagram Alur IkhtisarFotosintesis:Kerjasama antara
Reaksi Terang
dengan SiklusCalvin.
Sumber :CampbelldanReece,2002 :180
KeteranganGambar: Didalamkloroplas, membrantilakoidadalah tempat
berlangsungnyareaksi terang;
sedangkan
siklus
Calvin
berlangsung di dalam stroma. Reaksi terang menggunakan
eneergi matahari untuk membentuk ATP
daan NADPH, yang masing-masing berfungsi sebagai energi kimia dan tenaga
peereduksi
di dalam siklus
Calvin. SiklusCalvin
menggabungkan CO2menjadi molekulorganik,
yang dikonversikanmenjadigula.
Fotosintesis
yang terjadi pada tanaman C3, C4 dan CAM berbeda prosesnya, sepertiberikut :
A. Tumbuhan C3
Tanaman C3 lebih adaptif pada
kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian,
seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman
dari kelompok C3.
Pada tanaman C3, enzim yang
menyatukan CO2 dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan
karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, juga dapat
mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi ( fotorespirasi
adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan
hasil samping, yang terjadi pada siang hari) . Jika konsentrasi CO2 di atmosfir
ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan
CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar.
Tumbuhan C3 tumbuh dengan karbon
fiksasi C3 biasanya tumbuh dengan baik di area dimana intensitas sinar matahari
cenderung sedang, temperature sedang dan dengan konsentrasi CO2
sekitar 200 ppm atau lebih tinggi, dan juga dengan air tanah yang berlimpah.
Tumbuhan C3 harus berada dalam area dengan konsentrasi gas karbondioksida yang
tinggi sebab Rubisco sering menyertakan molekul oksigen ke dalam Rubp sebagai
pengganti molekul karbondioksida. Konsentrasi gas karbondioksida yang tinggi
menurunkan kesempatan Rubisco untuk menyertakan molekul oksigen. Karena bila
ada molekul oksigen maka Rubp akan terpecah menjadi molekul 3-karbon yang
tinggal dalam siklus Calvin, dan 2 molekul glikolat akan dioksidasi dengan
adanya oksigen, menjadi karbondioksida yang akan menghabiskan energi.
Pada tumbuhan C3,CO2 hanya difiksasi
RuBP oleh karboksilase RuBP. Karboksilase RuBP hanya bekerja apabila CO2
jumlahnya berlimpah
Contoh tanaman C3 antara lain : kedelai, kacang tanah,
kentang, dll.
Fiksasi Karbondioksida
Melvin Calvin bersama beberapa
peneliti pada universitas calivornia berhasil mengidentivikasi produk awal dari
fiksasi CO2. Produk awal tersebut adalah asam 3-fosfogliserat atau
sering disebut PGA, karena PGA tersusun dari 3 atom karbon.
Hasil penelitian itu menunjukkan
bahwa tidak ada senyawa dengan 2 atom C yang terakumulasi. Senyawa yang
terakumulasi adalah senyawa dengan 5 atom C yakni Ribulosa – 1.5 – bisfosfat
(RUBP). Reaksi antara CO2 dengan RUBP dipacu oleh enzim ribulosa
bisfosfat karboklsilase (RUBISCO).
Rubisco adalah enzim raksasa
yang berperan sangat penting dalam reaksi gelap fotosintesis tumbuhan.
Enzim inilah yang menggabungkan molekul ribulosa-1,5-bisfosfat (RuBP,
kadang-kadang disebut RuDP) yang memiliki tiga atom C dengan karbondioksida menjadi
atom dengan enam C, untuk kemudian diproses lebih lanjut menjadi glukosa, molekul
penyimpan energi aktif utama pada tumbuhan.
Siklus Calvin
Siklus Calvin disebut juga Reaksi
gelap yang merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Reaksi
gelap adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang terjadi di stroma. Reaksi
ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi terjadi pada bagian kloroplas yang disebut
stroma.
Tempat terjadinya Reaksi
gelap
Bahan reaksi gelap adalah ATP dan
NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2, yang berasal
dari udara bebas. Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6),
yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme. Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap
disebut juga reaksi Calvin-Benson.
Secara umum, reaksi gelap dapat
dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.
