Rangkuman Fistum.docx

5. a. Enzim Sebagai Katalis Biologis Enzim meningkatkan laju reaksi kimia dengan mengurangi jumlah energi aktivasi yang diperlukan untuk reaktan agar memulai reaksi Enzim tidak berubah atau digunakan dalam reaksi yang mereka katalisis, sehingga mereka dapat digunakan untuk mempercepat reaksi yang sama berulang-ulang. Setiap enzim sangat spesifik untuk mengkatalisis reaksi tertentu, sehingga enzim akan sangat efektif.

Reaksi yang akan berjalan bertahun-tahun terjadi tanpa enzim mungkin akan terjadi dalam sepersekian detik dengan keberadaan enzim. Enzim juga sangat efisien, sehingga produk-produk limbah jarang terbentukEnzim adalah katalis dalam makhluk hidup. Mereka mempercepat reaksi biokimia. Di bawah kondisi di dalam sel-sel hidup, reaksi biokimia akan terjadi terlalu lambat untuk mendukung kehidupan tanpa bantuan enzim.

Enzim meningkatkan laju reaksi biokimia dengan mengurangi jumlah energi aktivasi yang diperlukan untuk reaktan agar memulai reaksi. Lebih dari 1000 enzim yang berbeda yang diperlukan untuk menjalankan kehidupan manusia, dan banyak enzim yang membantu mencerna makanan. Dua contoh mereka adalah amilase dan pepsin. Enzim bekerja secara spesifik, dalam arti 1 jenis enzim hanya dapat bekerja pada 1 jenis reaksi saja. Enzim berfungsi sebagai katalis yang dapat mempercepat laju reaksi kimia tanpa mengubah kesetimbangan reaksi dengan menurunkan energi aktivasi. Hanya diperlukan dalam jumlah relatif keciSemakin tinggi energi aktivasi yang diperlukan dalam suatu reaksi, maka reaksi tersebut akan berjalan semakin lama, sedangkan keberadaan enzim dapat dilihat bahwa enzim tersebut memberi pengaruh terhadap jalannya reaksi, yaitu dengan berkurangnya energi yang dibutuhkan suatu reaksi agar dapat berjalan. Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama Enzim bekerja secara spesifik, dalam arti 1 jenis enzim hanya dapat bekerja pada 1 jenis reaksi saja. Enzim berfungsi sebagai katalis yang dapat mempercepat laju reaksi kimia tanpa mengubah kesetimbangan reaksi dengan menurunkan energi aktivasi. Hanya diperlukan dalam jumlah relatif kecil.12 Nov 2012

2. Pada tahap pertama ini terjadi proses penangkapan energi surya atau proses-proses yang bergantung pada keberadaan cahaya. Proses ini biasa dinamakan reaksi terang.

Reaksi-reaksi cahaya berlangsung pada bagian grana kloroplas. Sebagian energi matahari yang diserap akan diubah menjadi energi kimia, yaitu berupa zat kimia berenergi tinggi. Selanjutnya, zat itu akan digunakan untuk proses penyusunan zat gula. Sebagian energi matahari juga digunakan

untuk fotolisis air (H2O) sehingga dihasilkan ion hidrogen (H+) dan O2. Ion hidrogen tersebut akan digabungkan dengan CO2 membentuk zat gula (CH2O)n. Sedangkan O2 -nya akan dikeluarkan.

4

Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan 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, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.

Reaksi thermokimia = reaksi gelap = fiksasi CO2. Tahap II adalah proses-proses yang tidak bergantung langsung pada keberadaan cahaya. Prosesproses atau reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi gelap. Reaksi-reaksi gelap terjadi pada bagian matrik stroma kloroplas. Pada bagian ini, terdapat seluruh perangkat untuk reaksi-reaksi penyusunan zat gula. Reaksi tersebut memanfaatkan zat berenergi tinggi yang dihasilkan pada reaksi terang yaitu ATP dan NADPH. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).

