Fotosintesis

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar belakang

Fotosintesis merupakan penyedia makanan bagi hampir seluruh kehidupan di dunia, baik secara langsung maupun tidak langsung. Organisme memperoleh senyawa organik yang digunakan untuk energi dan rangka karbon dengan cara autotrofik atau heterotrofik. Organisme autotrof menyediakan makanan bagi dirinya secara total tanpa memakan atau menguraikan organisme lain. Sedangkan organisme hetereotrof memenuhi kebutuhan materi organik dari organisme lain dengan cara memakan organisme lain, menguraikan sisa tubuh organisme yang telah mati (Campbell et al., 2002). Fotosintesis dapat dilakukan oleh organisme yang memiliki pigmen klorofil pada sel tubuhnya. Ada empat kelompok organisme yang memiliki klorofil yaitu tumbuhan, ganggang, protista uniseluler dan prokariota fotosintetik. Klorofil pada tumbuhan terdapat di dalam kloroplas sedangkan pada organisme uniseluler subtansi klorofil terdapat di dalam sitoplasma. Dengan klorofil Organisme tersebut mampu menangkap energi matahari untuk menyintesis molekul-molekul organik kaya energi dari prekursor anorganik yaitu air (H₂O) dan karbondioksida (CO₂). Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas oleh karena klorofil terdapat dalam kloroplas. Sel yang mengandung kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau pada tumbuhan, termasuk batang hijau dan buah yangbelum matang. Akan tetapi daun merupakan tempat paling utama berlangsungnya fotosintesis pada sebagian besar tumbuhan. Terdapat kira-kira setengah juta kloroplas tiap miliminter persegi permukaan daun (Campbel et al., 2002).

B. Tujuan

Praktikum tentang pigmen fotosintesis ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui macam-macam pigmen fotosintektik yang terdapat pada tumbuhan tingkat tinggi dan tumbuhan tingkat rendah serta membandingkan antara satu tumbuhan dengan tumbuhan yang lainnya.

BAB II

LANDASAN TEORI

Pigmen adalah senyawa berwarna-warni.

Pigmen adalah senyawa kimia yang hanya mencerminkan panjang gelombang tertentu dari cahaya tampak. Hal ini membuat mereka tampil "berwarna-warni". Bunga, karang, dan bahkan kulit binatang mengandung pigmen yang memberikan mereka warna mereka. Lebih penting daripada refleksi cahaya adalah kemampuan untuk menyerap pigmen panjang gelombang tertentu. Karena mereka berinteraksi dengan cahaya hanya menyerap panjang gelombang tertentu, pigmen yang berguna untuk tanaman dan autotroph lainnya - yang membuat mereka menggunakan makanan sendiri.

Fotosintesis organisme Dalam tumbuhan , alga, dan cyanobacteria , pigmen adalah sarana yang energi sinar matahari ditangkap untuk fotosintesis, Namun karena setiap pigmen bereaksi dengan hanya rentang spektrum sempit, biasanya ada kebutuhan untuk memproduksi beberapa jenis pigmen, masing-masing warna yang berbeda, untuk menangkap lebih banyak energi matahari. Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen :

bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki

klorofil.

2. Cahaya :

beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,

tanaman lain tidak memerlukan cahaya.

3. Unsur N. Mg, Fe :

merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.

4. Air :

bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).

H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :

Reaksi terang : 2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap : CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2

atau

2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2

atau

12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

Ada tiga kelas dasar pigmen.