Reaksi gelap dimulai dengan pengikatan atau fiksasi 6 molekul CO2 ke 6 molekuk
gula 5 karbon yaitu ribulosa 1,5 bifosfat, dikatalisis oleh enzim ribulosa
bifosfat karboksilase/oksigenase(rubisco) yang kemudian membentuk 6 molekul
gula 6 karbon. Molekul 6 karbon ini tidak stabil maka pecah menjadi 12 molekul
3 karbon yaitu 3 fosfogliserat. 3 fosfogliserat kemudian difosforilasi oleh 12
ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat. 1,3 bifosfogliserat difosforilasi lagi oleh
12 NADPH membentuk 12 molekul gliseradehida 3 fosfat/PGAL. 2 PGAL digunakan
untuk membentuk 1 molekul glukosa atau jenis gula lainnya, sedangkan 10 molekul
lainnya difosforilasi oleh 6 ATP untuk kembali membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5
bifosfat. Proses pengikatan CO2 ke RuBP disebut fiksasi, proses
pemecahan molekul 6 karbon menjadi molekul 3 karbon disebut reduksi dan
proses pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi.
Fotosintesis ini disebut mekanisme
C3, karena molekul yang pertama kali terbentuk setelah fiksasi karbon adalah
molekul berkarbon 3, 3-fosfogliserat. Kebanyakan tumbuhan yang menggunakan
fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3.
Padi, gandum, dan kedelai merupakan contoh-contoh
tumbuhan C3 yang penting dalam pertanian.
Kondisi lingkungan yang mendorong
fotorespirasi ialah hari yang panas, kering, dan terik-kondisi yang menyebabkan
stomata tertutup. Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak
bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi.
B. Tumbuhan C4
Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di
daerah panas dan kering. Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzym pengikat
CO2 pada tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi
kompetisi antara CO2 dan O2. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini adalah di
sel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang terletak di
bawah sel-sel epidermis daun). CO2 yang sudah terikat oleh PEP kemudian
ditransfer ke sel-sel “bundle sheath” (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan
phloem) dimana kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi. Karena tingginya
konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini, maka O2 tidak mendapat
kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecil and
G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2, sehingga
reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat tinggi. ,
laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnyaCO2.
Sehingga, dengan meningkatnya CO2 di atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung
dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebihan. Contoh tanaman C4
adalah jagung, sorgum dan tebu
Tetapi pada sintesis C4,enzim
karboksilase PEP memfiksasi CO2 pada akseptor karbon lain yaitu PEP.
Karboksilase PEP memiliki daya ikat yang lebih tinggi terhadap CO2 daripada
karboksilase RuBP. Oleh karena itu,tingkat CO2 menjadi sangat rendah pada
tumbuhan C4,jauh lebih rendah daripada konsentrasi udara normal dan CO2 masih
dapat terfiksasi ke PEP oleh enzim karboksilase PEP. Sistem perangkap C4
bekerja pada konsentrasi CO2 yang jauh lebih rendah.
Tumbuhan C4 dinamakan demikian karena
tumbuhan itu mendahului siklus Calvin yang menghasilkan asam berkarbon -4
sebagai hasil pertama fiksasi CO2 dan yang memfiksasi CO2 menjadi
APG di sebut spesies C3, sebagian spesies C4 adalah
monokotil (tebu, jagung, dll)
Reaksi dimana CO2
dikonfersi menjadi asam malat atau asam aspartat adalah melalui penggabugannya
dengan fosfoeolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetat dan Pi.Enzim
PEP-karboksilase ditemukan pada setiap sel tumbuhan yang hidup dan enzim ini
yang berperan dalam memacu fiksasi CO2 pada tumbuhan C4.
enzim PEP-karboksilase terkandung dalam jumlah yang banyak pada daun tumbuhan C4,
pada daun tumbuhan C-3 dan pada akar, buah-buah dan sel – sel tanpa klorofil
lainnya ditemukan suqatu isozim dari PEP-karboksilase.
Reaksi untuk mengkonversi oksaloasetat menjadi malat
dirangsang oleh enzim malat dehidrogenase dengan kebutuhan elektronnya
disediakan oleh NHDPH. Oksaleasetat harus masuk kedalam kloroplas untuk
direduksi menjadi malat.
Pembentukkan aspartat dari malat terjadi didalam
sitosol dan membutuhkan asam amino lain sebagai sumber gugus aminonya. Proses
ini disebut transaminasi.
Pada tumbuhan C-4 terdapat pembagian tugas antara 2
jenis sel fotosintetik, yakni :
- sel mesofil
- sel-sel bundle sheath/ sel seludang-berkas pembuluh.
Sel seludang berkas pembuluh disusun
menjadi kemasan yang sangat padat disekitar berkas pembuluh. Diantara
seludang-berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil yang tersusun
agak longgar. Siklus calvin didahului oleh masuknya CO2 ke dalam
senyawa organic dalam mesofil.
