Upload
oktoberlin12001
View
1.756
Download
0
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
Menguasai Metabolisme sel (Proses Anabolisme)
Kelompok 3 : Oktoberlin T (140110120085) Muhammad Yusuf (140110120049) Mia Najmia (140110120047)
Jurusan MatematikaFakultas matematika & Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Padjajaran
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
PetaKonse
p Metabolisme
Katabolisme
Respirasi
Aerob Anaerob
Anabolisme
Fotosintesis
Reaksi Terang
Reaksi Gelap
Enzim
Protein
Nonprotein
KofaktorKoenzim
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
MetabolismeMetabolisme adalah keseluruhan proses-
proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel.
ANABOLISME yaitu proses pembentukan molekul yang
kompleks dari molekul sederhana dengan menggunakan energi tinggi.
Contoh : fotosintesis (asimilasi C)
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
FOTOSINTESIS
Proses yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
• Fotosintesis terjadi di kloroplas• Daun pada tanaman merupakan tempat
utama terjadinya fotosintesis
Vein
Leaf cross section
Mesophyll
CO2 O2Stomata
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Light energy
ECOSYSTEM
CO2 + H2O
Photosynthesisin chloroplasts
Cellular respirationin mitochondria
Organicmolecules + O2
ATP
powers most cellular work
Heatenergy
Energi mengalir ke dalam suatu ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkannya dalam bentuk panas
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Fotosintesis• Proses dimana organisme yang
memiliki kloroplas mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia
• Melibatkan 2 lintasan metabolik
• Reaksi terang: mengubah energi matahari menjadi energi seluler
• Siklus Calvin: reduksi CO2 menjadi CH2O
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
LightChloroplast
NADP
ADP+ P
RuBP3-PGA
Lightreactions
Calvincycle
Electrons
G3P Cellularrespiration
Cellulosse
Starch
Other organiccompounds
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Persamaan Fotosintesis
Fotosintesis6CO2 +6H20 + Cahaya matahari C6H1206 + 6O2
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi carrier energi (ATP, NADPH)
Reaksi terang memberi energi pada carrier
Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL (phosphoglyceraldehyde)
Pada fotosintesis
Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu
-Reaksi terang
-Siklus Calvin
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
• Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi terang). Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma
• Grana kumpulan tilakoid dalam kloroplas
• Stroma: daerah cair antara tilakoid dan membran dalam tempat terjadi siklus Calvin
Struktur kloroplas
Chloroplast
Mesophyll
5 µm
Outermembrane
Intermembranespace
Innermembrane
Thylakoidspace
ThylakoidGranumStroma
1 µm
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
cahaya
• Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang
• Terdapat hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energi
• Panjang gelombang tinggi maka energi rendah
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Spektrum tampak
-termasuk warna-warna cahaya yang dapat kita lihat
-termasuk panjang gelombang yang menjalankan fotosintesis
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Pigmen-Substansi yang menyerap cahaya tampak-Menyerap kebanyakan panjang gelombang tetapi paling sedikit menyerap panjang gelombang hijau
PigmenKlorofil aKlorofil bKarotenoid
KaroteneXantofil
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Spektrum aksi pigmen◦Efektivitas relatif panjang gelombang yang
berbeda dalam menjalankan fotosintesis
Rate
of p
hoto
synt
hesi
s(m
easu
red
by O
2 rel
ease
)
Action spectrum. Plot antara kecepatan fotosintesis vs panjang gelombang. Sepktrum aksi mewakili spektrum absorpsi klorofil a tetapi tidak benar-benar tepat. Hal ini karena penyerapan cahaya oleh pigmen aksesoris seperti klorofil b dan karotenoid.
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Spektrum aksi fotosintesis◦ Ditunjukkan oleh Theodor W. Engelmann
400 500 600 700
Aerobic bacteria
Filamentof alga
Engelmann‘s experiment. Tahun 1883, Theodor W. Engelmann menyinari alga filamen dengan cahaya yang telah dilewatkan ke prisma, sehingga segmen yang berbeda dari alga mendapat panjang gelombang yang berbeda. Digunakan bakteri aerob yang terkonsentrasi dekan sumber oksigen untuk menentukan segmen alga yang paling banyak mengeluarkan O2. Bakteri berkumpul dalam jumlah besar disekitar alga yang mendapat cahaya biru-violet dan merah.
