Fase terang fotosintesis. Proses fotosintesis: ringkas dan mudah dipahami oleh anak-anak. Fotosintesis: fase terang dan gelap Jam berapa fase gelap terjadi

Konsep dasar dan istilah kunci: fotosintesis. Klorofil. fase cahaya. fase gelap.

Ingat! Apa itu pertukaran plastik?

Memikirkan!

Warna hijau cukup sering disebutkan dalam syair-syair para pujangga. Jadi, Bogdan-Igor Anto-nich memiliki baris: "... puisi mendidih dan bijaksana, seperti hijau", "... badai salju hijau, api hijau",

"... sungai sayuran naik banjir hijau." Hijau adalah warna pembaruan, simbol masa muda, ketenangan, warna alam.

Mengapa tumbuhan berwarna hijau?

Apa syarat terjadinya fotosintesis?

Fotosintesis (dari foto Yunani - cahaya, sintesis - kombinasi) adalah serangkaian proses pertukaran plastik yang sangat kompleks. Para ilmuwan membedakan tiga jenis fotosintesis: oksigenik (dengan pelepasan oksigen molekuler pada tanaman dan cyanobacteria), anoxic (dengan partisipasi bakterioklorofil dalam kondisi anaerobik tanpa pelepasan oksigen dalam fotobakteri) dan bebas klorofil (dengan partisipasi bakteriorhodopsin dalam archaea) . Pada kedalaman 2,4 km, ditemukan bakteri belerang hijau GSB1, yang menggunakan sinar lemah perokok hitam sebagai pengganti sinar matahari. Namun, seperti yang ditulis K. Swenson dalam monograf sel: "Sumber energi utama bagi satwa liar adalah energi cahaya tampak."

Yang paling umum di alam hidup adalah fotosintesis oksigen, yang membutuhkan energi cahaya, karbon dioksida, air, enzim dan klorofil. Cahaya untuk fotosintesis diserap oleh klorofil, air dikirim ke sel melalui pori-pori dinding sel, karbon dioksida masuk ke dalam sel secara difusi.

Pigmen fotosintesis utama adalah klorofil. Klorofil (dari bahasa Yunani chloros - hijau dan phylon - daun) adalah pigmen hijau tanaman, dengan partisipasi yang terjadi fotosintesis. Warna hijau klorofil adalah alat untuk menyerap sinar biru dan sebagian merah. Dan sinar hijau dipantulkan dari tubuh tanaman, jatuh di retina mata manusia, mengiritasi kerucut dan menyebabkan sensasi visual warna. Itu sebabnya tanaman berwarna hijau!

Selain klorofil, tanaman memiliki karotenoid tambahan, cyanobacteria dan ganggang merah memiliki fikobilin. Hijau

dan bakteri ungu mengandung bakterioklorofil yang menyerap sinar biru, violet, bahkan inframerah.

Fotosintesis terjadi pada tumbuhan tingkat tinggi, alga, cyanobacteria, beberapa archaea, yaitu pada organisme yang dikenal sebagai fotoautotrof. Fotosintesis pada tumbuhan dilakukan di kloroplas, di cyanobacteria dan photobacteria - pada invaginasi internal membran dengan fotopigmen.

Jadi, FOTOSINTESIS adalah proses pembentukan senyawa organik dari anorganik menggunakan energi cahaya dan dengan partisipasi pigmen fotosintesis.

Apa saja ciri-ciri fase terang dan fase gelap fotosintesis?

Dalam proses fotosintesis, dua tahap dibedakan - fase terang dan gelap (Gbr. 49).

Fase cahaya fotosintesis terjadi di grana kloroplas dengan partisipasi cahaya. Tahap ini dimulai dari saat penyerapan kuanta cahaya oleh molekul klorofil. Dalam hal ini, elektron atom magnesium dalam molekul klorofil bergerak ke tingkat energi yang lebih tinggi, mengumpulkan energi potensial. Sebagian besar elektron tereksitasi mentransfernya ke senyawa kimia lain untuk pembentukan ATP dan reduksi NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Senyawa dengan nama yang begitu panjang ini adalah pembawa biologis universal hidrogen di dalam sel. Di bawah pengaruh cahaya, proses penguraian air - fotolisis terjadi. Ini menghasilkan elektron (e"), proton (H +) dan, sebagai produk sampingan, oksigen molekuler. Proton hidrogen H+, dengan mengikat elektron dengan tingkat energi tinggi, berubah menjadi atom hidrogen, yang digunakan untuk mereduksi NADP+ menjadi NADP. N. Dengan demikian, proses utama fase cahaya adalah: 1) fotolisis air (pemisahan air di bawah aksi cahaya dengan pembentukan oksigen); 2) reduksi NADP (penambahan atom hidrogen pada NADP); 3) fotofosforilasi (pembentukan ATP dari ADP).

Jadi, fase cahaya adalah serangkaian proses yang memastikan pembentukan molekul oksigen, atom hidrogen, dan ATP karena energi cahaya.

