Selamat datang di Ruang Belajar Biologi MA ARIFAH
Tujuan Pembelajran
Menjelaskan tahapan fotosintesis
Menganalisis proses proses biokimia dalam proses fotosintesis
Petunjuk Pembelajaran:
Bacalah materi tentang fotosintesis melalui modul metabolisme hal
selanjutnya silahkan menyimak video pembelahan sel melalui link ini
Selanjutnya kerjakana latihan berikut ini, malalui tautan ini
Fotosintesis adalah proses pengubahan senyawa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dibantu oleh cahaya matahari yang diserap oleh klorofil sehingga menghasilkan senyawa glukosa (C6H12O6). Glukosa yang dihasilkan selain digunakan langsung oleh tumbuhan juga akan disimpan dalam bentuk makanan (buah).
Tahapan Reaksi Terang Fotosintesis (non siklik dan siklik)
Ada tiga tahapan yang berlangsung pada reaksi terang. Tahapan itu adalah sebagai berikut.
Aktivasi klorofil diawali dengan penangkapan foton dari cahaya matahari oleh klorofil. Hal itu akan memicu pelepasan elektron (eksitasi) dari klorofil. Akibatnya, klorofil menjadi tidak stabil.
Fotolisis air merupakan proses pecahnya molekul air oleh elektron yang berasal dari fotosistem II. Pemecahan ini menghasilkan terbentuknya ion H+, elektron, dan O2. Untuk O2 selanjutnya akan dilepaskan ke udara.
Suatu rantai transpor elektron yang melibatkan fotosistem I dan fotosistem II disebut sebagai sistem transpor elektron siklik dan nonsiklik. Kedua sistem transpor ini akan menghasilkan ATP dan ADP. Sistem transpor elektron siklik dan nonsiklik biasa disebut fotofosforilasi siklik dan nonsiklik. Untuk pembahasan masing-masing transpor elektron, simak ulasan berikut:
a. Transpor elektron siklik
Transpor elektron siklik diawali dengan terangkutnya P700 oleh beberapa akseptor dan kembali lagi ke P700. Itulah mengapa, proses ini hanya melibatkan fotosistem I. Transpor elektron siklik menghasilkan ATP. Adapun serangkaian proses yang terjadi dalam transpor elektron siklik adalah sebagai berikut.
Fotosistem I menerima cahaya, sehingga elektron di dalamnya mengalami eksitasi. Proses ini dikenal sebagai aktivasi klorofil.
Elektron dari P700 ditransfer ke akseptor elektron, lalu kembali lagi ke P700. Proses ini dikenal sebagai transpor elektron.
Elektron dari akseptor masuk ke dalam kompleks sitokrom. Masuknya elektron ke dalam kompleks sitokrom ini mengakibatkan peningkatan energi, sehingga mampu mengubah ADP menjadi ATP.
b. Transpor elektron nonsiklik
Pada transpor elektron nonsiklik, fotosistem yang dilibatkan adalah fotosistem I dan fotosistem II. Elektron dari P680 diangkut melalui beberapa akseptor menuju P700. Namun, elektron tidak akan kembali, sehingga prosesnya dikenal sebagai nonsiklik.
Transpor elektron nonsiklik menghasilkan oksigen (O2), ATP, dan NADPH. Adapun serangkaian proses yang terjadi pada transpor elektron nonsiklik adalah sebagai berikut.
Fotosistem II menerima energi dalam bentuk cahaya, sehingga elektron di dalamnya mengalami eksitasi. Proses ini dikenal sebagai aktivasi klorofil.
Elektron dari fotosistem II mampu memecahkan molekul air, sehingga dihasilkan ion H+, O2, dan elektron. Proses ini dikenal sebagai fotolisis air.
Elektron dari P680 ditransfer menuju P700 melalui beberapa akseptor.
Elektron dari akseptor elektron masuk ke dalam komplek sitokrom, sehingga terbentuk ATP. Tidak hanya itu, elektron dari akseptor elektron juga akan diterima oleh NADP. Oleh karena NADP mengikat ion H+ hasil dari fotolisis air, maka NADP berubah menjadi NADPH.
