Materi Kloroplas dan Reaksinya (Reaksi Terang dan Gelap)

About chloroplast content

1. Kloroplas Dina Dyah Saputri , M.Si

2. Dimanakah letak kloroplas ? Sel tumbuhan Sel hewan ..?

3. Struktur kloroplas

4. Struktur kloroplas membran ganda : membran luar & membran dalam Mengandung klorofil , yaitu pigmen fotosintetik yang memberikan warna hijau pada kebanyakan tumbuhan . Tilakoid : sistem membran dalam kloroplas ( tempat terjadinya reaksi terang ). Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma Grana: kumpulan tilakoid dalam kloroplas Stroma : daerah cair antara tilakoid dan membran dalam tempat terjadi siklus Calvin Kloroplas berperan sebagai organel untuk menghasilkan energi melalui proses fotosintesis Chloroplast Mesophyll 5 µm Outer membrane Intermembrane space Inner membrane Thylakoid space Thylakoid Granum Stroma 1 µm

5. Umumnya berbentuk lensa Kloroplas merupakan organel berukuran kecil seperti mitokondria Tergantung pada kondisi cahaya , kloroplas dapat bergerak dalam sel Misalnya ke permukaan untuk menangkap lebih banyak cahaya pada kondisi cahaya yang sedikit Mempunyai sistem genetik yang semi otonom , seperti pada mitokondria Materi genetik ini juga direplikasi selama pembelahan sel

6. Kloroplas mempunyai sistem genetik sendiri Diyakini berasal dari ‘Photosynthetic bacteria’ Berupa molekul DNA membentuk lingkaran ( sama dengan pada mitokondria ) Dalam satu organel bisa terdapat lebih dari satu kopi (multiple copies)

7. Jenis - jenis plastida Macam-macam plastida dikelompokkan berdasarkan pigmen : 1. Kloroplas Mengandung klorofil 2. Chromoplast Tidak mengandung klorofil Mengandung caroteoid Menyebabkan warna kuning , oranye , dan merah pada bunga dan buah 3. Leucoplast Merupakan plastida yang tidak berwarna Menyimpan berbagai sumber energi dalam jaringan-jaringan fotosintesis 4. Amyloplast Amyloplast mengandung garula-granula pati yang berukuran besar

8. Fotosintesis

9. Fotosintesis terjadi di kloroplas Daun pada tanaman merupakan tempat utama terjadinya fotosintesis Vein Leaf cross section Mesophyll CO 2 O 2 Stomata

10. Proses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia Melibatkan 2 lintasan metabolik Reaksi terang : mengubah energi matahari menjadi energi seluler . Rx ini juga memberi energi pada carrier (NADPH) Reaksi gelap / siklus calvin : reduksi CO 2 menjadi CH 2 O, serta menghasilkan PGAL ( phosphoglyceraldehyde ) Energi mengalir ke dalam suatu ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkannya dalam bentuk panas

11. Persamaan Fotosintesis Fotosintesis 6CO 2 +12H 2 0 + light  C 6 H 12 6 + 6O 2 + 6 H 2 O Light energy ECOSYSTEM CO 2 + H 2 O Photosynthesis in chloroplasts Cellular respiration in mitochondria Organic molecules + O 2 ATP powers most cellular work Heat energy

12. Fotosintesis – Reaksi Terang

13. Reaksi terang fotosintesis terjadi di tilakoid . Hasilnya : O 2 , NADPH, ATP. Berikut skema panjang gelombang cahaya yang dapat dilihat & digunakan . Termasuk panjang gelombang yang menjalankan fotosintesis Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang Terdapat hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energi Panjang gelombang tinggi maka energi rendah

14. Pigmen - Substansi yang menyerap cahaya tampak - Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi paling sedikit menyerap panjang gelombang hijau Pigmen Klorofil a Klorofil b Karotenoid Karotene Xantofil

15. Klorofil a Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terang Pigmen lain menambahkan energi ke klorofil a Penyerapan cahaya meningkatkan elektron ke orbital energi yang lebih tinggi

16. Klorofil tereksitasi oleh cahaya Saat pigmen menyerap cahaya Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil Excited state Energy of election Heat Photon (fluorescence) Chlorophyll molecule Ground state Photon e –

17. Fotosistem Kumpulan pigmen dan protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron yang tereksitasi Energi yang ditangkap ditransfer antara molekul fotosistem sampai mencapai molekul klorofil pada pusat reaksi

18. Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul Klorofil a Akseptor elektron primer Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer Terdapat fotosistem I dan II Membran tilakoid Terdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan II