Fase gelap fotosintesis terjadi di stroma kloroplas. Prosesnya tidak bergantung pada cahaya dan dapat berlangsung baik dalam terang maupun gelap, tergantung pada kebutuhan sel akan glukosa. Dasar dari fase gelap adalah reaksi siklik yang disebut siklus fiksasi karbon dioksida, atau siklus Calvin. Proses ini pertama kali dipelajari oleh ahli biokimia Amerika Melvin Calvin (1911 - 1997), pemenang Hadiah Nobel Kimia (1961). Pada fase gelap, glukosa disintesis dari karbon dioksida, hidrogen dari NADP dan energi ATP. Reaksi fiksasi CO2 dikatalisis oleh ribulosa bifosfat karboksilase (Rubisco), enzim yang paling umum di Bumi.

Jadi, fase gelap adalah serangkaian reaksi siklik yang, berkat energi kimia ATP, menyediakan pembentukan glukosa menggunakan karbon dioksida, yang merupakan sumber karbon, dan air, sumber hidrogen.

Apa peran planet fotosintesis?

Pentingnya fotosintesis untuk biosfer tidak dapat ditaksir terlalu tinggi. Melalui proses inilah energi cahaya Matahari diubah oleh foto-autotrof menjadi energi kimia karbohidrat, yang umumnya menghasilkan bahan organik primer. Rantai makanan dimulai dengan itu, di mana energi ditransfer ke organisme heterotrofik. Tanaman berfungsi sebagai makanan bagi herbivora, yang menerima nutrisi yang diperlukan melalui ini. Kemudian herbivora menjadi makanan bagi pemangsa, mereka juga membutuhkan energi, yang tanpanya kehidupan tidak mungkin terjadi.

Hanya sebagian kecil energi Matahari yang ditangkap oleh tumbuhan dan digunakan untuk fotosintesis. Energi Matahari terutama digunakan untuk menguapkan dan mempertahankan rezim suhu permukaan bumi. Jadi, hanya sekitar 40 - 50% energi matahari yang menembus biosfer, dan hanya 1 - 2% energi matahari yang diubah menjadi bahan organik yang disintesis.

Tumbuhan hijau dan cyanobacteria mempengaruhi komposisi gas di atmosfer. Semua oksigen di atmosfer modern adalah produk fotosintesis. Pembentukan atmosfer benar-benar mengubah keadaan permukaan bumi, memungkinkan munculnya respirasi aerobik. Kemudian dalam proses evolusi, setelah terbentuknya lapisan ozon, organisme hidup melakukan pendaratan. Selain itu, fotosintesis mencegah akumulasi CO 2 dan melindungi planet dari panas berlebih.

Jadi, fotosintesis adalah kepentingan planet, memastikan keberadaan sifat hidup planet Bumi.

AKTIVITAS Tugas pertandingan

Dengan menggunakan tabel, bandingkan fotosintesis dengan respirasi aerobik dan buat kesimpulan tentang hubungan antara metabolisme plastik dan energi.

KARAKTERISTIK PERBANDINGAN FOTOSINTESIS DAN RESPIRITAS AEROBIK

Tugas Aplikasi Pengetahuan

Mengenal dan menyebutkan tingkat organisasi proses fotosintesis pada tumbuhan. Sebutkan adaptasi organisme tumbuhan untuk fotosintesis pada berbagai tingkat organisasinya.

SIKAP Biologi + Sastra

K. A. Timiryazev (1843 - 1920), salah satu peneliti fotosintesis paling terkenal, menulis: “Butir hijau mikroskopis klorofil adalah fokus, titik di ruang dunia, di mana energi Matahari mengalir dari satu ujung, dan semua manifestasi kehidupan berasal dari yang lain di tanah. Ini adalah Prometheus yang sebenarnya, yang mencuri api dari langit. Sinar matahari yang dicurinya membakar baik di jurang yang berkilauan maupun dalam percikan listrik yang menyilaukan. Sinar matahari menggerakkan roda gila mesin uap raksasa, dan kuas seniman, dan pena penyair. Terapkan pengetahuan Anda dan buktikan pernyataan bahwa sinar matahari menggerakkan pena penyair.

Ini adalah bahan buku pelajaran.

Fotosintesis adalah perubahan energi cahaya menjadi energi ikatan kimia. senyawa organik.

Fotosintesis adalah karakteristik tumbuhan, termasuk semua alga, sejumlah prokariota, termasuk cyanobacteria, dan beberapa eukariota uniseluler.

Dalam kebanyakan kasus, fotosintesis menghasilkan oksigen (O2) sebagai produk sampingan. Namun, hal ini tidak selalu terjadi karena ada beberapa jalur yang berbeda untuk fotosintesis. Dalam hal pelepasan oksigen, sumbernya adalah air, dari mana atom hidrogen dipecah untuk kebutuhan fotosintesis.