Klorofil adalah pigmen hijau yang mengandung sebuah cincin porfirin. Ini adalah molekul berbentuk cincin stabil sekitar yang elektron bebas untuk bermigrasi. Karena elektron bergerak bebas, cincin memiliki potensi untuk mendapatkan atau kehilangan elektron mudah, dan dengan demikian potensi untuk memberikan energi untuk elektron molekul lain. Ini adalah proses dasar dimana klorofil "menangkap" energi sinar matahari. Ada beberapa jenis klorofil, yang sedang klorofil yang paling penting "a". Ini adalah molekul yang membuat fotosintesis mungkin, dengan melewatkan energi elektron pada molekul-molekul yang akan memproduksi gula. Semua tanaman, ganggang, dan cyanobacteria yang berfotosintesis mengandung klorofil "a". Sebuah jenis kedua klorofil adalah klorofil "b", yang hanya terjadi pada "ganggang hijau" dan pada tanaman ,. ketiga Suatu bentuk klorofil yang umum adalah (tidak mengherankan c) yang disebut klorofil "" dan ditemukan hanya dalam fotosintesis anggota Chromista serta dinoflagellata . Perbedaan antara klorofil dari kelompok-kelompok utama adalah salah satu petunjuk pertama bahwa mereka tidak terkait erat seperti yang diduga sebelumnya.

Karotenoid biasanya merah, oranye, atau kuning pigmen, dan termasuk senyawa karoten akrab, yang memberikan warna wortel. Senyawa ini terdiri dari dua cincin enam-karbon kecil yang dihubungkan dengan "rantai" dari atom-atom karbon. Akibatnya, mereka tidak larut dalam air, dan harus melekat pada membran dalam sel.Karotenoid tidak dapat mentransfer energi sinar matahari langsung ke jalur fotosintesis, tetapi harus melalui penyerapan energi mereka untuk klorofil. Untuk alasan ini, mereka disebut pigmen aksesori.Satu aksesori pigmen fucoxanthin terlihat sangat adalah pigmen warna coklat yang kelps dan lainnya ganggang coklat serta diatom .

Phycobilins adalah pigmen larut-air, dan karena itu ditemukan di sitoplasma, atau dalam stroma kloroplas. Mereka terjadi hanya di Cyanobacteria dan Rhodophyta .

BAB III

METEDOLOGI

Praktikum : Pengamatan Pigmen Fotosintesis

Hari/Tanggal Praktikum : Jumat, 3 Desember 2010

Tempat Pelaksanaan Praktikum : Laboratorium dasar

Alat dan Bahan

Alat

· Beaker glass 250 ml, 500 ml, 1000 ml.

· Pipet .

· Pinset.

· Petridish.

· Lumpang dan Mortar.

· Tabung reaksi

· Gelas ukur

· Corong.

Bahan

· Akuades.

· Daun Adiantum sp,

· Daun Cholorophyta,

· Daun Rhoeo discolor,

· Daun Terminalis,

· Daun Codiaeum variegatum,

· Daun Pterocarpus indicus,

· Aseton 85%

· Alcohol 95%

· Kertas saring kromatografi

Prosedur Praktikum

1. Cuci daun daun dengan air mengalir hingga bersih.

2. Ambil 5-6 helai daun dan potong kecil,kemudian.

3. Tambahkan aseton 85% atau alcohol 95% sebanyak 5 ml lalu digerus dalam lumping porselen hingga halus.

4. Saring dengan menggunakan corong yang telah dilapisi dengan kertas saring dan tamping ekstra dalam tabung.

5. Tempatkan kertas saring dalam tabung reaksi yang telah diisi dengan ekstra dalam posisi tegak.

6. Biarkan ekstra merembes ke atas dan amati pigmen yang terbentuk pada kertas saring.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Corydyline terminalis

Pada hasil praktik yang telah dilakukan ,bahwa pengamatan pada daun juang menimbulkan pigmen berwarna.

· Xantofil ( warna kuning )

· Klorofil a ( warna hijau tua )

· Klorofil b (warna kuning, hijau )

· Violet \( warna ungu )

· Fikoeretrin ( warna merah )

Dapat dilihat bahwa pigmen yang paling dominan pada daun juang adalah violet.

2. Pterocarpus indicus

Pada hasil praktik yang telah dilakukan ,bahwa pengamatan pada daun Angsana menimbulkan pigmen berwarna.

