Upload
ngodien
View
233
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
1
• STRUKTUR ULTRA KLOROPLAS
• JALUR FOTOFOSFORILASI
• DNA KLOROPLAS
• BIOGENESIS KLOROPLAS
KLOROPLAS
2
3
• Merupakan tempat berlangsungnya fotosintesis
• Terbungkus oleh dua lapis membran (luar dan dalam)
• Tersusun atas membran internal yang disebut thylakoid; dan stroma
4
• Membran thylakoid terdiri dari lamela grana (bertumpuk) dan lamela
stroma (tidak bertumpuk)
• Klorofil terletak di membran thylakoid, sehingga reaksi terang
fotosintesis berlangsung di membran thylakoid
5
• Reduksi carbon, yang dikatalisis oleh enzim-enzim yang larut dalam air,
berlangsung di stroma
• Stroma adalah bagian kloroplas diluar membran thylakoid
6
GAMBAR SKEMATIK KLOROPLAS
lumen
7
ORGANISASI DALAM MEMBRAN THYLAKOID
• Pusat reaksi fotosistem II (PSII), bersama dengan antena klorofil dan
protein-protein yang berperan dalam transport elektron, terletak terutama di
lamela grana
8
• Pusat reaksi fotosistem I (PSI), bersama dengan antena klorofil dan
protein-protein yang berperan dalam transport elektron; dan enzim-ezsim untuk sintesis ATP (coupling factor
enzymes) terletak terutama di lamela stroma dan di sudut-sudut lamela grana
9
• Kompleks sitokrom b6f, yang menghubungkan dua sistem tersebut,
tersebar merata.
10
DIAGRAM ORGANISASI MEMBRAN THYLAKOID
11
• Fotosintesis: adalah sebuah proses dimana energi cahaya dirubah
menjadi energi kimia (ATP) dan disimpan dalam bentuk ikatan kimia
karbohidrat
• 6CO2 + 6 H20 6O2 + C6H12O6
FOTOFOSFORILASI
12
1. Penyerapan cahaya
• 2H2O O2 + 4H+ +4 e-
2. Transport elektron
• 2H2O + 2NADP+ 2H+ + 2
NADPH + O2
cahaya
cahaya
13
3. Pembentukan ATP
• H+ + ADP 3- + Pi 2- ATP 4- + H2O
4. Fiksasi CO2 menjadi karbohidrat
14
KONSEP-KONSEP DASAR
•Ketika klorofil a (atau sembarang molekul) menyerap cahaya tampak, energi cahaya yang diserap menaikkan e- chl a ke
tingkat energi yang lebih tinggi (excited state)
15
KONSEP DASAR TRANSFER ENERGI SELAMA FOTOSINTESIS
Antena
Pusat reaksi
Molekul pigmen Acceptor e -
Donor e -
Cahaya
Transfer eksitasi
Transfer elektron
16
ORGANISASI SISTEM ANTENA PENYERAP CAHAYA
• Beberapa pigmen secara bersama berperan sebagai antena
• Energi ditangkap dan disalurkan ke pusat reaksi (rc) oleh sistem antena
• Ukuran antena: 200-300 chl/rc di tanaman tingkat tinggi
17
MEKANISME TRANSPORT ELEKTRON DAN PROTON DALAM
FOTOSINTESIS
• Reaksi terang fotosintesis tersusun atas : PSII, sitokrom b6F, PSI dan ATP
synthase.