Fotosintesis terdiri dari banyak reaksi di mana berbagai pigmen, enzim, koenzim, dll berpartisipasi Pigmen utama adalah klorofil, selain mereka, karotenoid dan fikobilin.

Di alam, dua cara fotosintesis tumbuhan yang umum: C3 dan C4. Organisme lain memiliki reaksi spesifik mereka sendiri. Apa yang menyatukan proses-proses yang berbeda ini di bawah istilah "fotosintesis" adalah bahwa di dalam semuanya, secara total, terjadi konversi energi foton menjadi ikatan kimia. Sebagai perbandingan: selama kemosintesis, energi ikatan kimia dari beberapa senyawa (anorganik) diubah menjadi yang lain - organik.

Ada dua fase fotosintesis - terang dan gelap. Yang pertama tergantung pada radiasi cahaya (hν), yang diperlukan agar reaksi dapat berlangsung. Fase gelap tidak bergantung pada cahaya.

Pada tumbuhan, fotosintesis terjadi di kloroplas. Sebagai hasil dari semua reaksi, zat organik primer terbentuk, dari mana karbohidrat, asam amino, asam lemak, dll. kemudian disintesis.Biasanya, reaksi total fotosintesis ditulis dalam kaitannya dengan glukosa - produk fotosintesis yang paling umum:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Atom oksigen yang membentuk molekul O2 tidak diambil dari karbon dioksida, tetapi dari air. Karbon dioksida adalah sumber karbon yang lebih penting. Karena ikatannya, tanaman memiliki kesempatan untuk mensintesis bahan organik.

Reaksi kimia yang disajikan di atas adalah reaksi umum dan total. Ini jauh dari esensi proses. Jadi glukosa tidak terbentuk dari enam molekul karbon dioksida. Pengikatan CO2 terjadi dalam satu molekul, yang pertama kali menempel pada gula berkarbon lima yang sudah ada.

Prokariota memiliki karakteristik fotosintesisnya sendiri. Jadi pada bakteri, pigmen utamanya adalah bakterioklorofil, dan oksigen tidak dilepaskan, karena hidrogen tidak diambil dari air, tetapi seringkali dari hidrogen sulfida atau zat lain. Dalam ganggang biru-hijau, pigmen utama adalah klorofil, dan oksigen dilepaskan selama fotosintesis.

Fase terang fotosintesis

Dalam fase terang fotosintesis, ATP dan NADP·H 2 disintesis karena energi radiasi. Itu terjadi pada tilakoid kloroplas, di mana pigmen dan enzim membentuk kompleks kompleks untuk berfungsinya sirkuit elektrokimia, di mana elektron dan sebagian proton hidrogen ditransfer.

Elektron berakhir di koenzim NADP, yang bermuatan negatif, menarik beberapa proton dan berubah menjadi NADP H 2 . Juga, akumulasi proton di satu sisi membran tilakoid dan elektron di sisi lain menciptakan gradien elektrokimia, yang potensinya digunakan oleh enzim ATP sintetase untuk mensintesis ATP dari ADP dan asam fosfat.

Pigmen utama fotosintesis adalah berbagai klorofil. Molekul mereka menangkap radiasi dari spektrum cahaya tertentu yang sebagian berbeda. Dalam hal ini, beberapa elektron molekul klorofil bergerak ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ini adalah keadaan yang tidak stabil, dan, secara teori, elektron, melalui radiasi yang sama, harus memberikan energi yang diterima dari luar ke ruang angkasa dan kembali ke tingkat sebelumnya. Namun, dalam sel fotosintesis, elektron yang tereksitasi ditangkap oleh akseptor dan, dengan penurunan energi secara bertahap, ditransfer sepanjang rantai pembawa.

Pada membran tilakoid, ada dua jenis fotosistem yang memancarkan elektron ketika terkena cahaya. Fotosistem adalah kompleks kompleks sebagian besar pigmen klorofil dengan pusat reaksi dari mana elektron dilepaskan. Dalam fotosistem, sinar matahari menangkap banyak molekul, tetapi semua energi dikumpulkan di pusat reaksi.

Elektron fotosistem I, setelah melewati rantai pembawa, mengembalikan NADP.

Energi elektron yang terlepas dari fotosistem II digunakan untuk mensintesis ATP. Dan elektron fotosistem II mengisi lubang elektron fotosistem I.

Lubang-lubang fotosistem kedua diisi dengan elektron yang terbentuk sebagai hasil dari fotolisis air. Fotolisis juga terjadi dengan partisipasi cahaya dan terdiri dari dekomposisi H 2 O menjadi proton, elektron dan oksigen. Sebagai hasil dari fotolisis air, oksigen bebas terbentuk. Proton terlibat dalam penciptaan gradien elektrokimia dan pengurangan NADP. Elektron diterima oleh klorofil fotosistem II.

