TUGAS SEKOLAH || Fotofosforilasi Nonsiklik dan Fosforilasi Siklik

Fotofosforilasi Nonsiklik

Fotofosforilasi adalah proses pembuatan ATP (Adenosin Triposfat) dari ADP (AdenosinDiposfat) dan P1 (fosforilasi) menggunakan energi yang berasal dari cahaya (foto). Fotofosforilasi nonsiklik dimulai pada PS II (fotosistem II) dengan urutan proses sebagai berikut:

1. Fotosistem II. Elektron-elektron yang diperangkap oleh p680 dalam fotosistem II mendapat energi dari cahaya. Pada gambar ditunjukkan oleh 2 elektron (2e-) bergerak naik menuju peningkatan energinya.

2. Penerima elektron primer. Dua elektron berenergi dikirimkan oleh fotosistem II ke sebuah molekul yang disebut penerima elektron primer. Penerima elektron ini disebut “primer” karena merupakan molekul pertama dalam rantai penerima elektron.

3. Rantai transpor elektron. Elektron-elektron melewati rantai transpor elektron. Rantai ini berupa molekul-molekul protein yang melewatkan elektron dari satu protein pembawa elektron ke pembawa elektron lainnya. Beberapa jenis protein pembawa seperti feredoksin dan sitokrom, termasuk bagian-bagian non protein yang mengandung besi.

4. Fotofosforilasi. Saat elektron bergerak turun di rantai transpor elektron, maka energi kedua elektron akan hilang. Hilangnya energi ini sebenarnya terjadi karena digunakan untuk memfosforilasi, rata-rata sekitar 1,5 molekul ATP.

5. Fotosistem I. Rantai transpor elektron berakhir pada fotosistem I (PS I) dengan klorofil P700. Di fotosistem I ini, elektron sekali lagi mendapatkan energi cahaya matahari yang dilewatkan ke penerima elektron primer (berbeda dengan yang ada di fotosistem II).

6. NADPH. Kedua elektron melewati rantai transpor elektron pendek, di mana pada akhir rantai transpor elektron ini kedua elektron kemudian bergabung dengan NADP+ dan H+ untuk membentuk NADPH. Molekul NADPH adalah koenzim. Dan karena elektron-elektron tersebut mempunyai sisa energi yang sangat tinggi, maka NADPH mempunyai energi yang sangat tinggi pula.

7. Fotolisis. Dua buah elektron yang berasal dari fotosistem II telah digabungkan menjadi NADPH. Hilangnya dua elektron dari fotosistem II akan digantikan saat proses fotolisis. Fotolisis adalah pemecahan molekul air menjadi 2H+ dan 1/2 O2. Secara harfiah fotolisis berarti foto = cahaya, dan lisis = pecah. Sebuah kompleks protein yang mengandung mangan mengkatalisis reaksi ini. Kedua elektron yang dihasilkan dari pemecahan molekul air menggantikan dua elektron yang semula dipakai untuk memulai rangkaian proses fosforilasi nonsiklik dari fotosistem II. Sementara itu, salah satu H+ yang terbentuk dari fotolisis digunakan pula untuk membentuk NADPH.

Dapat dikatakan, secara ringkasnya fosforilasi mengambil energi dari cahaya dan elektron dari H2O, kemudian digunakan untuk membentuk molekul ATP dan NADPH yang kaya energi. Karena reaksi ini memerlukan cahaya, maka seringkali reaksi fosforilasi disebut juga reaksi terang. Ringkasan persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:



Fosforilasi Siklik

Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I. Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan berakhir di fotosistem I.
Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron 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.

Rangkaian fotofosforilasi kedua terjadi saat elektron-elektron yang memperoleh energi pada fotosistem I didaur ulang. Dalam rangkaian ini, elektron yang diberi energi dalam fotosistem I bergabung dengan pembawa protein dan membangkitkan ATP saat melewati rantai transpor elektron. Berbeda dengan fotofosforilasi nonsiklik, yaitu ketika elektron menggabung membentuk NADPH, elekltron-elektron dalam fotofosforilasi siklik kembali ke fotosistem I. Di sini elektron-elektron tersebut dapat diberi energi kembali untuk berperan serta dalam fotofosforilasi siklik atau nonsiklik berikutnya. Fotofosforilasi siklik dianggap bentuk primitif fotofosforilasi dari reaksi fotosintesis, tetapi kenyataannya reaksi ini terjadi berkesinambungan dengan fotofosforilasi nonsiklik.

1. Siklus Calvin

Reaksi independen cahaya atau reaksi dari Calvin Benison siklus fotosintesis terjadi pada stroma. Reaksi-reaksi ini tidak memerlukan kehadiran cahaya dan karenanya nama, reaksi cahaya-independen. Dalam siklus ini produk akhir reaksi tergantung cahaya yang digunakan. Reaksi siklus terang-independen Calvin Benison memiliki tiga tahap, yaitu fiksasi karbon, reaksi reduksi, dan ribulosa 1,5-bifosfat regenerasi. Yang langsung produk dari siklus Calvin-Benison adalah air dan gliseraldehida-3-fosfat. Para glyceraldehydes molekul fosfat 3 yang telah keluar dari siklus tersebut kemudian digunakan untuk membuat karbohidrat lebih besar.

2. Fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu cahaya, pigmen penyerap cahaya, suhu, serta ketersediaan karbon dioksida dan air. Jika factor-faktor tersebut tidak ada atau jumlanya tidak memadai, maka proses fotosintesis akan terganggu.

1. Cahaya, merupakan sumber energy untuk fotosintesis. Energi cahaya yang diserap oleh tumbuhan tergantunnng pada :

a. inttensitas sumber cahaya

b. panjang gelombang cahaya

c. lama penyinaran

2. Klorofil, merupakan pigmen penyerap energy cahaya. Untuk membuat klorofil diperlukan ion (zat) magnesium yang diserap dari tanah.
3.  Konsentrasi karbon dioksida, pengaruhnya paling besar terhadap fotosintesis karrena keberadaanya terbatas. 
4.  Suhu, mempengaruhi kerja enzim untuk fotosintesis. Jika suhu naik, kerja enzim akan meningkat dua kali lipat (tapi) hanya pada   suhu tertentu, dan jika suhu terlalu tinggi, justru akan merusak kerja enzim. 
5. Air, jika kekurangan air, stomata menutup sehingga menghalangi masuknya karbon dioksida.