• Organisasi kedua fotosistem dikenal dengan skema Z (Z scheme)
BIOSEL 2006 18
Gambaran skematik Z scheme
19
• PSI yang menyerap cahaya merah panjang (700 nm) menghasilkan reduktan
kuat, yang mampu mereduksi NADP + menjadi NADPH di membran dekat
stroma; dan menghasilkan pula oksidan lemah
20
• PSII (680 nm) menghasilkan oksidan kuat, yang mampu mengoksidasi H2O menjadi O2 di lumen thylakoid; serta
menghasilkan reduktan lemah
•ATP dilepaskan ke dalam stroma melalui perpindahan H+ dari lumen
ke stroma
21
SKEMA TRANSPORT ELEKTRON DAN PROTON
22
•P680+ merupakan oksidan biologi paling kuat, yang cukup kuat untuk
mengoksidasi air
• Oksigen dioksidasi di dalam PSII (fotolisis air)
• 2H2O O2 + 4H+ + 4 e-
BIOSEL 2006 23
• Proton yang terbentuk dari oksidasi air dilepaskan ke lumen thylakoid dan
tidak secara langsung ke stroma
• Pada akhirnya proton akan dilepaskan dari lumen ke stroma
melalui sintesis ATP
24
Pembentukan ATP
• Dari reaksi terang fotosintesis, sebagian energi yang diserap disimpan dalam bentuk NADPH, sebagian lain dari energi photon digunakan untuk
membentuk ATP
• Pembentukan ATP dikenal dengan proses Fotofosforilasi
25
• Fotofosforilasi terjadi melalui mekanisme kimoosmotik
• Mekanisme kimoosmotik (chemiosmotic mechanism) didasarkan
pada prinsip: bahwa perbedaan konsentrasi ion dan potensial elektrik
diantara membran, merupakan sumber energi bebas
26
• ATP dibentuk oleh kompleks enzim yang dikenal memiliki beberapa nama: ATP
synthase, Coupling-Factor, ATPase, CFo - CF1
• Enzim ini terdiri dari dua buah bagian yaitu bagian hidrophobic yang terikat membran disebut CFo dan bagian yang mencuat keluar membran disebut CF1
BIOSEL 2006 27
• CFo membentuk saluran menyeberangi membran, dimana proton mampu
melewatinya
• CF1 merupakan bagian dari kompleks enzim yang membentuk ATP
28
• Karena perbedaan konsentrasi proton antara lumen dan stroma, maka akan
timbul sebuah tenaga (proton motive force)
• Proton motive force akan mengakibatkan terjadinya perpindahan
proton dari lumen melalui CFo dan kemudian akan dilepaskan ke stroma
melalui CF1
29
• Sisi katalisis dari ATP synthase terletak di CF1, dimana pada saat sintesis ATP, sisi
ini akan berputar.
30
ß
Gambaran skematik ATP synthase
ADP +Pi
ATP
31
DNA KLOROPLAS
• DNA kloroplas berbentuk sirkuler dan terdiri dari 120.000 - 160.000 bp
• Terdapat sekitar 120 gen dalam DNA kloroplas
BIOSEL 2006 32
• 60 gen berperan pada proses transkripsi dan translasi, termasuk gen
untuk rRNA, tRNA, sub unit pada RNA polimerase
• 20 gen mengkode subunit pada kompleks transport elektron, ATPase dan Rubisco.
33
• Semua plastida (termasuk kloroplas) terbentuk dari proplastida, dan
semuanya mengandung DNA kloroplas yang sama.
• Proplastida hanya tersusun atas: membran luar, membran dalam,
sebuah ruangan stroma kecil yang didalamnya terdapat DNA kloroplas.
BIOGENESIS KLOROPLAS
BIOSEL 2006 34
• Kloroplas merupakan satu-satunya plastida yang mengandung membran
thylakoid.
• Cahaya merangsang sintesis protein-protein kloroplas dan ekspansi membran internal proplastida.
35
• Ekspansi membran internal proplastida akan mengakibatkan terbentuknya tunas vesikula membran.
• Membran tersebut akan mengatur diri dengan cara bertumpuk.
• Membran vesikula akan mengikat protein dan klorofil untuk membentuk vesikula thylakoid dewasa.
36
• Bergantung pada jenis jaringan dan lingkungannya, proplastida akan berkembang menjadi kloroplas,
kromoplas, amiloplas dan elaioplas.