· Xantofil ( warna kunig )

· Klorofil a ( warna hijau tua )

· Klorofil b ( warna hijau muda )

Dapat dilihat bahwa pigmen yang paling dominan pada daun angsana adalah klorofil a ( warna hijau tua ).

3. Codiaeum variegatum ( puring merah )

Pada hasil praktik yang telah dilakukan ,bahwa pengamatan pada daun puring merah menimbulkan pigmen berwarna.

· Klorofil b (warna Kuning hijau)

· Fikoeretrin (warna merah )

Dapat dilihat bahwa pigmen yang paling dominan pada daun angsana adalah fikoeretrin( warna merah ).

4. Codiaeum variegatum ( puring kunig )

Pada hasil praktik yang telah dilakukan ,bahwa pengamatan pada daun puring kuning menimbulkan pigmen berwarna.

· Xantofil ( warna kuning)

· Sama karoten ( warna kuning terang)

Dapat dilihat bahwa pigmen yang paling dominan pada daun puring kuning adalah xantofil ( warna kuning ).

5. Codiaeum variegatum ( puring kunig )

Pada hasil praktik yang telah dilakukan ,bahwa pengamatan pada daun puring hijau menimbulkan pigmen berwarna.

· Klorofil b ( warna hijau kuning )

· Klorofil a ( warna hijau tua )

· Xantofil ( warna kuning )

Dapat dilihat bahwa pigmen yang paling dominan pada daun puring kuning adalah klorofil b ( warna hijau kuning ).

6. Rhoeo discolor

7. Pada hasil praktik yang telah dilakukan ,bahwa pengamatan pada daun Rhoeo discolor

bulkan spigmen berwarna.

· fikoeretrin ( warna merah )

· Klorofil b ( warna hijau kunig )

Dapat dilihat bahwa pigmen yang paling dominan pada daun puring kuning adalah fikoeretrin ( warna merah ).

EVALUASI

1. Bagaimana komposisi pigmen dalam tumbuhan ?

Komposisi pigmen dalam tumbuhan yaitu komponen pigmen yang terlihat berupa garis atau pita dari setiap pigmen,seperti karoten kuning terang,xantofil kunig,hijau-biru adalah klorofil a,dan hijau kekuningan klorofil b.Jadi komposisi pigmen dalam tumbuhan dapat diketahui mempunyai beberapa komposisi.

2. Apa yang dimaksud dengan kromatrografi ?

Kromatografi adalah suatu cara pemisahan dimana komponen-komponen yang akan dipisahkan didistribusikan antara 2 fase, salah satunya yang merupakan fase stasioner (diam), dan yang lainnya berupa fasa mobil (fasa gerak).Fase gerak dialirkan menembus atau sepanjang fase stasioner. Fase diam cenderung menahan komponen campuran, sedangkan fasa gerak cenderung menghanyutkannya. Berdasarkan terikatnya suatu komponen pada fasa diam dan perbedaan kelarutannya dalam fasa gerak, komponen-komponen suatu campuran dapat dipisahkan. komponen yang kurang larut dalam fasa gerak atau yang lebih kuat terserap atau terabsorpsi pada fasa diam akan tertinggal, sedangkan komponen yang lebih larut atau kurang terserap akan bergerak lebih cepat.

3. Bagaimana prinsip pemisahan fase zat menggunakan metode kromatografi ?

Cara pemisahan kromatografi pemisahan berdasarkan perbedaan kecepatan perambatan pelarut pada suatu lapisan zat tertentu. Dasar pemisahan metode ini adalah kelarutan dalam pelarut tertentu, daya absorbsi oleh bahan penyerap, dan volatilitas (daya penguapan). Contoh proses kromatografi sederhana adalah kromatografi kertas untuk memisahkan tinta.

