Anabolisme Karbohidrat.docx

Makalah Anabolisme Karbohidrat

Disusun oleh : Anggi Desinovriani Ritonga Akromatulkhoir Siti Hawa Hasibuan Meilani Kiki Ardiansyah Wando

Kelas XII

Madrasah Aliyah Swasta Budaya Tahun Pelajaran 2018/2019 0

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Anabolisme adalah reaksi pembentukan molekul sederhana menjadi molekul yang kompleks. Reaksi anabolisme merupakan peristiwa sintesis atau penyusunan sehingga memerlukan energi, dan dibentuk reaksi endergonik. Contoh reaksi anabolisme di antaranya adalah fotosintesis atau sintesis karbohidrat dengan bantuan energi cahaya matahari, kemosintesis dengan bantuan energi kimia. 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 (tidak kelihatan). 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 anabolisme ini membutuhkan energi dari luar. Energiyang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energy kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk. Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, adalah aktivasi senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energy kimia dikenal dengan kemosintesis. Hasil-hasil anabolisme berguna dalam fungsi yang esensial. Hasil-hasil tersebut misalnya glikogen dan protein sebagai bahan bakardalam tubuh, asam nukleat untuk pengkopian informasi genetik. Protein, lipid, dan karbohidrat menyusun struktur tubuh makhluk hidup, baik intraselular maupun ekstraselular. Bila sintesis bahan-bahan ini lebih cepat dari perombakannya, maka organisme akan tumbuh. Anabolisme karbohidrat 1

merupakan serangkaian reaksi kimia yang substrat awalnya adalah molekul kecil dan produk akhirnya adalah molekul besar atau dengan kata lain reaksi yang bertujuan untuk penyusunan atau sintesis molekul. Mahasiswa Pedidikan IPA memiliki tuntutan untuk dapat memahami anabolisme karbohidrat sebagai konsekuensi atas bidang ilmunya. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini kami menulis makalah tentang anabolisme karbohidrat dengan harapan kami dapat memahami proses anabolisme secara mendalam.

1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah dari makalah ini adalah: a. Apa pengertian anabolisme karbohidrat? b. Bagaimana pengertian, perangkat dan tahapan fotosintesis? c. Bagaimana pengertian dan tahapan kemosintesis? d. Bagaimana fotorespirasi dan adaptasinya oleh tumbuhan C4 dan CAM? 1.3. Tujuan Penulisan Tujuan dari makalah ini adalah untuk mendeskripsikan: a. Pengertian anabolisme karbohidrat. b. Pengertian, perangkat dan tahapan fotosintesis. c. Pengertian dan tahapan kemosintesis. d. Fotorespirasi dan adaptasinya oleh tumbuhan C4 dan CAM.

2

BAB II ISI

2.1 Pengertian Anabolisme Karbohidrat Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa organic sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Proses ini membutuhkan energy dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energy kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk. Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, adalah aktivasi senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan precursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal dengan kemosintesis. Hasilhasil anabolisme berguna dalam fungsi yang esensial. Hasil-hasil tersebut misalnya glikogen dan protein sebagai bahan bakar dalam tubuh, asam nukleat untuk pengkopian informasi genetik. Protein, lipid, dan karbohidrat menyusun struktur tubuh makhluk hidup, baik intraselular maupun ekstraselular. Bila sintesis bahanbahan ini lebih cepat dari perombakannya, maka organisme akan tumbuh. 2.2 Pengertian, Perangkat Dan Tahapan Fotosintesis 2.2.1 Pengertian Fotosintesis Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu 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. Daun tempat berlangsungnya fotosintesis. Proses fotosintesis tidak 3

dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun. Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari. Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang. Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli. Di dalam stroma juga terdapat lamella-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid. Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitaminvitamin, dan juga ionion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu). Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid. Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem. Struktur kloroplas: 1. membran luar 2. ruang antar membrane 3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop) 4. Stroma 4

5. lumen tilakoid (inside of thylakoid) 6. membran tilakoid 7. granum (kumpulan tilakoid) 8. tilakoid (lamella) 9. Pati 10. Ribosom 11. DNA plastid 12. Plastoglobula Secara garis besar, reaksi fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:

Pada beberapa aspek, proses fotosintesis dapat dikatakan sebagai kebalikan proses respirasi seluler. Fotosintesis membentuk glukosa dan menggunakan energi matahari, sedangkan respirasi memecah glukosa untuk menghasilkan energi.

