** Definisi Beberapa konsep dalam fotosintesis Reaksi terang fotosintesis (reaksi thylakoid) Reaksi karbon fotosintesis (reaksi fiksasi karbon)FOTOSINTESIS(pada tanaman tingkat tinggi)

**

**nH2O + nCO2 + light (CH2O)n + nO2

** Cahaya memiliki sifat baik sebagai sebuah partikel maupun sebuah gelombang Gelombang dicirikan oleh panjang gelombang () dan frekuensi ()Beberapa konsep dalam fotosintesis

**Hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi: c =

** Sebagai sebuah partikel, cahaya disebut foton Setiap foton mengandung sejumlah energi yang disebut quantum Besarnya energi dari sebuah foton tergantung pada frekuensinya (Hk Planck)

** Hukum Planck: = h = h c/ dimana : h = konstanta Planck (6,626 x 10 34 Js) Sehingga, energi sebuah foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya

**

** Struktur Aparatus Fotosintesis

**

** Kloroplas

** Merupakan tempat berlangsungnya fotosintesis Terbungkus oleh dua lapis membran (luar dan dalam) Tersusun atas membran internal (yang disebut thylakoid) dan stroma

** 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

** Reduksi carbon, yang dikatalisis oleh ensim-ensim yang larut dalam air, berlangsung di stroma Stroma adalah bagian kloroplas diluar membran thylakoid

**Gambar Skematik Kloroplaslumen

** Klorofil merupakan pigmen utama dalam fotosintesis, dan berperan sebagai penangkap cahaya. Semua pigmen yang aktif dalam fotosintesis, terletak di dalam kloroplas

** Klorofil tersusun atas sebuah cincin seperti phorphyrin dengan inti Mg, dan sebuah ekor panjang yang berfungsi untuk melekatkan diri pada lingkungannya

**

**Proses fotosintesis

**

** Fotosintesis terjadi dalam sebuah kompleks yang terdiri dari antena-antena penangkap cahaya dan pusat-pusat reaksi fotokimia

**AntenaCahayaTransfer eksitasiTransfer elektron

**REAKSI TERANG FOTOSINTESIS

** Organisme yang melepaskan oksigen (melalui fotosintesis) memiliki dua fotosistem (II & I) yang bekerja secara berturutan yang dikenal sebagai skema Z (zigzag)

**Gambaran skematik Z scheme

**

**

** PSII (680 nm) menghasilkan oksidan kuat, yang mampu mengoksidasi H2O menjadi O2 di lumen thylakoid; serta menghasilkan reduktan lemah P680* merupakan oksidan biologi paling kuat yang pernah ditemukan

** PSI yang menyerap cahaya merah panjang (700 nm) mengasilkan reduktan kuat, yang mampu mereduksi NADP + menjadi NADPH di membran dekat stroma; dan menghasilkan pula oksidan lemah

** ATP dilepaskan ke dalam stroma melalui perpindahan H+ dari lumen ke stroma Perbandingan antara PSII dan PSI secara umum adalah 1,5 : 1

**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

** Pusat reaksi fotosistem I (PSI), bersama dengan antena klorofil dan protein-protein yang berperan dalam transport elektron; dan ensim-ensim untuk sintesis ATP (coupling factor enzymes) terletak terutama di lamela stroma dan di sudut-sudut lamela grana

** Kompleks sitokrom b6f, yang menghubungkan dua sistem tersebut, tersebar merata.

**Diagram Organisasi Membran Thylakoid

**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

** Mekanisme transfer energi dari chl ke rc adalah transfer resonansi, dimana energi eksitasi dipindahkan oleh proses non radiasi effisiensi transfer energi 95 - 99 %

**Mekanisme Transport Elektron Dan Proton Dalam Fotosintesis Reaksi terang fotosinthesis tersusun atas : PSII, sitokrom b6F, PSI dan ATP synthase.

**

**STRUKTUR PSII PSII terdiri atas inti pusat reaksi (core reaction centre), antena (dengan beberapa LHC), dan pigment-pigment tambahan Inti pusat reaksi terdiri dari dua buah membran protein (D1 & D2)

** Klorofil (klorofil a) pusat reaksi PSII menyerap cahaya maksimal 680 nm (P680/Pigment 680)

**Struktur Skematik PSII

** Ketika PSII menyerap sebuah foton dengan panjang gelombang < 680 nm, akan memacu lepasnya elektron dari molekul chl a P680 dan menghasilkan P680*

**

** P680* kemudian akan melepaskan elektronnya, dan diterima oleh pheophytin Pheophytin (Pheo) adalah sebuah klorofil dimana inti Mg disubstitusi dengan 2 atom H, berperan sebagai akseptor elektron awal di PSII