Kromatografi pemisahan dua atau lebih senyawa atau ion berdasarkan pada perbedaan migrasi dan distribusi senyawa atau ion-ion tersebut di dalam dua fasa yang berbeda. Dua fasa ini dapat berupa padat-cari, cair-cair, atau gas-cair. Zat terlarut di dalam suatu fasa gerak mengalir pada suatu fasa diam. Zat terlarut yang memiliki afinitas terhadap fasa gerak yang lebih besar akan tertahan lebih lama pada fasa gerak, sedangkan zat terlarut yang afinitasnya terhadap fasa gerak lebih kecil akan tertahan lebih lama pada fasa diam. Dengan demikian senyawa-senyawa dapat dipisahkan komponen demi komponen akibat perbedaan migrasi di dalam fasa gerak dan fasa diam. Dalam semua metode kromatografi terdapat fasa gerak dan fasa diam. Fasa gerak adalah fasa yang bergerak melalui fasa diam dan membawa komponen-komponen senyawa yang akan dipisahkan sedangkan fasa diam adalah fasa yang tidak bergerak. Pada posisi yang berbeda-beda, senyawa-senyawa yang berbeda akan tertahan dan terabsorbsi pada fasa diam dan kemudian satu demi satu senyawa-senyawa ini akan terbawa kembali oleh fasa gerak yang melaluinya. Pada setiap kromatografi bisa saja berbeda dalam hal objek yang menjadi fasa gerak dan fasa diamnya. Dalam kromatografi kertas dan kromatografi lapis tipis, fasa gerak adalah pelarut. Fasa diam pada kromatografi kertas adalah kertas yang menyerap pelarut polar, sedangkan fasa diam pada kromatografi lapis tipis adalah pelat yang dilapisi absorben tertentu. Kedua jenis kromatografi ini menggunakan aksi kapilaritas untuk menggerakan pelarut melalui fasa diam.Metode ini banyak digunakan untuk memisahkan senyawa organik dan anorganik sehingga senyawa tersebut dapat dianalisis dan dipelajari.

4. Jelaskan peranan pigmen tumbuhan ?

1. Peranan pigmen dalam tumbuhan yaitu berfotosintesis dan pigmen klorofil a dan b. Dan pigmen ini terdapat dalam plastid. Plastida adalah organel yang meghasilkan warna pada sel tumbuhan. Plastida dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Organel ini hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dikenal tiga jenis plastida yaitu:

1). Leukoplas

Plastida ini berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan, terdiri dari:

• Amiloplas (untuk menyimpan amilum)

• Elaioplas atau Lipidoplas (untuk menyimpan lemak/minyak).

• Proteoplas (untuk menyimpan protein).

2). Kloroplas

Kloroplas merupakan plastida berwarna hijau. Kloroplas yang berkembang dalam batang dan sel daun mengandung pigmen hijau yang dalam fotositesis menyerap tenaga matahari untuk mengubah karbon dioksida menjadi gula, yakni sumber energi kimia dan makanan bagi tetumbuhan. Kloroplas memperbanyak diri dengan memisahkan diri secara bebas dari pembelahan inti sel. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.

3). Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :

• Fikosianin menimbulkan warna biru misalnya pada Cyanophyta.

• Fikoeritrin menimbulkan warna merah misalnya pada Rhodophyta.

• Karoten menimbulkan warna keemasan misalnya pada wortel dan Chrysophyta.

• Xantofil menimbulkan warna kuning misalnya pada daun yang tua.

• Fukosatin menimbulkan warna pirang misalnya pada Phaeophyta.

Kloroplas dan plastida lainnya memiliki membran rangkap. Membran dalam melingkupi matriks yang dinamakan stroma. Membran dalam ini terlipat berpasangan yang disebut lamela. Secara berkala lamella ini membesar sehingga membentuk gelembung pipih terbungkus membran dan dinamakan tilakoid.

2. Apa yang dimaksud dengan tumbuhan c3 dan c4 ?

C3 Photosynthesis : C 3 plants. Fotosintesis C3: C 3 tanaman.