Reaksi Gelap (Siklus Calvin)
Berdasarkan informasi dari buku Biologi Sel tulisan Hafidha Asni Akmalia, dkk. (2020), siklus calvin terbagi menjadi beberapa tahapan, antara lain:
1. Fiksasi
Pada tahapan ini, CO2 dalam stroma akan diikatkan ke molekul organik ribulosa bifosfat dengan bantuan enzim ribulosa bifosfat karboksilase-oksidase.
Enzim ini juga mampu mengikat O2, apalagi jika konsentrasi O2 tinggi yang selanjutkan akan terjadi proses fotorespirasi. Fotorespirasi sendiri dinilai sebagai bentuk inefisiensi energi yang terjadi pada tumbuhan C3.
2. Reduksi
Energi (ATP dan NADPH) yang diproduksi dari reaksi terang fotosintesis dipakai untuk mereduksi enam molekul 3-PGA menjadi 6 gliseraldehida 3-fosfat (G3P). Setiap molekul akan mendapat gugus fosfat dari ATP dan membentuk 1,3-bifosfogliserat.
Kemudian, 1,3-bifosfogliserat itu akan menerima elektron dari NADPH, sehingga tereduksi menjadi gliseraldehida 3-fosfat. Jadi, untuk 3 molekul CO2 yang memasuki siklus calvin akan menghasilkan 6 G3P.
3. Regenerasi
Dalam tahapan ini, hanya ada satu molekul G3P yang meninggalkan siklus calvin dan dikirim ke sitoplasma untuk digunakan dalam pembentukan senyawa lain yang diperlukan oleh tanaman.
Lima molekul G3P yang tersisa ini tetap berada dalam siklus dan dipakai untuk meregenerasi RuBP kembali. Proses regenerasi RuBP ini memerlukan tiga molekul ATP.
Modul :
PPT
Video
TRANSPIRASI DAN PERTUKARAN GAS
Bagaimana mekanisme transpirasi pada tumbuhan?
Proses transpirasi dimulai dari absorbs air tanah oleh akar tanaman yang kemudian ditransport melalui batang menuju daun dan dilepaskan (transpired) sebagai uap air ke atmosfir. Laju transpirasi dipengaruhi oleh faktor karakter vegetasi, karakter tanah, lingkungan serta pola budidaya tanaman.
Terjadi dimana transpirasi?
Sebagian besar transpirasi berlangsung melalui stomata sedang melalui kutikula daun dalam jumlah yang lebih sedikit. Transpirasi terjadi pada saat tumbuhan membuka stomatanya untuk mengambil karbon dioksida dari udara untuk berfotosintesis.
Transpirasi dipengaruhi banyak faktor, baik faktor dalam maupun luar. Faktor dalam antara lain besar kecilnya daun, tebal tipisnya daun, berlapis lilin atau tidaknya permukaan daun, banyak sedikitnya bulu pada permukaan daun, banyak sedikitnya stomata, bentuk dan letak. stomata. Sedangkan faktor luar antara lain kelembapan, suhu, cahaya, angin, dan kandungan air. Lebih lanjut dikatakan semakin banyak jumlah daun maka semakin banyak jumlah stomata, sehingga semakin besar transpirasinya (Gardner dalam Papuangan 2014). Luas daun pada tumbuhan berpengaruh terhadap laju transpirasi. Hal ini karena daun yang luas memiliki jumlah stomata yang banyak, sehingga mengakibatkantingginya laju transpirasi (Loveless dalam Papuangan 2014).
Faktor yang mempengaruhi transpirasi :
Menurut Gardner (1991), faktor Internal yang mempengaruhi trasnpirasi adalah:
1. Penutupan Stomata
Dengan terbukanya stomata lebih lebar, air yang hilang lebih banyak tetapi peningkatan kehilangan air lebih sedikit untuk masing-masing satuan penambahan pelebaran stomata. Banyak faktor yang mempengaruhi pembukaan dan penutupan stomata, yang paling berpengaruh adalah tingkat cahaya dan kelembaban. Pada sebagian besar tanaman, cahaya menyebabkan stomata membuka. Pada tingkat kelembaban dalam daun yang rendah, sel-sel pengawal kehilangan turgornya mengakibatkan penutupan stomata.