Ilustrasi hubungan fotosintesis dan respirasi sel. Fotosintesis terjadi di kloroplas dan menghasilkan karbohidrat. Adapun respirasi sel terjadi di mitokondria untuk menghasilkan energi.

2.2.2 Perangkat Fotosintesis Perangkat fotosintesis terdiri atas kloroplas, cahaya matahari dan klorofil. a) Kloroplas Seluruh bagian dari tumbuhan, termasuk batang dan buah, memiliki kloroplas. Akan tetapi, daun merupakan tempat utama berlangsungnya fotosintesis pada tumbuhan. Warna pada daun disebabkan adanya klorofil, pigmen berwarna hijau yang terletak di dalam kloroplas. Klorofil dapat menyerap energi cahaya yang berguna dalam sintesis molekul makanan pada tumbuhan. Kloroplas banyak ditemukan pada mesofil. Setiap sel mesofil dapat mengandung 10 hingga 100 butir kloroplas. Kloroplas sebagai tempat klorofil berada, merupakan organel utama dalam proses fotosintesis. Jika dilihat menggunakan mikroskop SEM (Scanning Electrone Microscope), dapat diketahui bentuk kloroplas yang berlembar-lembar dan dibungkus oleh membran. Bagian di sebelah dalam membran dinamakan stroma, yang berisi enzim-enzim yang diperlukan untuk proses fotosintesis. Di bagian ini, terdapat lembaran-lembaran datar yang 5

saling

berhubungan,

disebut

tilakoid.

Beberapa

tilakoid

bergabung

membentuk suatu tumpukan yang disebut grana.

Seperti halnya respirasi sel, reaksi dari fotosintesis ini merupakan reaksi reduksi dan oksidasi. Reaksi umum yang terjadi pada proses fotosintesis sebagai berikut.

b) Cahaya matahari Sumber energi alami yang digunakan pada fotosintesis adalah cahaya matahari. Cahaya matahari memiliki berbagai spektrum warna. Setiap spektrum warna memiliki panjang gelombang tertentu. Setiap spektrum warna memiliki pengaruh yang berbeda terhadap proses fotosintesis. Sinar yang efektif dalam proses fotosintesis adalah merah, ungu, biru, dan oranye. Sinar hijau tidak efektif dalam fotosintesis. Daun yang terlihat hijau oleh mata karena spektrum warna tersebut dipantulkan oleh pigmen fotosintesis. Sinar infra merah berperan dalam fotosintesis dan berfungsi juga meningkatkan suhu lingkungan.

c) Klorofil Proses fotosintesis terjadi pada pigmen fotosintesis. Tanpa pigmen tersebut, tumbuhan tidak mampu melakukan fotosintesis. Secara keseluruhan, fotosintesis terjadi pada kloroplas yang mengandung pigmen klorofil. Pada tubuh tumbuhan, fotosintesis dapat terjadi pada batang, ranting, dan daun yang mengandung kloroplas. Klorofil merupakan pigmen fotosintesis yang paling utama. Klorofil dapat menyerap cahaya merah, oranye, biru, dan ungu dalam jumlah banyak. Adapun cahaya kuning dan hijau diserap dalam jumlah sedikit. Oleh karena itu, cahaya kuning dan hijau dipantulkan sehingga klorofil tampak berwarna hijau. Terdapat beberapa jenis klorofil, yakni klorofil a, b, c, dan d. Dari semua jenis klorofil tersebut, klorofil a merupakan pigmen yang paling utama dan hampir terdapat disemua tumbuhan yang melakukan fotosintesis. Pada tumbuhan, terdapat dua pusat reaksi fotosintesis yang berbeda, yakni fotosistem

I

dan

fotosistem

II.