Perkiraan ringkasan persamaan fase cahaya fotosintesis:

H 2 O + NADP + 2ADP + 2P → O 2 + NADP H 2 + 2ATP

Transpor elektron siklik

Disebut fase cahaya non-siklik fotosintesis. Apakah ada lagi? transpor elektron siklik ketika reduksi NADP tidak terjadi. Dalam hal ini, elektron dari fotosistem I menuju ke rantai pembawa, tempat ATP disintesis. Artinya, rantai transpor elektron ini menerima elektron dari fotosistem I, bukan II. Fotosistem pertama, seolah-olah, menerapkan siklus: elektron yang dipancarkan kembali ke sana. Dalam perjalanan, mereka menghabiskan sebagian energi mereka untuk sintesis ATP.

Fotofosforilasi dan fosforilasi oksidatif

Fase cahaya fotosintesis dapat dibandingkan dengan tahap respirasi seluler - fosforilasi oksidatif, yang terjadi pada krista mitokondria. Di sana juga, sintesis ATP terjadi karena transfer elektron dan proton di sepanjang rantai pembawa. Namun, dalam kasus fotosintesis, energi disimpan dalam ATP bukan untuk kebutuhan sel, tetapi terutama untuk kebutuhan fase gelap fotosintesis. Dan jika selama respirasi zat organik berfungsi sebagai sumber energi awal, maka selama fotosintesis itu adalah sinar matahari. Sintesis ATP selama fotosintesis disebut fotofosforilasi daripada fosforilasi oksidatif.

Fase gelap fotosintesis

Untuk pertama kalinya fase gelap fotosintesis dipelajari secara rinci oleh Calvin, Benson, Bassem. Siklus reaksi yang ditemukan oleh mereka kemudian disebut siklus Calvin, atau C3-fotosintesis. Pada kelompok tumbuhan tertentu, jalur fotosintesis yang dimodifikasi diamati - C 4, juga disebut siklus Hatch-Slack.

Dalam reaksi gelap fotosintesis, CO2 adalah tetap. Fase gelap terjadi di stroma kloroplas.

Pemulihan CO 2 terjadi karena energi ATP dan daya reduksi NADP·H 2 yang terbentuk dalam reaksi terang. Tanpa mereka, fiksasi karbon tidak terjadi. Oleh karena itu, meskipun fase gelap tidak secara langsung bergantung pada cahaya, biasanya fase gelap juga berlangsung dalam cahaya.

siklus Calvin

Reaksi pertama fase gelap adalah penambahan CO2 ( karboksilasie) menjadi 1,5-ribulosa bifosfat ( ribulosa 1,5-difosfat) – RiBF. Yang terakhir adalah ribosa terfosforilasi ganda. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim ribulosa-1,5-difosfat karboksilase, juga disebut rubisko.

Sebagai hasil dari karboksilasi, senyawa enam karbon yang tidak stabil terbentuk, yang, sebagai hasil hidrolisis, terurai menjadi dua molekul tiga karbon. asam fosfogliserat (PGA) merupakan produk pertama fotosintesis. FHA juga disebut fosfogliserat.

RiBP + CO2 + H2O → 2FGK

FHA mengandung tiga atom karbon, salah satunya merupakan bagian dari gugus karboksil asam (-COOH):

FHA diubah menjadi gula tiga karbon (gliseraldehida fosfat) triosa fosfat (TF), yang sudah termasuk gugus aldehida (-CHO):

FHA (3-asam) → TF (3-gula)

Reaksi ini menggunakan energi ATP dan daya reduksi NADP · H 2 . TF adalah karbohidrat pertama fotosintesis.

Setelah itu, sebagian besar triosa fosfat dihabiskan untuk regenerasi ribulosa bifosfat (RiBP), yang sekali lagi digunakan untuk mengikat CO 2 . Regenerasi melibatkan serangkaian reaksi konsumsi ATP yang melibatkan gula fosfat dengan 3 sampai 7 atom karbon.

Dalam siklus RiBF inilah siklus Calvin diakhiri.

Sebagian kecil dari TF yang terbentuk di dalamnya meninggalkan siklus Calvin. Dalam hal 6 molekul karbon dioksida yang terikat, hasilnya adalah 2 molekul triosa fosfat. Reaksi total siklus dengan produk input dan output:

6CO2 + 6H2O → 2TF

Pada saat yang sama, 6 molekul RiBP berpartisipasi dalam pengikatan dan 12 molekul FHA terbentuk, yang diubah menjadi 12 TF, di mana 10 molekul tetap berada dalam siklus dan diubah menjadi 6 molekul RiBP. Karena TF adalah gula tiga karbon, dan RiBP adalah gula lima karbon, dalam kaitannya dengan atom karbon yang kita miliki: 10 * 3 = 6 * 5. Jumlah atom karbon yang menyediakan siklus tidak berubah, semua yang diperlukan RiBP diregenerasi. Dan enam molekul karbon dioksida yang termasuk dalam siklus dihabiskan untuk pembentukan dua molekul triosa fosfat yang meninggalkan siklus.