2. Jumlah dan Ukuran Stomata
Kebanyakan daun tanaman yang produktif mempunyai banyak stomata pada kedua sisi daunnya. Jumlah dan ukuran stomata yang dipengaruhi oleh genotip dan lingkungan.
3. Jumlah Daun
Makin luas daerah permukaan daun, makin besar transpirasi.
4. Penggulungan atau Pelipatan Daun
Banyak tanaman yang mempunyai mekanisme dalam daun yang menguntungkan pengurangan transpirasi apabila perairan terbatas.
Sedangkan menurut Dwijoseputro (1980), faktor eksternal yang mempengaruhi transpirasi adalah :
1. Kelembaban
Pada hari cerah udara tidak banyak mengandung uap air. Di dalam keadaan yang demikian itu, tekanan uap di dalam daun jauh lebih tinggi dari pada tekanan uap di luar daun, atau dengan kata lain ruang di dalam daun itu jauh lebih penuh akan uap air dari pada udara di luar daun, jadi molekul-molekul air berdifusi dari konsentrasi yang tinggi (di dalam daun) ke konsentrasi yang rendah (di luar daun). Sebaliknya, jika pada suatu hari di uadara banyak awan maka kebasahan antara bumi dengan awan itu sangat tinggi. Dengan demikian maka perbedaan kebasahan udara didalam dan di luar daun tidak jauh berbeda; keadaan yang demikian ini tidak melancarkan berdifusinya uap air dari dalam daun ke luar daun. Kesimpulannya ialah, udara yang basah menghambat transpirasi, sedang udara yang kering melancarkan transpirasi. Bila daun mempunyai kandungan air yang cukup dan stomata terbuka, maka laju transpirasi bergantung pada selisih antara konsentrasi molekul uap air di dalam rongga antar sel di daun dengan konsentrasi mulekul uap air di udara.
2. Temperatur
Pengaruh temperatur terhadap transpirasi daun dapat pula ditinjau dari sudut lain, yaitu di dalam hubungannya dengan tekanan uap air di dalam daun dan tekanan uapair di luar daun. Kenaikan temperatur menambah tekanan uap di dalam daun. Kenaikan temperatur itu sudah tentu juga menambah tekanan uap di luar daun, akan tetapi berhubung udara di luar daun itu tidak didalam ruang yang terbatas maka tekanan uap tidak akan setinggi tekanan uap yang terkurung di dalam daun. Akibat dari pada perbedaan tekanan ini, maka uap air mudah berdifusi dari dalam daun ke udara bebas. Kenaikan suhu dari 180 sampai 200 F cenderung untuk meningkatkan penguapan air sebesar dua kali. Dalam hal ini akan sangat mempengaruhi tekanan turgor daun dan secara otomatis mempengaruhi pembukaan stomata.
3. Sinar matahari
Sinar matahari menyebabkan membukanya stoma dan gelap menyebabkan menutupnya stoma, jadi banyak sinar berarti juga mempergiat transpirasi. Karena sinar itu juga mengandung panas (terutama siar infra-merah), maka banyak sinar berarti juga menambah panas, dengan demikian menaikkan temperatur. Kenaikan temperatur sampai pada suatu batas yang tertentu menyebabkan melebarnya stoma dan dengan demikian memperbesar transpirasi. Cahaya mempengaruhi laju transpirasi melalui dua cara pertama cahaya akan mempengaruhi suhu daun sehingga dapat mempengaruhi aktifitas transpirasi dan yang kedua dapat mempengaruhi transpirasi melalui pengaruhnya terhadap buka-tutupnya stomata (Salisbury & Ross, 1995). Berdasarkan hasil pengamatan dapat dilihat bahwa tanaman yang di simpan di tempat terkena cahaya matahari penguapan airnya lebih besar dibandingkan dengan tanaman yang di simpan di tempat yang tidak terkena cahya matahari (teduh). Hal itu membuktikan bahwa sinar matahari benar-benar mempengaruhi laju transpirasi.