Keduanya

dibedakan

berdasarkan

kemampuannya dalam menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang 6

berbeda. Perbedaan kemampuan tersebut disebabkan oleh perbedaan kombinasi antara klorofil a dan klorofil b.

2.2.3 Tahapan Fotosintesis Pada awal abad ke20, para ilmuwan menyadari bahwa fotosintesis dapat dibedakan menjadi dua proses reaksi yang memerlukan cahaya dan reaksi yang tidak memerlukan cahaya. Reaksi yang memerlukan cahaya disebut juga reaksi terang. Reaksi ini secara langsung berhubungan dengan pigmen dan tilakoid di kloroplas. Adapun reaksi yang tidak memerlukan cahaya disebut juga reaksi gelap, terjadi di stroma dan matriks klorofil.

1) Reaksi Terang Proses dari reaksi terang adalah pusat fotosintesis. Pusat reaksi tersusun atas molekul klorofil yang dikelilingi oleh molekul lain yang mampu menerima elektron. Pusat reaksi terang disebut fotosistem yang terdiri atas kompleks protein, klorofil, dan pigmen lain yang menyerap cahaya. Fotosistem ini terdapat di membrane tilakoid. Pada tumbuhan dan alga terdapat dua pusat reaksi yang bekerja secara teratur. Pusat reaksi ini ditemukan karena memiliki penyerapan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Fotosistem I memiliki penyerapan cahaya maksimum 700 nm, karena pada fotosistem I terdapat pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 700 nm (p700). Fotosistem II memiliki penyerapan cahaya maksimum 680 nm dengan pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 680 nm (p680). Meskipun fotosistem I ditemukan lebih dahulu, reaksi transfer elektron berawal dari fotosistem II. Elektron bergerak dari fotosistem II ke fotosistem I. Ketika cahaya matahari (foton) mengenai fososistem II, akan menyebabkan elektronnya tereksitasi (keluar). Elektron ini akan digantikan oleh elektron hasil hidrolisis dari molekul air. Peristiwa pemecahan molekul air pada fotosintesis ini disebut fotolisis. Dapat dilihat bahwa fotolisis menyediakan elektron (e–). Selain itu juga, proses ini menghasilkan oksigen (O2 ) dan pasangan proton bebas (H+) di dalam tilakoid. Pada reaksi inilah sumber oksigen di bumi dihasilkan.Elektron yang dihasilkan akan memasuki sistem transfer elektron. Reaksi transfer elektron ini dapat dibedakan menjadi reaksi nonsiklik dan reaksi siklik.

a. Reaksi Fotosistem I (Siklik) 7

Pada beberapa kasus, terjadi pola pergerakan elektron yang berbeda. Pada fotosistem I (P700), terjadi perputaran elektron yang dihasilkan dan ditangkap oleh akseptor sebagai hasil dari reaksi reduksi dan oksidasi. Elektron yang dieksitasikan oleh P700 akan dipindahkan ke setiap akseptor hingga akhirnya kembali ke sistem P700. Beberapa akseptor elektron yang terlibat dalam fotosistem adalah feredoksin (fd), plastoquinon (pq), sitokrom (cyt), dan plastosianin (pc). Proses ini menghasilkan. ATP sebagai hasil penambahan elektron pada ADP atau dikenal dengan nama fotofosforilasi. Perputaran elektron pada fotosistem I ini disebut sebagai fotofosforilasi siklik. Fotosistem I ini umumnya ditemukan pada bakteri dan mikroorganisme autotrof lainnya. b. Reaksi Fotosistem II (Nonsiklik) Elektron yang tereksitasi dari fotosistem II bergerak melalui rangkaian akseptor elektron, seperti plastoquinon, sitokrom f, dan plastosianin. Pada proses tersebut dilepaskan energi yang ditangkap oleh ADP menjadi ATP. Selanjutnya elektron mencapai fotosistem I. Seperti fotosistem II, fotosistem I

merupakan molekul kompleks yang dapat

melepaskan elektron yang dipicu oleh cahaya matahari. Elektron yang terlepas dari fotosistem I segera digantikan oleh elektron dari fotosistem II. Elektron berenergi tinggi yang dilepaskan fotosistem I akan bergerak melalui rangkaian akseptor elektron baru. Pada akhirnya, elektron tersebut digunakan untuk mereduksi NADP (Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate) menjadi NADPH. Pada reaksi ini, elektron yang dilepas fotosistem I tidak kembali lagi ke fotosistem I. Pembentukan ATP dari reaksi nonsiklik ini disebut juga fotofosforilasi nonsiklik.

Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar, yaitu sebagai berikut

8

2) Reaksi Gelap (Siklus Calvin) Reaksi gelap merupakan langkah selanjutnya setelah reaksi terang. Reaksi ini terjadi di stroma kloroplas. Reaksi terang telah menyediakan energi kimia pada stroma kloroplas dalam bentuk ATP dan NADPH. Energi ini akan digunakan untuk menghasilkan glukosa, yaitu hasil akhir reaksi fotosintesis. Reaksi gelap memerlukan ATP, NADPH, CO2 , rangkaian enzim, serta kofaktor yang dapat ditemukan pada stroma kloroplas. Reaksi ini dijelaskan pertama kali oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson. Oleh karena itu, reaksi ini disebut juga siklus Calvin-Benson. Perhatikan gambar berikut.

a. Fase fiksasi Berdasarkan gambar tersebut, langkah pertama siklus Calvin-Benson adalah fiksasi CO2 dari udara oleh ribulosa bifosfat (RuBP) dengan bantuan enzim rubisko. Fiksasi ini membentuk senyawa beratom C6. Hasil yang tidak stabil tersebut dipecah menjadi 2 senyawa C3 (3fosfogliserat). Oleh karena itu, setiap 3 molekul CO2 yang masuk akan menghasilkan enam molekul 3fosfogliserat. b. Fase reduksi Pada fase reduksi, NADPH mereduksi 3fosfogliserat menjadi 3fosfogliseraldehid (G3P) dengan bantuan ATP. Untuk membuat 1 molekul G3P, siklus tersebut memerlukan atom karbon dari tiga molekul CO2. Sebenarnya siklus ini mengambil satu karbon setiap satu siklusnya. Namun pada awal reaksi, digunakan 3 molekul CO2 sehingga satu siklus reaksi ini menghasilkan 1 molekul G3P utuh. c. Pelepasan satu molekul G3P Lima molekul G3P dari langkah kedua tetap berada dalam siklus. Satu molekul G3P yang dilepaskan dari siklus merupakan hasil bersih fotosintesis. Sel tumbuhan menggunakan dua molekul G3P untuk membentuk satu molekul glukosa. d. Fase regenerasi RuBP Rangkaian reaksi kimia menggunakan energi ATP untuk menyusun kembali atom pada lima molekul G3P (total 15 atom C). Hal tersebut untuk membentuk tiga molekul RuBP yang akan digunakan kembali dalam siklus Calvin-Benson. 2.3 Pengertian Dan Tahapan Kemosintesis 2.3.1 Pengertian Kemosintesis Pada proses anabolisme bukan hanya fotosintesis, selain fotosistesis dalam proses anabolisme ada proses kemosintesis. Kemosintesis adalah konversi biologis satu molekul karbon atau lebih (biasanya karbon dioksida atau metana), 9

senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya gas hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi, daripada cahaya matahari, seperti pada fotosintesis. Dalam penjelasan yang lebih sederhana, kemosintesis adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan pada reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi oksidasi. Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof. Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme, mikroorganisme yang dapr melakukan kemosintesis diantaranya yaitu bakteri nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi, bakteri hidrogen, bakteri metana. 2.3.2 Tahapan Kemosintesis Setelah tahu penngertian dari kemosintesis, pada sub-bab ini akan dibahas mengenai tahapan kemosintesis. Kemosintesis memiliki tahapan umum dalam prosesnya, tahapan kemosintesis secara umum dapat digambarkan melalui gambar dibawah ini