Siklus Calvin, berdasarkan 6 molekul CO2 terikat, mengkonsumsi 18 molekul ATP dan 12 molekul NADP · H2, yang disintesis dalam reaksi fase terang fotosintesis.

Perhitungan dilakukan untuk dua molekul triosa fosfat yang meninggalkan siklus, karena molekul glukosa yang terbentuk kemudian mencakup 6 atom karbon.

Triosa fosfat (TF) adalah produk akhir dari siklus Calvin, tetapi hampir tidak dapat disebut produk akhir fotosintesis, karena hampir tidak terakumulasi, tetapi, bereaksi dengan zat lain, berubah menjadi glukosa, sukrosa, pati, lemak, asam lemak, asam amino. Selain TF, FHA memainkan peran penting. Namun, reaksi seperti itu tidak hanya terjadi pada organisme fotosintesis. Dalam pengertian ini, fase gelap fotosintesis sama dengan siklus Calvin.

PHA diubah menjadi gula enam karbon dengan katalisis enzimatik bertahap. fruktosa-6-fosfat, yang berubah menjadi glukosa. Pada tumbuhan, glukosa dapat dipolimerisasi menjadi pati dan selulosa. Sintesis karbohidrat mirip dengan proses kebalikan dari glikolisis.

fotorespirasi

Oksigen menghambat fotosintesis. Semakin banyak O2 di lingkungan, semakin kurang efisien proses penyerapan CO2. Faktanya adalah bahwa enzim ribulosa bifosfat karboksilase (rubisco) dapat bereaksi tidak hanya dengan karbon dioksida, tetapi juga dengan oksigen. Dalam hal ini, reaksi gelap agak berbeda.

Fosfoglikolat adalah asam fosfoglikolat. Gugus fosfat segera dipecah darinya, dan berubah menjadi asam glikolat (glikolat). Untuk "pemanfaatannya" oksigen dibutuhkan lagi. Oleh karena itu, semakin banyak oksigen di atmosfer, semakin akan merangsang fotorespirasi dan semakin banyak oksigen yang dibutuhkan tanaman untuk membuang produk reaksi.

Fotorespirasi adalah konsumsi oksigen yang bergantung pada cahaya dan pelepasan karbon dioksida. Artinya, pertukaran gas terjadi seperti selama respirasi, tetapi terjadi di kloroplas dan tergantung pada radiasi cahaya. Fotorespirasi bergantung pada cahaya hanya karena ribulosa bifosfat hanya terbentuk selama fotosintesis.

Selama fotorespirasi, atom karbon dikembalikan dari glikolat ke siklus Calvin dalam bentuk asam fosfogliserat (fosfogliserat).

2 Glikolat (C 2) → 2 Glioksilat (C 2) → 2 Glisin (C 2) - CO 2 → Serin (C 3) → Hidroksipiruvat (C 3) → Gliserat (C 3) → FGK (C 3)

Seperti yang Anda lihat, pengembaliannya tidak lengkap, karena satu atom karbon hilang ketika dua molekul glisin diubah menjadi satu molekul asam amino serin, sementara karbon dioksida dilepaskan.

Oksigen dibutuhkan pada tahap konversi glikolat menjadi glioksilat dan glisin menjadi serin.

Konversi glikolat menjadi glioksilat dan kemudian menjadi glisin terjadi di peroksisom, dan serin disintesis di mitokondria. Serin kembali memasuki peroksisom, di mana ia pertama kali menghasilkan hidroksipiruvat, dan kemudian gliserat. Gliserat sudah memasuki kloroplas, tempat FHA disintesis darinya.

Fotorespirasi khas terutama untuk tanaman dengan fotosintesis tipe C3. Ini dapat dianggap berbahaya, karena energi terbuang untuk konversi glikolat menjadi FHA. Rupanya, fotorespirasi muncul karena fakta bahwa tanaman purba tidak siap untuk sejumlah besar oksigen di atmosfer. Awalnya, evolusi mereka terjadi di atmosfer yang kaya karbon dioksida, dan dialah yang terutama menangkap pusat reaksi enzim rubisco.

C 4 -fotosintesis, atau siklus Hatch-Slack

Jika dalam fotosintesis C3 produk pertama fase gelap adalah asam fosfogliserat, yang mencakup tiga atom karbon, maka pada jalur C4, produk pertama adalah asam yang mengandung empat atom karbon: malat, oksaloasetat, aspartat.

C 4 -fotosintesis diamati di banyak tanaman tropis, misalnya, tebu, jagung.

C 4 -tanaman menyerap karbon monoksida lebih efisien, mereka hampir tidak memiliki fotorespirasi.

Tanaman di mana fase gelap fotosintesis berlangsung di sepanjang jalur C 4 memiliki struktur daun khusus. Di dalamnya, bundel konduktor dikelilingi oleh lapisan sel ganda. Lapisan dalam adalah lapisan dari balok penghantar. Lapisan terluar adalah sel mesofil. Lapisan sel kloroplas berbeda satu sama lain.

