Makalah Reaksi Terang [PDF]

Citation preview

MAKALAH PRAKTIKUM BIOLOGI REAKSI TERANG PROSES REAKSI TERANG



Oleh : Kelas: E Kelompok :2 GERALDO



200110150140



INDAH PERMATA BENA



200110150190



JB KRISTIADI



200110150288



LIKA VIDIA NANDINI



200110150135



MUHAMMAD YUSRO



200110150282



REZA NURUL H



200110150131



WIDYA PERMATA SARI



LABORATORIUM



200110150122



PRODUKSI TERNAK UNGGAS FAKULTAS PETERNAKAN



UNIVERSITAS PADJADJARAN SUMEDANG 2015



BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Fotosintesis merupakan proses penyusunan atau pembentukan senyawa organik (glukosa) dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alam adalah matahari.Namun tidak semua organisme mampu secara langsung menggunakannya.Hanya golongan tumbuhan dan beberapa jenis



bakteri



saja



memanfaatkannya



yang untuk



mampu



menyerap



fotosintesis.Melalui



energi



matahari



fotosintesis,



dan



tumbuhan



menyusun zat makanan yaitu karbohidrat (pati / gula).Karena kemampuan menyusun makanannya sendiri inilah, tumbuhan disebut organisme autotrof. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon dioksida, dan air serta bantuan energi cahaya matahari.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 dan suhu). Tahap pertama dari sistem fotosintesis adalah reaksi terang, yang sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari.Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara.Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase).Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.



Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas .Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana. Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi



siklik



dan



fosforilasi



nonsiklik.Fosforilasi



adalah



reaksi



penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik untuk membentuk senyawa fosfat organik.Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya, fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi.Dan untuk mengetahui lebih jelas tentang reaksi terang maka dibuatlah makalah ini.



1.2. Identifikasi Masalah 1.2.1. Apa definisi reaksi terang? 1.2.2. Bagaimana proses terjadinya reaksi terang ? 1.2.3. Apa itu Fotofosforilasi Siklik? 1.2.4. Apa itu Fotofosforilasi Non-Siklik?



1.3. Maksud dan Tujuan 1.3.1.



Untuk mengetahui definisi dari reaksi terang



1.3.2. Untuk mengetahui bagaimana proses terjadinya reaksi terang 1.3.3. Untuk mengetahui fotofosforilasi siklik. 1.3.4. Untuk mengetahui fotofosforilasi non-siklik.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.



Definisi Reaksi Terang Reaksi terang adalah suatu reaksi yang tidak tergantung pada suhu,tetapi tergantung pada cahaya (foton).Reaksi terang merupakan proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air.Reaksi terang merupakan salah satu langkah dalam fotosintesis mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Reaksi terang fotosintesis terjadi di membran tilakoid kloroplas tepatnya pada grana , terdapat pigmen klorofil yang bersama protein organik yang lebih kecil lainnya disebut fotosistem. Setiap fotosistem memiliki pengumpul cahaya yang disebut dengan kompleks antena yang tersusun atas beberapa ratus klorofil a, klorofil b, dan molekul karotenoid.Fungsi kompleks antena untuk membantu fotosistem menerima cahaya dengan spektrum yang luas. Ketika kompleks antena menyerap foton, maka energi foton akan disalurkan dari molekul pigmen yang satu ke molekul pigmen yang lain hingga sampai pada klorofil a tertentu pada fotosistem yang disebut pusat reaksi.(Fadilah muhiyatul,2012:33-34)



2.2.



Proses Reaksi Terang Proses reaksi terang diawali dengan penemuan bahwa Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri



fotosintetik, selain sianobakteri,



menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.Proses yang utama yaitu penangkapan foton oleh pigmen



sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna



biru



(400-450



nanometer)



dan



merah



(650-700



nanometer)



dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis. Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti.Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan klorofil.Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen. Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron



yang



akhirnya



(Kimball,1994:185-189)



mereduksi



NADP



menjadi



NADPH.



2.3.



Fotofosforilasi Siklik Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I yang artinya pada fotosistem ini menghasilkan ATP. Fotosistem I atau Photosistem I (PS I ) ini disebut Fotosistem Siklik. Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan berakhir di fotosistem I. Perangkat fotosistem I ini special untuk menangkap foton dengan panjang gelombang 700 (P700). Proses Fotofosforilasi Siklik Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari membuat elektronelektron di P700 tereksitasi (menjadi aktif karena rangsangan dari luar), dan keluar menuju akseptor elektron primer kemudian menuju rantai transpor elektron. Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya.. Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi



hidrogen



bersama-sama



elektron.



Rantai



transpor



ini



menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H + melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian menghasilkan ATP.Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya.Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organisme fotoautotrof. Tetapi proses-proses ini benar-benar siklik,karena tidak diperlukan sumber elektron dari luar sepertinya fotosel pada meteran cahaya maka fotosistem I



hanyalah menggunakan cahaya untuk menciptakan aliran arus. Satu-satunya perbedaan ialah bahwa arus itu bukannya dipakai untuk menggerakan pada meteran cahaya melainkan kloroplas itu menggunkannya untuk mensintesis ATP.(Kimball,1994:191-192) 2.4.