Gambar 2.11 Pola Umum Reaksi Kemosintesis

Pada proses kemosintesis sumber karbon untuk kemosintesis berasal dari CO2 sedangkan bahan baku organik adalah air dan karbondioksida dan sumber energi dari reaksi kimia bukan dari cahaya. Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diserap dari lingkungan, seperti hidrogen, hidrogen sulfida, sulfur (belerang), besi, amonia dan nitrit. Beberapa bakteri yang dapat melakukan kemosintesis adalah dibawah ini : A. Bakteri nitrifikasi Nitrifikasi adalah suatu proses oksidasi enzimatik yakni perubahan senyawa ammonium menjadi senyawa nitrat yang dilakukan oleh bakteri-bakteri tertentu. Bakteri nitrifikasi sangat sensitive terhadap lingkungan mereka, lebih dari 10

heterotrof pada umumnya. Akibatnya kondisi tanah mempengaruhi kemampuan tumbuh dari nitrifikasi yang membutuhkan perhatian tertentu. Proses ini berlangsug dalam dua tahap dan masing-masing dilakukan oleh grup bakteri yang berbeda. Tahap pertama adalah proses oksidasi ammonium menjadi nitrit yang dilaksanakan oleh bakteri Nitrosomonas dan tahap kedua adalah proses oksidasi enzimatik nitrit menjadi nitrat yang dilaksanakan oleh bakteri Nitrobakter Beberapa bakteri nitrifikasi antara lain : bakteri

Nitrosomonas,

Nitrosococcus,Nitrobacter, dan Bactoderma. Nitrosococcus dan Nitrosomonas (bakteri nitrit) mengoksidasi amonia menjadi nitrit.

Bactoderma dan nitrobacter (bakteri nitrat) mengoksidasi nitrit menjadi nitrat dalam keadaan aerob.

Dibawah ini merupakan tahapan secara lengkap saat bakteri nitrifikasi melakukan kemosintesis

Gambar 2.12 Tahapan Kemosintesis Pada Bakteri Nitrifikasi B.

Bakteri Belerang Proses kemosintesis pada bakteri belerang dapat dijelaskan melalui gambar dibawah ini Pada proses ini yang pertama adalah menyerap H2S maupun S2 dari lingkungan, kemudian kedua senyawa tersebut bergabung dengan oksigen dan menghasilkan energi yang digunakan untuk membuat karbohidrat dan hasil sampingannya berupa S2, bila bahan asalanya H2S dan ion sulfat (SO42-) bila asalnya S2 11

C.

Bakteri Besi Bakteri besi yang biasa melakukan kemosintesis adalah hidupnya di tawar atau air asin yang mengandung senyawa besi terlarut. Proses yang terjadi sama yaitu bakteri menyerap senyawa besi yang terlarut dan menggabungkannya dengan oksigen sehingga menjadi bentuk tidak larut dengan mengeluarkan energi. Dibawah ini adalah gambar proses tahap kemosintesis.

D. Bakteri Hidrogen Salah satu jenis bakteri hidrogen,yaitu Bacillus panctotropjus dapat tumbuh dalam medium anorganik yang mengandung hidrogen , CO2, dan O2 serta dapat mengoksidasi hidrogen dengan membebaskan energi. Energi ini dapat digunakan dalam proses kemosintesis berikut

E. Bakteri Metana Methanonas merupakan salah satu contoh bakteri metana yang

mampu

mengoksidasi metana menjadi CO2 . Metana menyediakan karbon dan energi bagi bakteri aerob ini.

Energi yang diperoleh pada kemosintesis digunakan untuk proses fosforilasi (proses penambahan gugus fosfat pada protein) dan reduksi CO2 menjadi karbohidrat.