Kloroplas mesofilik dicirikan oleh butiran besar, aktivitas fotosistem yang tinggi, tidak adanya enzim RiBP karboksilase (rubisco) dan pati. Artinya, kloroplas sel-sel ini diadaptasi terutama untuk fase cahaya fotosintesis.

Dalam kloroplas sel-sel bundel konduksi, grana hampir tidak berkembang, tetapi konsentrasi karboksilase RiBP tinggi. Kloroplas ini disesuaikan untuk fase gelap fotosintesis.

Karbon dioksida pertama-tama memasuki sel mesofil, berikatan dengan asam organik, diangkut dalam bentuk ini ke sel selubung, dilepaskan, dan kemudian mengikat dengan cara yang sama seperti pada tanaman C3. Artinya, jalur C 4 melengkapi daripada menggantikan C 3 .

Di mesofil, CO2 ditambahkan ke fosfoenolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetat (asam), yang mencakup empat atom karbon:

Reaksi berlangsung dengan partisipasi enzim PEP-karboksilase, yang memiliki afinitas lebih tinggi untuk CO2 daripada rubisco. Selain itu, PEP-karboksilase tidak berinteraksi dengan oksigen, dan karena itu tidak digunakan untuk fotorespirasi. Dengan demikian, keuntungan fotosintesis C4 adalah fiksasi karbon dioksida yang lebih efisien, peningkatan konsentrasinya dalam sel selubung, dan, akibatnya, operasi RiBP karboksilase yang lebih efisien, yang hampir tidak dikonsumsi untuk fotorespirasi.

Oksaloasetat diubah menjadi asam dikarboksilat 4-karbon (malat atau aspartat), yang diangkut ke kloroplas sel yang melapisi berkas pembuluh. Di sini, asam mengalami dekarboksilasi (penghilangan CO2), teroksidasi (penghilangan hidrogen) dan diubah menjadi piruvat. Hidrogen mengembalikan NADP. Piruvat kembali ke mesofil, di mana PEP diregenerasi darinya dengan konsumsi ATP.

Penguraian CO2 dalam kloroplas sel-sel pelapis menuju ke jalur C3 biasa dari fase gelap fotosintesis, yaitu, ke siklus Calvin.

Fotosintesis di sepanjang jalur Hatch-Slack membutuhkan lebih banyak energi.

Dipercaya bahwa jalur C4 berkembang lebih lambat dari jalur C3 dan dalam banyak hal merupakan adaptasi terhadap fotorespirasi.

Setiap makhluk hidup di planet ini membutuhkan makanan atau energi untuk bertahan hidup. Beberapa organisme memakan makhluk lain, sementara yang lain dapat menghasilkan nutrisi mereka sendiri. Mereka membuat makanan mereka sendiri, glukosa, dalam proses yang disebut fotosintesis.

Fotosintesis dan respirasi saling berhubungan. Hasil fotosintesis adalah glukosa, yang disimpan sebagai energi kimia dalam tubuh. Energi kimia yang tersimpan ini berasal dari konversi karbon anorganik (karbon dioksida) menjadi karbon organik. Proses pernapasan melepaskan energi kimia yang tersimpan.

Selain produk yang mereka hasilkan, tanaman juga membutuhkan karbon, hidrogen, dan oksigen untuk bertahan hidup. Air yang diserap dari tanah menyediakan hidrogen dan oksigen. Selama fotosintesis, karbon dan air digunakan untuk mensintesis makanan. Tumbuhan juga membutuhkan nitrat untuk membuat asam amino (asam amino adalah bahan untuk membuat protein). Selain itu, mereka membutuhkan magnesium untuk menghasilkan klorofil.

Catatan: Makhluk hidup yang bergantung pada makanan lain disebut. Herbivora seperti sapi, serta tanaman pemakan serangga, adalah contoh heterotrof. Makhluk hidup yang menghasilkan makanannya sendiri disebut. Tumbuhan hijau dan ganggang adalah contoh autotrof.

Pada artikel ini, Anda akan mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana fotosintesis terjadi pada tumbuhan dan kondisi yang diperlukan untuk proses ini.

Definisi fotosintesis

Fotosintesis adalah proses kimia dimana tanaman, beberapa dan ganggang menghasilkan glukosa dan oksigen dari karbon dioksida dan air, hanya menggunakan cahaya sebagai sumber energi.

Proses ini sangat penting bagi kehidupan di Bumi, karena melepaskan oksigen, yang menjadi sandaran semua kehidupan.

Mengapa tumbuhan membutuhkan glukosa (makanan)?