Fotofosforilasi Non Siklik



Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II.Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II. Proses Fotofosforilasi Non Siklik Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-. Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II, sementara ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas. Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer. Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi. Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700.Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z". Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP. Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari. Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya sampai di ujung rantai



transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air. Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi: NADP+ + H+ + 2e- —>NADPH NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi CalvinBenson, atau reaksi gelap. 3.



BAB III PEMBAHASAN



3.1.



Reaksi Terang Fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan senyawa organik (glukosa) dengan menggunakan energy cahaya atau foton.



Fotosintesis



dibedakan menjadi 2 tahapan yaitu Reaksi cahaya(reaksi terang) dan reaksi gelap. Tahapan pertama fotosintesis adalah reaksi terang. Reaksi terang merupakan suatu reaksi yang tidak bergantung pada suhu namun bergantung pada cahaya atau foton(matahari). Pada reaksi terang oksigen yang dikeluarkan oleh sel tumbuhan sebagai hasil samping molekul air diuraikan menjadi hydrogen dan oksigen dengan bantuan energi cahaya matahari. Hasil akhir reaksi terang berupa: a. Hydrogen dalam bentuk molekul NADPH2 b. Karbondioksida c. Energy (dari cahaya) dalam bentuk ATP untuk sintesis glukosa



3.2 Tahap-Tahap Reaksi Terang Sebelumnya kita sudah memaparkan proses reaksi terang.oleh karena itu agar lebih mudah memahami tentang reaksi terang. Berikut ini tahapan- tahapan reaksi terang: 



Tahap pertama dari sistem fotosintesis adalah reaksi terang







Reaksi ini memerlukan molekul air







Reaksi ini bergantung kepada ketersediaan sinar matahari.







Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.







Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu







Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600



nanometer).



Cahaya



hijau



ini



akan



dipantulkan



dan



ditangkapoleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. 



Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.







Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi







Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem







Dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I.







fotosistem I dan II sebagai sistem pembawa elektron







Fotosistem terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP sintase.







Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer,







sedangkan fotosistem I 700 nanometer.







Kedua fotosistemini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.







Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II(P.680)







Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron.







Energi



dari



elektron



ini



digunakan



untuk



fotofosforilasi



yang



menghasilkan ATP , satuan pertukaran energi dalam sel. 



Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti.







Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil.







Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.







Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida







Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH







Jadi P 700 ( Photosistem I ) menhasilkan NADPH2 , sedang Phoyosistem II (P 680) menghasilkan Oksigen dan ATP







Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH2.







ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam reaksi gelap







Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas.







Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana



3.3 Fotofosforilasi Siklik Telah kita ketahui bahwa fotofoslirasi siklik hanya melibakan satu fotosistem



Berikut adalah tahapan-tahapan dalam Fotofosforilasi Siklik secara sistematis : • Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari,membuat elektron-elektron di P700 menjadi aktif karenarangsangan dari luar • elektron yang terbentuk itu kemudian keluar menuju akseptorelektron primer kemudian menuju rantai transpor elektron. • Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron,P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapatmelaksanakan fungsinya. • Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptorlain, selalu terjadi transformasi hidrogen bersama-sama elektronpada fotosistem P 700 itu • Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H+ melewati membran, yang kemudianmenghasilkan gradien konsentrasi yang dapat digunakan untukmenggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yangkemudian menghasilkan ATP • Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengankembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapatkembali melaksanakan fungsinya lagi • Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan jugaterjadi pada semua organisme fotoautotrof



3.4 Fotofosforilasi Nonsiklik Fotofoslirasi Nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda Berikut ini tahapan-tahapan fotofosfolirasi Nonsiklik:



• Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H++ 1/2O2+ 2e-. • Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II • Sedang ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain • O2 akan dilepaskan ke udara bebas. • Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada diP680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektronprimer. • Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensielektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasilpenguraian air tadi. • Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron,yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon,komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai difotosistem I, tepatnya di P700. • Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z". •



Sepanjang



perjalanan



di



rantai



transpor,



dua



elektron



tersebutmengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP,yang kemudian menghasilkanATP .• Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapatpasokan tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari. • Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin,dan akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana duaelektron tersebut telah ditunggu oleh NADP+ dan H+, yangberasal dari penguraian air. • Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADPreduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebutmenjalani suatu reaksi:



NADP++H++2e-—>NADPH • NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalamreaksi CalvinBenson, atau reaksi gelap.



IV KESIMPULAN Fotosintesis merupakan proses penyusunan atau pembentukan senyawa organik (glukosa) dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alam adalah matahari. Proses fotosintesis terbagi 2 yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang adalah suatu reaksi yang tidak tergantung pada suhu,tetapi tergantung pada cahaya (foton).Reaksi terang merupakan proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.



Proses reaksi terang yaitu penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). , cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. , membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP. Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I yang artinya pada fotosistem ini menghasilkan ATP. Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II.



DAFTAR PUSTAKA



Fadillah,Muhyiatul.2012.Modul Biologi Umum.Padang:Press UNP Kimbal,jhon.1994.Biologi jilid.Jakarta:Erlangga