2.4 Fotorespirasi Dan Adaptasinya Oleh Tumbuhan C4 Dan CAM Fotorespirasi adalah proses respirasi yang berlangsung sangat cepat dan terjadi pada organ fotosintesis yang terpapar sinar matahari dan bergantung sepenuhnya pada cahaya. Pada peristiwa ini RuBP mengikat O2 dan menghasilkan CO2 amoniak (NH3) melalui jalur Gliserat dan Glikolat dan berlangsung pada saat ada sinar matahari bersamaan dengan peristiwa fotosintesis. Berbeda dengan respirasi biasa yang terjadi pada mitokondria, fotorespirasi berlangsung pada organel peroxisoma. Fotorespirasi tidak menghasilkan energy berupa ATP dan NADP. Energi yang dikeluarkan pada peristiwa ini hilang begitu saja berupa panas. Pada keadaan konsentrasi CO2 rendah dan konsentrasi O2 tinggi RuBP lebih mudah mengikat O2 karena afinitas O2 lebih tinggi dari pada CO2. Dengan demikian 12

fotorespirasi menjadi pesaing bagi fotosintesis, suatu kondisi yang tidak disukai kalangan pertanian, karena mengurangi akumulasi energi. Berikut mekanisme fotorespirasi oleh rubisco:

Gambar 2.15 Proses Fotorespirasi

Fotorespirasi hingga kini bersaing dengan asimilasi karbon dioksida dan membuat fotosintesis kurang efisien. Sebanyak 30 – 50% dari karbon yang digunakan oleh fotosintesis hilang oleh fotorespirasi pada tumbuhan normal C. Proses distimulasi oleh cahaya dan temperature yang meningkat dan dengan demikian secara khusus tidak menguntungkan untuk tanaman yang tumbuh di tempat beriklim panas (Sitompul dan Guritno, 1992). Karena kurang efektif, Sejumlah tumbuhan mengembangkan mekanisme untuk mencegah fotorespirasi. Untuk menekan fotorespirasi, tumbuhan C4 mengembangkan strategi ruang dengan memisahkan jaringan yang melakukan reaksi terang (sel mesofil) dan reaksi gelap (sel selubung pembuluh, atau bundle sheath). Sel-sel mesofil tumbuhan C4 tidak memiliki Rubisco. Strategi yang diambil tumbuhan CAM bersifat waktu (temporal), yaitu memisahkan waktu untuk reaksi terang (pada saat penyinaran penuh) dan reaksi gelap (di malam hari) (Dartius, 1991). 2.4.1 Adaptasi Tumbuhan C4 Untuk menekan fotorespirasi, tumbuhan C4 mengembangkan strategi ruang dengan memisahkan jaringan yang melakukan reaksi terang (sel mesofil) 13

dan reaksi gelap (sel selubung pembuluh, atau bundle sheath). Sel-sel mesofil tumbuhan C4 tidak memiliki Rubisco. Proses Terjadinya fotosintesis pada tanaman C4 adalah sebagai berikut: RuBP yang ada di jaringan spons dan palisade memiliki probilitas bertemu dengan CO2 dan O2yang sama. Untuk menghindari hal tersebut tumbuhan mengalami suatu evolusi. RuBP di spons dan palisade akan dipindah ke seludang pembuluh angkut di daun dan ditutupi oleh sel yang rapat, sehingga tertutup rapat dan menjadi terputus hubungan nya dengan udara sehingga tidak dapat bertemu udara. Tumbuhan di daerah ini menggantikan Rubisco dengan PEPC (pospoenolpiruvat karboksilase) untuk mengangkut CO2. PEP karboksilase akan mengangkut CO2 yang terdapat pada sel mesofil pada daun dan menambahkan CO2 pada PEP dan beraksi menjadi oksaloasetat (Engelmann, 2008). Oksaloasetat berubah menjadi asam malat. Asam malat dari jaringan spons dan palisade akan dikirim ke pembuluh angkut dan asam malat akan menggalami dekarboksilasi berubah kembali menjadi piruvat dan melepaskan CO2 dan kembali ke jaringan spons dan palisade berubah menjadi PEP untuk mengangkut CO2 kembali. Sehingga di seludang akan terjadi penimbunan CO2 tanpa O2, RuBP akan mengikat CO2 dan terjadilah siklus calvin. Sehingga tumbuhan dari daerah trpis akan lebih efisien. PEP suatu asam organik beratom karbon-tiga bertemu CO2 menjadi oksaloasetat beratom karbon-empat sehingga disebut dengan sistem C4. Fotosintesis C4 terjadi pada tiga suku dari monocots-rumput-rumputan (Poaceae), sedges (Cyperaceae), dan Hydrocharitaceae dan 16 suku dari dicot, seperti Amaranthaceae dan Chenopodiaceae (Sage, 2004). Berikut gambar dari proses fotosintesis pada tanaman C4 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.