• Disebut C 3 karena CO 2 adalah pertama dimasukkan ke dalam senyawa karbon 3.
• Stomata terbuka di siang hari.
• Rubisco, enzim yang terlibat dalam fotosintesis, juga merupakan enzim yang terlibat dalam penyerapan CO 2.
• .Fotosintesis terjadi di seluruh daun.
• Adaptif Nilai: lebih efisien daripada C 4 dan tanaman CAM bawah dan kondisi dingin dan lembab di bawah sinar normal karena memerlukan mesin kurang (enzim lebih sedikit dan tidak ada anatomi khusus) ..
• Kebanyakan tanaman adalah C 3.

C4 Photosynthesis : C 4 plants. Fotosintesis C4: C 4 tanaman.

• Disebut C 4 karena CO 2 adalah pertama dimasukkan ke dalam senyawa karbon 4.
• Stomata terbuka di siang hari.
• Menggunakan PEP karboksilase untuk enzim yang terlibat dalam penyerapan CO 2. Enzim ini memungkinkan CO 2 yang akan diambil ke tanaman sangat cepat, dan kemudian "memberikan" CO 2 langsung ke RuBisCO untuk photsynthesis.
• Fotosintesis terjadi di sel bagian dalam (memerlukan anatomi khusus yang disebut Kranz Anatomi)
• Adaptive Value : Adaptif Nilai:
• Photosynthesizes lebih cepat daripada C 3 tanaman di bawah intensitas cahaya tinggi dan suhu tinggi karena CO 2 yang disampaikan langsung ke Rubisco, tidak memungkinkan untuk mengambil oksigen dan menjalani fotorespirasi.
• Apakah lebih baik Air Gunakan Efisiensi karena PEP karboksilase membawa CO 2 lebih cepat dan tidak perlu menjaga stomata terbuka sebanyak (kurang air hilang oleh transpirasi) dengan jumlah yang sama CO 2 keuntungan untuk fotosintesis.
• C 4 tanaman meliputi beberapa ribu spesies dalam setidaknya 19 keluarga tanaman. Contoh: fourwing saltbush foto ini, jagung, dan banyak tanaman musim panas tahunan kami.

BAB V

PENUTUP

KESIMPULAN

Dari hasil praktikum pengamatan pigmen fotosintesis terdapat beberapa pigmen yang pada setiap daun. Terdiri dari klorofil a dan b, adapun pigmen xantofil, karetonoid, yang mana klorofil mempunyai peranan yang sangat penting dalam fotosintesis. Klorofil pada tumbuhan terdapat di dalam kloroplas sedangkan pada organisme uniseluler subtansi klorofil terdapat di dalam sitoplasma. Dengan klorofil Organisme tersebut mampu menangkap energi matahari untuk menyintesis molekul-molekul organik kaya energi dari prekursor anorganik yaitu air (H₂O) dan karbondioksida (CO₂). Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas oleh karena klorofil terdapat dalam kloroplas.

SARAN

Saya selaku penyusun laporan praktikum sangat mengharapkan saran dan kritikan dari pembaca. Karena saya tahu bahwa laporan praktikum saya masih jauh dari kesempurnahan jadi mohon saran dan perhatiannya.

DAFTAR PUSTAKA

Kimnall,John W. 1998. Biologi jilid 1 edisi kelima. Penerbit Erlangga : Jakarta

http://9reeners.wordpress.com/2008/12/26/13/

http://www.fp.unud.ac.id/biotek/biologi-sel/kloroplas-dan-fotosintesis/fotosintesis/

PERBEDAAN TANAMAN C3, C4 DAN CAM

http://iman56.blogspot.com/2010/10/perbedaan-tanaman-c3-c4-dan-cam.html

Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Perbedaan tersebut dapat dilihat pada table di bawah ini.