Langkah pertama ialah penambahan CO2
pada fosfoenolpirufat (PEP) untuk membentuk produk berkarbon empat yaitu
oksaloasetat, Enzim PEP karboksilase menambahkan CO2 pada PEP. Karbondioksida
difiksasi dalam sel mesofil oleh enzim PEP karboksilase. Senyawa
berkarbon-empat-malat, dalam hal ini menyalurkan atom CO2 kedalam
sel seludang-berkas pembuluh, melalui plasmodesmata. Dalam sel seludang –berkas
pembuluh, senyawa berkarbon empat melepaskan CO2 yang diasimilasi
ulang kedalam materi organic oleh robisco dan siklus Calvin.
Dengan cara ini, fotosintesis C4
meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula. Adaptasi ini sangat
bermanfaat dalam daerah panas dengan cahaya matahari yang banyak, dan
dilingkungan seperti inilah tumbuhan C4 sering muncul dan tumbuh
subur
C. Tumbuhan CAM
Tumbuhan C4 dan CAMlebih adaptif di
daerah panas dan kering. Crassulacean
acid metabolism ( CAM), tanaman ini mengambil CO2 pada malam hari, dan
mengunakannya untuk fotosistensis pada siang harinya. Meski tidak menguarkan
oksigen dimalam hari, namun dengan memakan CO2 yang beredar, tanaman ini sudah
membantu kita semua menghirup udara bersih, lebih sehat, menyejukkan dan
menyegarkan bumi, tempat tinggal dan ruangan. Jadi, cocok buat taruh di ruang
tidur misalnya. Sayang, hanya sekitar 5% tanaman jenis ini. Tumbuhan CAM yang
dapat mudah ditemukan adalah nanas,
kaktus, dan bunga lili.
Tanaman CAM , pada kelompok ini
penambatan CO2 seperti pada tanaman C4, tetapi dilakukan pada malam hari dan
dibentuk senyawa dengan gugus 4-C. Pada hari berikutnya ( siang hari ) pada
saat stomata dalam keadaan tertutup terjadi dekarboksilase senyawa C4 tersebut
dan penambatan kembali CO2 melalui kegiatan Rudp karboksilase. Jadi
tanamanCAMmempunyai beberapa persamaan dengan kelompok C4 yaitu dengan adanya
dua tingkat sistem penambatan CO2.
Pada C4 terdapat pemisahan ruang
sedangkan pada CAM pemisahannya bersifat sementara. Termasuk golongan CAM
adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Agaveceae, Ananas
comosus, dan Oncidium lanceanum.
Beberapa tanaman CAM dapat beralih ke jalur C3 bila
keadaan lingkungan lebih baik.
Beberapa spesies tumbuhan mempunyai
sifat yang berbeda dengan kebanyakan tumbuhan lainnya, yakni Tumbuhan ini
membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari. Kelompok
tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh da daerah
kering. Dengan menutup stomata pada siang hari membantu tumbuhan ini menghemat
air, dapat mengurangi laju transpirasinya, sehingga lebih mampu beradaptasi
pada daerah kering tersebut.
Selama malam hari, ketika stomata
tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ii mengambil CO2 dan memasukkannya
kedalam berbagai asam organic. Cara fiksasi karbon ini disebut metabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism (CAM).
Dinamakan demikian karena
metabolisme ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari famili crassulaceae.
Termasuk golongan CAM adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae,
Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum.
Jalur CAM serupa dengan jalur C4
dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan kedalam senyawa organic
intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki siklus Calvin. Perbedaannya
ialah bahwa pada tumbuhan C4, kedua langkah ini terjadi pada ruang
yang terpisah. Langkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM,
kedua langkah dipisahkan untuk sementara. Fiksasi karbon terjadi pada malam
hari, dan siklus calvin berlangsung selama siang hari.
BAB III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
Fotosintesis adalah
suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi energi terpakai
(nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Hasil dari Fotosintesis adalah
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.
3.2 Saran
Sebaiknya
dalam membuat makalah selanjutnya, lebih ditekankan lagi padasumber
dari buku-buku yang akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, N A.,J.B. Reece, & L.G.
Mithchell. 2005. Biologi. Edisi Kelima. Terj. dari: Biology.5th ed. oleh
Manalu, W. Jakarta : Erlangga.
Darmawan dan Baharsjah. 1983. Pengantar Fisiologi
Tumbuhan . Jakarta : PT Gramedia.
Kimbal,John
W.1994. Biologi.Jillid 1, 2, dan3. Edisi
kelima . Jakarta: Erlanga
Lakitan, Benyamin. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi
Tumbuhan. PT.Raja Grafindo Persada. Jakarta
Lehninger, Albert . L. 1982. Dasar-Dasar Biokimia.
Penerbit Erlangga
Salisbury, Frank. B dan C.W. Ross.
1995. Fisiologi Tumbuhan. Penerbit ITB.Bandung
Syamsuri. I. 2000. Biologi.
Jakarta : Erlangga.