5

Reaksi penyusunan ini tidak lagi bergantung langsung pada keberadaan cahaya, walaupun prosesnya berlangsung bersamaan dengan proses-proses reaksi cahaya. Karena itulah, reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi gelap. Reaksi tersebut dapat terjadi karena adanya enzim-enzim fotosintesis. Sesuai dengan nama penemunya yaitu Benson dan Calvin, maka daur reaksi penyusunan zat gula ini

disebut daur Benson – Calvin. Hasil awal fotosintesis adalah berupa zat gula sederhana yang disebut glukosa (C6H12O6). Selanjutnya, sebagian akan diubah menjadi amilum (zat tepung / pati) yang ditimbun di daun, atau organ-organ penimbunan yang lain.

Reaksi Fotokimia (Reaksi Terang) Reaksi Fotokimia disebut juga reaksi fotolisis air atau fosforisasi atau hill. Reaksinya berlangsung di grana, yaitu di membran tilakoid, menghasilkan ATP, dan NADPH. Pada reaksi terjadi penangkapan energi cahaya yang di teruskan ke pusat reaksi (klorofil) a), dari pusat reaksi elektron dilepaskan melalui dua tahap yaitu jalur elektron sikilis dan jalur elektron non siklis.

Pada jalur siklis, di fotosistem I (P700), terjadi perputaran elektron yang dihasilkan dan di tangkap oleh akseptor sebagai hasil dari reaksi reduksi dan oksidasi. Elektron yang di eksitasikan oleh P700 akan di pindahkan ke setiap akseptor hingga akhirnya kembali ke sistem P700. Jalur ini menghasilkan ATP. Reaksi nonsiklik ini memerlukan tambahan berupa fotosistem II (P680). Sumber elektron utama diperoleh dari fotolisis air yang akan digunakan oleh klorofil pada fotosistem II (P680). Reaksi ini menghasilkan dua elektron dari hasil fotolisis air.

JAGUNG DAN LIDAH MERTUA ) Daur C4 (daur Hatch dan Slack) Daur reaksi ini disebut daur C4 karena sebagian besar senyawa yang pertama kali dihasilkan adalah senyawa dengan 4 atom karbon yaitu asam malat dan asam aspartat dan tumbuhan yang melaksanakan daur tersebut disebut tumbuhan C4. Yang termasuk tumbuhan C4 adalah beberapa spesies Gramineae di daerah tropis termasuk jagung, tebu, sorghum. Anatomi daun tumbuhan C4 unik yang dikenal dengan anatomi Kranz, yaitu terdapat sel-sel seludang parenkim yang mengelilingi ikatan pembuluh dan memisahkannya dengan sel-sel mesofil. Pada tumbuhan C4 terdapat pembagian kerja antara sel-sel mesofil dan sel-sel seludang parenkim, yaitu pembentukan asam malat dan aspartat dari CO2 terjadi di sel-sel mesofil, sedangkan daur Calvin berlangsung di sel-sel seludang parenkim. 3) Daur CAM (Crassulacean Acid Metabolism) Daur CAM merupakan fiksasi CO2 pada spesies sukulen anggota famili Crassulaceae (misalnya kaktus, nenas) yang hidup di daerah kering, mempunyai daun tebal dengan rasio permukaan terhadap volume rendah, laju transpirasi rendah, sel-sel daun mempunyai vakuola relatif besar dan lapisan sitoplasma yang tipis. Fiksasi yang menghasilkan asam malat terjadi pada malam hari pada saat stomata terbuka dan daur Calvin yang menghasilkan glukosa terjadi pada siang hari pada saat stomata tertutup. Jadi fiksasi CO2 pada tumbuhan CAM mirip dengan tumbuhan C4, perbedaannya pada tumbuhan C4 terjadi pemisahan tempat sedangkan pada tumbuhan CAM terjadi pemisahan waktu

No 1

Ciri Pembeda Anatomi daun

Tumbuhan C3 - Sel fotosintesis tidak memiliki berkas yang jelas - Sel mesofil besar dan tidak rapat - Sel-sel seludang ikatan pembuluh kecil dan banyak