C3	C4	CAM (crassulacean acid metabolism)
lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi	adaptif di daerah panas dan kering	adaptif di daerah panas dan kering
enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi	CO2 diikat oleh PEP yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2	Pada malam hari asam malat tinggi, pada siang hari malat rendah Lintasan
karbon dioxida masuk ke siklus calvin secara langsung.	tidak mengikat karbon dioksida secara langsung	tidak mengikat karbon dioksida secara langsung
Disebut tumbuhan C3 karena senyawa awal yang terbentuk berkarbon 3 (fosfogliserat)	Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung kloroplas	Umumnya tumbuhan yang beradaptasi pada keadaan kering seperti kaktus, anggrek dan nenas
Sebagian besar tumbuhan tinggi masuk ke dalam kelompok tumbuhan C3	Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh	Reduksi karbon melalui lintasan C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda
Apabila stomata menutup akibat stress terjadi peningkatan fotorespirasi pengikatan O2 oleh enzim Rubisco	Pengikatan CO2di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh	Pada malam hari terjadi lintasan C4 pada siang hari terjadi suklus C3

Tanaman C3

Perbedaannya ada pada proses metabolismenya. Tanaman C3 mengubah carbon dioksida menjadi fosfogliserat dengan bantuan enzim RuBP, dan karbon dioksida diambil langsung dari udara. Tanaman C3 merupakan "tanaman biasa", yang biasa berada di daerah dengan sinar matahari dan temperatur yang mencukupi. Umumnya tanaman yang membutuhkan cukup air namun bukan tanaman sumber pangan pokok.

Tanaman C4 selain mengambil CO2 dari udara, juga mengambil CO2 dari malat atau oksaloasetat yang didapatkan dari siklus Calvin yang dilakukannya di siang hari. Malat atau oksaloasetat dapat digunakan tanaman sebagai sumber CO2 untuk proses pembentukan gula di malam hari karena siklus Calvin tidak membutuhkan sinar matahari dalam prosesnya, jika kandungan ion H+ di dalam tubuh tanaman tersebut mencukupi. Tanaman ini umumnya merupakan tanaman yang mampu memproduksi polisakarida (glukosa, amilum, dsb) dalam waktu yang cepat (tebu, sorgum, jagung, dsb).

Tanaman CAM adalah tanaman yang memiliki meatbolisme yang unik; mereka membuka stomatanya di malam hari dan menutupnya di siang hari. Penyerapan CO2 dilakukan di malam hari, dan disimpan di dalam tubuhnya dalam bentuk senyawa asam organik. Di siang hari, stomata menutup dan penyerapan karbon dioksida minimal. Namun fotosintesis tetap terjadi dengan mengambil karbon dioksida dari asam organik tersebut. Bisa ditebak bahwa tanaman dengan mekanisme ini adalah tanaman yang biasa hidup di daerah kering. Stomata yang menutup di siang hari mencegah hilangnya air terlalu banyak.

Fotosintesis Jenis Lain : Tumbuhan C4 dan CAM

http://biologimediacentre.com/fotosintesis-jenis-lain-tumbuhan-c4-dan-cam/

Artikel ini telah dibaca 3,963 kali

Pada uraian tentang fotosintesis yang dulu saya telah jelaskan mengenai proses fotosintesis yang umum terjadi pada tumbuhan. Coba ingat kembali langkah awal reaksi gelap / siklus Calvin-Benson. Pada siklus tersebut CO₂ akan diikat oleh ribulosabifosfat (RuBP) dan membentuk asam fosfogliserat (PGA) yang merupakan senyawa 3-C. Proses tersebut hanya bisa berjalan dengan bantuan enzim rubisco (ribulosabifosfat karboksilase oksigenase). Karena menghasilkan PGA yang merupakan senyawa 3-C maka disebut kelompok tumbuhan C3.

Perlu diketahui bahwa enzim rubisco yang membantu RuBP mengikat CO₂, juga mampu mengikat O₂ meskipun jumlahnya jauh lebih kecil. O₂ yang terikat tersebut akan menyebabkan berlangsungnya fotorespirasi, yaitu proses pemecahan glukosa hasil fotosintesis dengan bantuan oksigen dan berlangsung pada siang hari. Peristiwa ini mirip sekali dengan proses respirasi pada manusia dan hewan. Hanya saja karena berlangsung pada tumbuhan saat siang hari, maka disebut fotorespirasi. Proses ini bisa menyebabkan penurunan akumulasi glukosa produk fotosintesis.