** Kemudian, elektron dipindahkan dari Pheo ke quinon pertama dan segera dipindahkan ke quinon kedua (untuk ditahan) (2 buah plastoquinon terletak sangat berdekatan dengan pheo) Pada saat yang bersamaan P680+ mendapatkan e- kembali dari hasil fotolisis air, melalui Yz

** Thyrosin (Yz) berfungsi untuk menghubungkan Oxygen-evolving complex dengan P680 Yz terletak pada Protein D1 dari pusat reaksi PSII

** Sebuah elekron kedua di pindahkan dari Q1 ke Q2 Dengan mengambil 2 proton dari media, maka terbentuk hidroquinon (QH2)

** Hidroquinon (QH2) kemudian terdisosiasi dan melepaskan elektron-elektronya ke kompleks sitokrom b6f

**Mekanisme Tranfer Elektron Dan Proton Di Kompleks Sitokrom B6F

** Cyt b6f terdiri dari cyt b dan cyt c (cyt f/ Rieske Fe-S (FeSR)) QH2 dioksidasi dekat lumen, kemudian elektron dilepaskan ke FeSR dan ke cyt b, dan secara simultan melepaskan dua proton ke lumen.

** Elektron kemudian di transfer dari FeSR ke cyt f, kemudian ke plastocianin (PC) yang kemudian akan mereduksi P700+ PSI cyt b terduksi, akan mentransfer elektronnya ke cyt b lain, yang kemudian akan mereduksi quinone (Q) menjadi semiquinone

**

** QH2 kedua, dioksidasi dekat lumen, kemudian ekeltron dilepaskan ke FeSR dan ke cyt b, dan secara simultan melepaskan dua proton ke lumen. Elektron kemudian di transfer dari FeSR ke cyt f, kemudian ke plastocianin (PC) yang kemudian akan mereduksi P700+ PSI

** cyt b tereduksi, akan mentransfer elektronnya ke cyt b lain, yang kemudian akan mereduksi semiquinone menjadi plastohydroquinone (QH2); pada saat yang bersamaan mengambil 2 proton dari stroma

**4 proton ditransfer melewati membran untuk setiap 2 elektron yang ditransfer ke P700

** Plastocianin adalah protein berukuran kecil (10,5 kDa), yang larut dalam air, mengandung tembaga (Cu), berfungsi untuk mentransfer elektron dari cyt b6f ke P700 Bersifat mobil, sehingga menghubungkan kedua buah fotosistem Plastocianin

** Terdiri atas dua buah membran protein ( psaA dan psaB ) RC (P700) dan sekitar 100 klorofil antena terikat pada membran protein tersebut Akseptor elektron terdiri dari 3 macam protein yang terikat membran atau feredoksin yang mengandung Fe-S; dan disebut Pusat X, A dan BPSI

** Elektron dilepaskan oleh PC dan ditransfer melalui pusat A dan X, untuk kemudian diterima oleh feredoksin (sebuah protein kecil yang mengandung Fe-S; dan larut dalam air) Feredoksin-NADP reduktase, yang terikat membran, kemudian merduksi NADP+ menjadi NADPH

** Perpindahan elektron dari oksidasi air ke pembentukan NADPH disebut siklus elektron non-siklik

**PSI

** Pada kondisi tertentu, siklus elektron siklik dari PSI melalui Cyt b6f dan kembali ke P700, dapat terjadi Pada siklus siklik ini juga disertai pompa proton ke dalam lumen, sehingga dapat berfungsi untuk sintesis ATP dan reduksi NADP+ tanpa oksidasi (fotolisis) air Summary

**Pembentukan ATP Dari reaksi terang fotosintesis, sebagian energi yang diserap disimpan dalambentuk NADPH, sebagian lain dari energi photon digunakan untuk membentuk ATP Pembentukan ATP dikenal dengan proses Fotofosforilasi

** 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

** ATP dibentuk oleh kompleks ensim yang dikenal memiliki beberapa nama: ATP synthase, Coupling-Factor, ATPase, CFo - CF1 Ensim ini terdiri dari dua buah bagian yaitu bagian hidrophobic yang terikat membran disebut CFo dan bagian yang mencuat keluar mebran disebut CF1

** CFo membentuk saluran menyeberangi membran, dimana proton mampu melewatinya CF1 merupakan bagian dari kompleks ensim yang membentuk ATP

** 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

** Sisi katalisis dari ATP synthase terletak di CF1, dimana pada saat sintesis ATP, sisi ini akan berputar.

**Gambaran skematik ATP synthaseADP +PiATP

**Synthesis ATP

**