2

Kloroplas (tempat fotosintesis)

Mesofil daun (monomorfik)

Tumbuhan C4

Tumbuhan CAM

- Sel seludang pembuluh tertata dengan baik dan kaya organel

Biasanya tidak ada sel-sel palisade dan terdapat vakuola yang besar di dalam mesofil

- Sel mesofil tidak terlalu besar dan lebih rapat - Ikatan pembuluh lebih sedikit Mesofil daun dan seludang

Mesofil (monomorfik)

(dimorfik) 3

Jenis Tanaman

Angiospermae: durian, apel, mangga

- Monokotil: tebu, jagung

Disebut C3 karena menghasilkan senyawa pertama berupa berkarbon tiga

Disebut C4 karena menghasilkan senyawa pertama berupa berkarbon empat

Mengikat CO2 pada malam hari dan siang hari stomata menutup

3:2

5:2

6,5:2

CO2 langsung masuk dalam sikulus calvin saat siang hari

Fiksasi CO2 melewati lintasan C4 yang terjadi di dua tempat yang berbeda (mesofil dan seludang)

Fiksasi CO2 melewati lintasan C4 yang terjadi di waktu yang berbeda (siang dan malam)

450 – 950 g

250 – 350 g

18 – 55 g

- Dikotil: famili Amaranthaceae

Tumbuhan sukulen/xerofit contoh: kaktus, lidah buaya

4

Penggolongan

5

Kebutuhan energi ATP : NADPH

6

Fiksasi CO2

7

Kebutuhan air per penambahan berat kering

8

Senyawa pertama yang dihasilkan

Asam fosfogliserat

Asam oksaloasetat

Asam oksaloasetat

9

Enzim pertama saat fiksasi CO2

RuBP karboksilase

PEP karboksilase kemudian RuBp karboksilase

- PEP karboksilase (malam)

- Sintesis asam malat di sel mesofil daun

Sintesis asam malat dan pemecahan asam malat terjadi di sel mesofil daun

10

Tempat reaksi

(Rubisco)

Sel-sel mesofil daun

- RuBP karboksilase (siang)

- Pemecahan asam malat di seludang pembuluh 11

12

Waktu fiksasi CO2

Siang hari

Sintesis asam malat dan pemecahan asam malat terjadi di siang hari

- Sintesis asam malat terjadi waktu malam hari - Pemecahan asam malat terjadi di siang hari

Mekanisme membuka/menutup stomata

- Siang hari: stomata membuka

- Siang hari: stomata membuka

- Siang hari: stomata menutup

- Malam hari: stomata menutup

- Malam hari: stomata menutup

- Malam hari: stomata membuka

13

Fotorespirasi

Ada

Ada, tapi hanya di seludang pembuluh dan bahkan hampir tidak melakukan fotorespirasi

Ada, tetapi hanya terjadi di sore menjelang malam hari

14

Hambatan fotosintesis oleh O2

Ya

Tidak

Ya

15

Kompensasi terhadap CO2

30 – 70 ppm

0 – 10 ppm

0 – 5 ppm (dalam gelap)

16

Laju fotosintesis

Rendah

Tinggi

Rendah

17

Laju fotorespirasi

Tinggi

Rendah

Rendah

18

Efisiensi terhadap H2O

Kurang efisien

Efisien

Efisien

19

Adaptasi terhadap lingkungan

Mudah beradaptasi ketika CO2 tinggi, habitat lahan basah

Mudah adaptasi di daerah kering dan banyak sinar matahari

Mudah adaptasi di lingkungan yang sangat kering.

20

Adaptasi dalam keadaan kekeringan hebat

Mati

Mati

Dapat tumbuh walaupun lambat

21

Temperatur optimum saat fotosintesis

22

23

15 – 25°C

30 – 40°C

~35°C

Efek temperatur (30-40°C) pada penangkapan CO2

Menghambat

Memacu

Memacu

Produksi bahan kering per tahun

20 – 25 ton

35 – 40 ton

Rendah dan sangat beragam