Tumbuhan C4
Pada jenis tumbuhan yang hidup di daerah panas seperti jagung, tebu, rumput-rumputan, memiliki kebiasaan saat siang hari mereka tidak membuka stomatanya secara penuh untuk mengurangi kehilangan air melalui evaporasi/transpirasi. Ini berakibat terjadinya penurunan jumlah CO₂ yang masuk ke stomata. Logikanya hal ini menghambat laju fotosintesis. Ternyata para tumbuhan ini telah mengembangkan cara yang cerdas untuk menjaga agar laju fotosintesis tetap normal meskipun stomata tidak membuka penuh. Apa bedanya dengan tumbuhan C-3?

Perbedaannya ada pada mekanisme fiksasi CO₂. Pada tumbuhan C-4 karbondioksida pertamakali akan diikat oleh senyawa yang disebut PEP (phosphoenolphyruvate / fosfoenolpiruvat) dengan bantuan enzim PEP karboksilase dan membentuk oksaloasetat, suatu senyawa 4-C. Itu sebabnya kelompok tumbuhan ini disebut tumbuhan C-4 atau C-4 pathway. PEP dibentuk dari piruvat dengan bantuan enzim piruvat-fosfat dikinase. Berbeda dengan rubisco, PEP sangat lemah berikatan dengan O₂. Ini berarti bisa menekan terjadinya fotorespirasi sekaligus mampu menangkap lebih banyak CO₂ sehingga bisa meningkatkan laju produksi glukosa.

Pengikatan CO₂ oleh PEP tersebut berlangsung di sel-sel mesofil (daging daun). Oksaloasetat yang terbentuk kemudian akan direduksi karena menerima H+ dari NADH dan berubah menjadi malat, kemudian ditransfer menuju ke sel seludang pembuluh (bundle sheath cells) melalui plasmodesmata. Sel-sel seludang pembuluh adalah kelompok sel yang mengelilingi jaringan pengangkut xilem dan floem. Lihat gambar.

Di dalam sel-sel seludang pembuluh malat akan dipecah kembali menjadi CO₂ yang langsung memasuki siklus Calvin-Benson, dan piruvat dikembalikan lagi ke sel-sel mesofil. Hasil dari siklus Calvin-Benson adalah molekul glukosa yang kemudian ditranspor melalui pembuluh floem.

Dari uraian di atas kita tahu bahwa fiksasi CO₂ pada tumbuhan C-4 berlangsung dalam dua langkah. Pertama CO₂ diikat oleh PEP menjadi oksaloasetat dan berlangsung di sel-sel mesofil. Kedua CO₂ diikat oleh rubisco menjadi APG di sel seludang pembuluh. Ini menyebabkan energi yang digunakan untuk fiksasi CO₂ lebih besar, memerlukan 30 molekul ATP untuk pembentukan satu molekul glukosa. Sedangkan pada tumbuhan C-3 hanya memerlukan 18 molekul ATP. Namun demikian besarnya kebutuhan ATP untuk fiksasi CO₂ pada tumbuhan C-4 sebanding dengan besarnya hasil produksi glukosa karena dengan cara tersebut mampu menekan terjadinya fotorespirasi yang menyebabkan pengurangan pembentukan glukosa. Itu sebabnya kelompok tumbuhan C-4 dikenal efektif dalam fotosintesis.

Tumbuhan CAM
Tumbuhan lain yang tergolong sukulen (penyimpan air) misalnya kaktus dan nanas memiliki adaptasi fotosintesis yang berbeda lagi. Tidak seperti tumbuhan umumnya, kelompok tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup pada siang hari. Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan mampu menekan penguapan sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya CO₂.
Saat stomata terbuka pada malam hari, CO₂ di sitoplasma sel-sel mesofil akan diikat oleh PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase sehingga terbentuk oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat (persis seperti tumbuhan C-4). Selanjutnya malat yang terbentuk disimpan dalam vakuola sel mesofil hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin-Benson, malat dipecah lagi menjadi CO₂ dan piruvat. CO₂ masuk ke siklus Calvin-Benson di stroma kloroplas, sedangkan piruvat akan digunakan untuk membentuk kembali PEP.