cahaya biru-violet dan merah paling efektif dalam fotosintesis
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Klorofil a
Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terang
Pigmen lain menambahkan energi ke klorofil a
Penyerapan cahaya meningkatkan elektron ke orbital energi yang lebih tinggi
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Klorofil tereksitasi oleh cahayaSaat pigmen menyerap cahaya
◦Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil
Excitedstate
Ener
gy o
f ele
ction
Heat
Photon(fluorescence)
Chlorophyllmolecule
GroundstatePhoton
e–
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Fotosistem• Kumpulan pigmen dan
protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron yang tereksitasi
• Energi yang ditangkap ditransfer antara molekul fotosistem sampai mencapai molekul klorofil pada pusat reaksi
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul◦ Klorofil a◦ Akseptor elektron
primer
Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer
Terdapat fotosistem I dan II • Membran tilakoid
– Terdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan IIMENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Aliran elektron Terdapat dua rute jalur elektron yang tersimpan pada akseptor
elektron primer Kedua jalur
◦ Dimulai dengan penangkapan energi foton
◦ Menggunakan rantai transport elektron dengan sitokrom untuk kemiosmosis
Aliran elektron nonsiklik
◦ Menggunakan fotosistem II dan I
◦ Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh elektron yang didonasikan oleh air
◦ Mensintesis ATP dan NADPH
◦ Donasi elektron mengkonversi air O2 dan 2H+
Aliran elektron siklik
◦ Hanya menggunakan fotosistem I
◦ Elektron dari fotosistem I di-recycle
◦ Mensintesis ATPMENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Menghasilkan NADPH, ATP, dan oksigen
Nonsiklik
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Aliran siklik◦Hanya fotosistem I yang digunakan◦Hanya ATP yang dihasilkan
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Reaksi terang dan kemiosmosis:
Organisasi membran tilakoid
LIGHTREACTOR
NADP+
ADP
ATP
NADPH
CALVINCYCLE
[CH2O] (sugar)STROMA(Low H+ concentration)
Photosystem II
LIGHT
H2O CO2
Cytochromecomplex
O2
H2O O21
1⁄2
2
Photosystem ILight
THYLAKOID SPACE(High H+ concentration)
STROMA(Low H+ concentration)
Thylakoidmembrane
ATPsynthase
PqPc
Fd
NADP+
reductase
NADPH + H+
NADP+ + 2H+
ToCalvincycle
ADP
PATP
3
H+
2 H++2 H+
2 H+
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula
• Siklus calvin – Terjadi di stroma
• Siklus Calvin memiliki 3 tahap– Fiksasi karbon– Reduksi– Regenerasi akseptor CO2
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Siklus Calvin
(G3P)
Input(Entering one
at a time)CO2
3
Rubisco
Short-livedintermediate
3 P P
3 P P
Ribulose bisphosphate(RuBP)
P
3-Phosphoglycerate
P6 P
6
1,3-Bisphoglycerate6 NADPH
6 NADPH+
6 P
P6
Glyceraldehyde-3-phosphate(G3P)
6 ATP
3 ATP
3 ADP CALVINCYCLE
P5
P1G3P
(a sugar)Output
LightH2O CO2
LIGHTREACTION
ATP
NADPH
NADP+
ADP
[CH2O] (sugar)
CALVINCYCLE
O2
6 ADP
Glucose andother organiccompounds
Phase 1: Carbon fixation
Phase 2:Reduction
Phase 3:Regeneration ofthe CO2 acceptor(RuBP)
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Siklus Calvin
Dimulai dari CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3-phosphate
Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul
Tiga tahap◦ Fiksasi karbon◦ Reduksi CO2◦ Regenerasi RuBP
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
1 Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate atau RuBP). ◦ Dikatalisasi oleh enzim
RuBP carboxylase (Rubisco).
Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
2 Tiap molekul 3-phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP)
NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
3 Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBP
Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Perbedaan Tanaman C3, C4 dan CAM C3 C4 CAM (crassulacean acid metabolism)
lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi
adaptif di daerah panas dan kering adaptif di daerah panas dan kering
enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi
( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) .
CO2 diikat oleh PEP yang
tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2
Pada malam hari asam malat tinggi, pada siang hari malat rendah Lintasan
karbon dioxida masuk ke siklus calvin secara langsung.
tidak mengikat karbon dioksida secara langsung tidak mengikat karbon dioksida secara langsung
Disebut tumbuhan C3 karena senyawa awal yang terbentuk berkarbon 3 (fosfogliserat)
Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung kloroplas
Umumnya tumbuhan yang beradaptasi pada keadaan kering seperti kaktus, anggrek dan nenas
Sebagian besar tumbuhan tinggi masuk ke dalam kelompok tumbuhan C3
Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh
Reduksi karbon melalui lintasan C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda
Apabila stomata menutup akibat stress terjadi peningkatan fotorespirasipengikatan O2 oleh enzim
Rubisco
Pengikatan CO2di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh
Pada malam hari terjadi lintasan C4 pada siang hari terjadi siklus C3
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
Kemosintesis merupakan reaksi anabolisme selain fotosintesis yang menggunakan energi kimia.
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME
MENGUASAI KONSEP ANABOLISME