19. Aliran elektron Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor elektron primer Kedua jalur Dimulai dengan penangkapan energi foton Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk kemiosmosis Aliran elektron nonsiklik Menggunakan fotosistem II dan I Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron yang didonasikan oleh air Mensintesis ATP dan NADPH Donasi elektron mengkonversi air O 2 dan 2H + Aliran elektron siklik Hanya menggunakan fotosistem I Elektron dari fotosistem I di-recycle Mensintesis ATP

20. Menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen Nonsiklik

21. Aliran siklik Hanya fotosistem I yang digunakan Hanya ATP yang dihasilkan

22. Reaksi terang dan kemiosmosis: Organisasi membran tilakoid LIGHT REACTOR NADP + ADP ATP NADPH CALVIN CYCLE [CH 2 O] (sugar) STROMA (Low H + concentration) Photosystem II LIGHT H 2 O CO 2 Cytochrome complex O 2 H 2 O O 2 1 1 ⁄ 2 2 Photosystem I Light THYLAKOID SPACE (High H + concentration) STROMA (Low H + concentration) Thylakoid membrane ATP synthase Pq Pc Fd NADP + reductase NADPH + H + NADP + + 2H + To Calvin cycle ADP P ATP 3 H + 2 H + +2 H + 2 H +

23. TAMBAHAN Spektrum aksi fotosintesis Ditunjukkan oleh Theodor W. Engelmann 400 500 600 700 Aerobic bacteria Filament of alga Engelmann‘s experiment. Tahun 1883, Theodor W. Engelmann menyinari alga filamen dengan cahaya yang telah dilewatkan ke prisma, sehingga segmen yang berbeda dari alga mendapat panjang gelombang yang berbeda. Digunakan bakteri aerob yang terkonsentrasi dekan sumber oksigen untuk menentukan segmen alga yang paling banyak mengeluarkan O2. Bakteri berkumpul dalam jumlah besar disekitar alga yang mendapat cahaya biru-violet dan merah. cahaya biru-violet dan merah paling efektif dalam fotosintesis

24. Fotosintesis – Reaksi Gelap ( Siklus Calvin)

25. Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO 2 menjadi gula Siklus calvin Terjadi di stroma Siklus Calvin memiliki 3 tahap Fiksasi karbon Reduksi Regenerasi akseptor CO 2 Hasil : glukosa (yang diproses oleh CO 2 , ATP, NADPH)

26. Siklus Calvin Dimulai dari CO 2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3-phosphate Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul Tiga tahap Fiksasi karbon Reduksi CO 2 Regenerasi RuBP

27. 1. Sebuah molekul CO 2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C ( ribulose bisphosphate atau RuBP ). Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase ( Rubisco ). Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate

28. 2. Tiap molekul 3-phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate ( fosforilasi ATP ) NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate

29. 3. Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBP Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP

30. Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasi dengan cara menggabungkan CO 2 ke dalam senyawa empat karbon di sel mesofil Senyawa empat karbon tersebut Dieksport ke sel berkas pembuluh , dimana CO 2 dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin Tanaman C4

31. Anatomi daun C 4 dan jalur C 4 CO 2 Mesophyll cell Bundle- sheath cell Vein (vascular tissue) Photosynthetic cells of C 4 plant leaf Stoma Mesophyll cell C 4 leaf anatomy PEP carboxylase Oxaloacetate (4 C) PEP (3 C) Malate (4 C) ADP ATP Bundle- Sheath cell CO 2 Pyruate (3 C) CALVIN CYCLE Sugar Vascular tissue CO 2

32. Tanaman CAM Membuka stomatanya pada malam hari, menggabungkan CO 2 ke dalam asam organik Selama siang hari, stomata tertutup CO 2 dilepaskan dari asam organik untuk digunakan dalam siklus Calvin

33. Jalur CAM mirip dengan jalur C 4 Spatial separation of steps. In C 4 plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in different types of cells. (a) Temporal separation of steps. In CAM plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in the same cells at different times. (b) Pineapple Sugarcane Bundle- sheath cell Mesophyll Cell Organic acid CALVIN CYCLE Sugar CO 2 CO 2 Organic acid CALVIN CYCLE Sugar C 4 CAM CO 2 incorporated into four-carbon organic acids (carbon fixation) Night Day 1 2 Organic acids release CO 2 to Calvin cycle

34. Tugas Kelompok 1. Buat tabel perbedaan tanaman C3, C4, dan CAM! 2. Buatlah ilustrasi mekanisme fotosintesis bagi tanaman C3, C4, dan CAM ( gambar / skema dan ditampilkan dalam bentuk tabel ) Nb: silahkan buat kelompok t erdiri 4 orang/kelp.