14

BAB III PENUTUP 3.1 Simpulan Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa organic sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Proses ini membutuhkan energy dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energy kimia. Yang menggunakan energi cahaya adalah fotosintesis sedangkan yang menggunakan energi kimia adalah kemosintesis. Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Tahapan Fosotintesis adalah: a. Reaksi Terang (Fotosistem I dan II), dan b.Siklus Calvin. Sedangkan. Kemosintesis adalah konversi biologis satu molekul karbon atau lebih (biasanya karbon dioksida atau metana), senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya gas hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi, daripada cahaya matahari, seperti pada fotosintesis. Dalam penjelasan yang lebih sederhana, kemosintesis adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan pada reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi oksidasi. Selain reaksi diatas, juga terdapat fotorespirasi, dimana fotorespirasi adalah proses respirasi yang berlangsung sangat cepat dan terjadi pada organ fotosintesis yang terpapar sinar matahari dan bergantung sepenuhnya pada cahaya. Pada peristiwa ini RuBP mengikat O2 dan menghasilkan CO2 amoniak (NH3) melalui jalur Gliserat dan Glikolat dan berlangsung pada saat ada sinar matahari bersamaan dengan peristiwa fotosintesis. Reaksi Fotorespirasi ini kurang efektif, karena membuang-buang energi, Sehingga

sejumlah

tumbuhan

mengembangkan

mekanisme

untuk

mencegah

fotorespirasi. Untuk menekan fotorespirasi, tumbuhan C4 mengembangkan strategi ruang dengan memisahkan jaringan yang melakukan reaksi terang (sel mesofil) dan reaksi gelap (sel selubung pembuluh, atau bundle sheath). Sel-sel mesofil tumbuhan C4 tidak memiliki Rubisco. Strategi yang diambil tumbuhan CAM bersifat waktu (temporal), yaitu memisahkan waktu untuk reaksi terang (pada saat penyinaran penuh) dan reaksi gelap (di malam hari)

15

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A, Jane B, Reece, dan Lawrence G. Mitchell. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Cowling, S. A., C. D. Jones, dan P.M. Cox. 2007. Consequences of the evolution of C4 photosynthesis for surface energi and water exchange. Journal of Geophysical Research Vol 112, G01020. Engelmann, Sascha, Corinna Zogel, Maria Koczor, Ute Schlue, Monika Streubel dan Peter Westhoff. 2008. Evolution of the C4 phosphoenolpyruvate carboxylase promoter of the C4 species Flaveria trinervia: the role of the proximal promoter region. BMC Plant Biology 8:4. Jain, V.K. 1999. Fundamentals of Plant Physiology. S. Chand & Company LTD: New Delhi Ku, Maurice S. B., Yuriko Kano-Murakami, dan Makoto Matsuoka. 1996. Evolution and Expression of C4 Photosynthesis Genes. Plant Physiol 111 : 949-957. Mayang.

2009. Fiksasi Karbondioksida Pada Tanaman C3, C4 dan CAM.http://mayangx.wordpress.com/2009/04/08/fiksasi-karbondioksida-padatana man-c3-c4-dan-cam. Diakses pada hari Senin tanggal 1 November 2010.

Monson, Russell K. 2003. Gene Duplication, Neofunctionalizationalization, and The Evolution of C4 Photosynthesis. Int. J. Plant Sci. 164(3 Suppl.):S43–S54. Sage, Rowan F. 2004. Tansley review The evolution of C4 photosynthesis. New Phytologist 161: 341–370. Salisbury, Frank B, Cleon W. Ross. 1980. Fisiologi Tumbuhan. Institut Teknologi Bandung, Bandung.

16