Sama seperti manusia dan makhluk hidup lainnya, tumbuhan juga membutuhkan makanan untuk tetap hidup. Nilai glukosa untuk tanaman adalah sebagai berikut:

• Glukosa yang diperoleh dari fotosintesis digunakan selama respirasi untuk melepaskan energi yang dibutuhkan oleh tanaman untuk proses vital lainnya.
• Sel tumbuhan juga mengubah sebagian glukosa menjadi pati, yang digunakan sesuai kebutuhan. Untuk alasan ini, tanaman mati digunakan sebagai biomassa karena mereka menyimpan energi kimia.
• Glukosa juga dibutuhkan untuk memproduksi bahan kimia lain seperti protein, lemak dan gula tumbuhan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan proses penting lainnya.

Fase fotosintesis

Proses fotosintesis dibagi menjadi dua fase: terang dan gelap.

Fase terang fotosintesis

Seperti namanya, fase cahaya membutuhkan sinar matahari. Dalam reaksi yang bergantung pada cahaya, energi sinar matahari diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia yang tersimpan dalam bentuk molekul pembawa elektron NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) dan molekul energi ATP (adenosine triphosphate). Fase cahaya terjadi pada membran tilakoid di dalam kloroplas.

Fase gelap fotosintesis atau siklus Calvin

Dalam fase gelap atau siklus Calvin, elektron tereksitasi dari fase terang menyediakan energi untuk pembentukan karbohidrat dari molekul karbon dioksida. Fase-fase yang tidak bergantung cahaya kadang-kadang disebut siklus Calvin karena sifat siklik dari proses tersebut.

Meskipun fase gelap tidak menggunakan cahaya sebagai reaktan (dan sebagai akibatnya dapat terjadi siang atau malam), mereka membutuhkan produk reaksi yang bergantung pada cahaya untuk berfungsi. Molekul bebas cahaya bergantung pada molekul pembawa energi ATP dan NADPH untuk membuat molekul karbohidrat baru. Setelah transfer energi ke molekul, pembawa energi kembali ke fase cahaya untuk mendapatkan elektron yang lebih energik. Selain itu, beberapa enzim fase gelap diaktifkan oleh cahaya.

Diagram fase fotosintesis

Catatan: Ini berarti bahwa fase gelap tidak akan berlanjut jika tanaman kekurangan cahaya terlalu lama, karena mereka menggunakan produk fase terang.

Struktur daun tumbuhan

Kita tidak dapat sepenuhnya memahami fotosintesis tanpa mengetahui lebih banyak tentang struktur daun. Daun diadaptasi untuk memainkan peran penting dalam proses fotosintesis.

Struktur luar daun

• Kotak

Salah satu ciri terpenting tumbuhan adalah luas permukaan daun yang besar. Sebagian besar tumbuhan hijau memiliki daun yang lebar, rata dan terbuka yang mampu menangkap energi matahari (sinar matahari) sebanyak yang dibutuhkan untuk fotosintesis.

• Vena sentral dan tangkai daun

Pelepah dan tangkai daun bergabung bersama dan membentuk pangkal daun. Tangkai daun memposisikan daun sedemikian rupa sehingga menerima cahaya sebanyak mungkin.

• helai daun

Daun sederhana memiliki satu helai daun, sedangkan daun majemuk memiliki beberapa helai daun. Helaian daun merupakan salah satu komponen terpenting dari daun, yang terlibat langsung dalam proses fotosintesis.

• pembuluh darah

Jaringan pembuluh darah pada daun membawa air dari batang ke daun. Glukosa yang dilepaskan juga dikirim ke bagian lain tanaman dari daun melalui pembuluh darah. Selain itu, bagian daun ini menopang dan menahan pelat daun secara rata untuk menangkap sinar matahari yang lebih besar. Susunan urat (venation) tergantung pada jenis tanaman.

• dasar daun

Pangkal daun adalah bagian terendahnya, yang diartikulasikan dengan batang. Seringkali, di pangkal daun ada sepasang stipula.

• tepi daun

Tergantung pada jenis tanaman, tepi daun mungkin memiliki berbagai bentuk, termasuk: keseluruhan, bergerigi, bergerigi, berlekuk, crenate, dll.

• Ujung daun

Seperti tepi daun, apex hadir dalam berbagai bentuk, antara lain: runcing, bulat, tumpul, memanjang, memendek, dll.

Struktur internal daun

Di bawah ini adalah diagram dekat dari struktur internal jaringan daun:

• Kutikula

Kutikula bertindak sebagai lapisan pelindung utama pada permukaan tanaman. Biasanya, lebih tebal di bagian atas lembaran. Kutikula ditutupi dengan zat seperti lilin yang melindungi tanaman dari air.

• Kulit ari

Epidermis adalah lapisan sel yang merupakan jaringan integumen daun. Fungsi utamanya adalah untuk melindungi jaringan dalam daun dari dehidrasi, kerusakan mekanis dan infeksi. Ini juga mengatur proses pertukaran gas dan transpirasi.