kiMia dAn ILmU PaNgAn @ IT

http://radaenvanjt.blogspot.com/2010/02/fiksa-si-karbondioksida-pada-tanaman-c.html

• Halaman Muka

Pengikut

Album

• ▼ 2010 (8)
• ▼ Februari (8)
• BROWNING PADA MAKANAN
• FIKSASI KARBONDIOKSIDA PADA TANAMAN C3, C4 DAN CAM...
• Inilah cara hacking facebook paling mudah yang pe...
• Gandum adalah sumber pangan yang sangat baik, say...
• जेजरिंग pertemanan
• BESARAN DAN SATUAN. Fisika adalah ilmu pengetahua...
• K ecap merupakan ekstrak dari fermentasi kedelai y...
• Situs jejaring sosial merupakan situs yang mengika...

Mengenai Saya

Blogger mane

Saya kuliah di USU anak ITP'07... Saya menyukai IT end trPaksa Menguasai Ilmu Pangan.. Tapi Tak Pa lah.. Jalani hidup dengan Biasa z..

Lihat profil lengkapku

Minggu, 21 Februari 2010

FIKSASI KARBONDIOKSIDA PADA TANAMAN C₃, C₄ DAN CAM

Fiksasi karbondioksida

Melvin Calvin bersama beberapa peneliti pada universitas calivornia berhasil mengidentivikasi produk awal dari fiksasi CO_2. 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.Dalam spesies tumbuhan tertentu, ada cara lain fiksasi karbon yang meminimumkan fotorespirasi. Dua adaptasi fotosintetik yang paling penting ini ialah fotosintesis C₄ dan CAM

Tumbuhan C₄

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 tumbuihan C-4 terdapat pembagian tugas antara 2 jenis sel fotosintetik, yakni :

1. sel mesofil
2. 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।

Tumbuhan CAM

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.

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis :

A. faktor genetik

yang di dalamnya meliputi :

¨ perbedaan antara spesies.

yaitu perbedaan antara spesies C_3, C_4, dan CAM.

¨ Pengaruh umur daun.

Umur daun akan mempengaruhi laju fotosintesis. Kemampuan daun untuk berfotosintesis meningkat pada awal perkembangan daun, tetapi kemudian mulai turun, kadang sebelum daun tersebut berkembang penuh.

¨ Pengaruh laju translokasi fotosintat

faktor lain yang dapat mempengaruhi laju fotosintesis adalah laju translokasi fotosintat dari daun ke organ-organ penampung yang berfungsi sebagai limbung (sink). Perlakuan pemotongan organ seperti umbi, biji, atau buah yang sedang membesar dapat menghambat laju fotosintesis untuk beberapa hari, terutama untuk daun yang berdekatan dengan organ yang dibuang tersebut. Hambatan terhadap laju fotosintesis ini disebabkan karena hasil fotosintesis yang tertimbun pada daun tidak dapat di translokasikan ke organ yang telah dibuang tersebut.

B. faktor lingkungan

¨ Ketersediaan air

Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

¨ Ketersediaan CO₂

CO₂ merupakan bahan baku sintesis karbohidrat. Karena itu, jika keurangan CO₂ akan menyebabkan penurunan laju fotosintesis. Sedangkan peningkatan konsentrasi CO₂ akan secara konsisten memacu laju fotosintesis.

¨ Pengaruh cahaya.

Laju fotosintesis akan meningkat pada intensitas cahaya meningkat hanya apabila diimbangi kenaikan kadar CO2, yaitu sekitar tengah hari, yakni pada saat intensitas cahaya mencapai puncaknya. Demikian sebaliknya. Penutupan cahaya matahari oleh awan juga akan mengurangi laju fotosintesis.

¨ Pengaruh suhu

Enzim-enzim yangbekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.