• Mesofil

Mesofil merupakan jaringan utama tumbuhan. Di sinilah proses fotosintesis berlangsung. Pada kebanyakan tumbuhan, mesofil dibagi menjadi dua lapisan: yang atas adalah palisade dan yang lebih rendah adalah bunga karang.

• Sel pelindung

Sel penjaga adalah sel khusus di epidermis daun yang digunakan untuk mengontrol pertukaran gas. Mereka melakukan fungsi pelindung untuk stomata. Pori-pori stomata menjadi besar ketika air tersedia secara bebas, jika tidak, sel-sel pelindung menjadi lesu.

• perut

Fotosintesis tergantung pada penetrasi karbon dioksida (CO2) dari udara melalui stomata ke dalam jaringan mesofil. Oksigen (O2), yang diperoleh sebagai produk sampingan fotosintesis, keluar dari tumbuhan melalui stomata. Ketika stomata terbuka, air hilang melalui penguapan dan harus diisi kembali melalui aliran transpirasi oleh air yang diambil oleh akar. Tanaman dipaksa untuk menyeimbangkan jumlah CO2 yang diserap dari udara dan kehilangan air melalui pori-pori stomata.

Kondisi yang diperlukan untuk fotosintesis

Berikut ini adalah kondisi yang dibutuhkan tumbuhan untuk melakukan proses fotosintesis:

• Karbon dioksida. Gas alam tidak berwarna dan tidak berbau yang ditemukan di udara dan memiliki sebutan ilmiah CO2. Ini terbentuk selama pembakaran karbon dan senyawa organik, dan juga terjadi selama respirasi.
• Air. Bahan kimia cair transparan, tidak berbau dan tidak berasa (dalam kondisi normal).
• Lampu. Meskipun cahaya buatan juga cocok untuk tanaman, sinar matahari alami umumnya menciptakan kondisi terbaik untuk fotosintesis karena mengandung radiasi ultraviolet alami, yang memiliki efek positif pada tanaman.
• Klorofil. Ini adalah pigmen hijau yang ditemukan di daun tanaman.
• Nutrisi dan mineral. Bahan kimia dan senyawa organik yang diserap akar tanaman dari tanah.

Apa yang terbentuk sebagai hasil fotosintesis?

• Glukosa;
• Oksigen.

(Energi cahaya ditunjukkan dalam tanda kurung karena bukan zat)

Catatan: Tanaman mengambil CO2 dari udara melalui daunnya, dan air dari tanah melalui akarnya. Energi cahaya berasal dari Matahari. Oksigen yang dihasilkan dilepaskan ke udara dari daun. Glukosa yang dihasilkan dapat diubah menjadi zat lain, seperti pati, yang digunakan sebagai penyimpan energi.

Jika faktor-faktor yang mendorong fotosintesis tidak ada atau ada dalam jumlah yang tidak mencukupi, ini dapat berdampak negatif pada tanaman. Misalnya, kurang cahaya menciptakan kondisi yang menguntungkan bagi serangga yang memakan daun tanaman, sementara kekurangan air memperlambatnya.

Dimanakah tempat terjadinya fotosintesis?

Fotosintesis terjadi di dalam sel tumbuhan, dalam plastida kecil yang disebut kloroplas. Kloroplas (kebanyakan ditemukan di lapisan mesofil) mengandung zat hijau yang disebut klorofil. Di bawah ini adalah bagian lain dari sel yang bekerja dengan kloroplas untuk melakukan fotosintesis.

Struktur sel tumbuhan

Fungsi bagian sel tumbuhan

• : memberikan dukungan struktural dan mekanis, melindungi sel dari bakteri, memperbaiki dan menentukan bentuk sel, mengontrol laju dan arah pertumbuhan, dan memberi bentuk pada tanaman.
• : menyediakan platform untuk sebagian besar proses kimia yang dikendalikan oleh enzim.
• : bertindak sebagai penghalang, mengontrol pergerakan zat masuk dan keluar dari sel.
• : seperti dijelaskan di atas, mereka mengandung klorofil, zat hijau yang menyerap energi cahaya selama fotosintesis.
• : rongga di dalam sitoplasma sel yang menyimpan air.
• : mengandung tanda genetik (DNA) yang mengontrol aktivitas sel.

Klorofil menyerap energi cahaya yang dibutuhkan untuk fotosintesis. Penting untuk dicatat bahwa tidak semua panjang gelombang warna cahaya diserap. Tanaman terutama menyerap panjang gelombang merah dan biru - mereka tidak menyerap cahaya dalam kisaran hijau.

Karbon dioksida selama fotosintesis

Tumbuhan mengambil karbon dioksida dari udara melalui daunnya. Karbon dioksida merembes melalui lubang kecil di bagian bawah daun - stomata.

Bagian bawah daun memiliki sel-sel dengan jarak yang longgar untuk memungkinkan karbon dioksida mencapai sel-sel lain di daun. Hal ini juga memungkinkan oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis dengan mudah meninggalkan daun.

Karbon dioksida hadir di udara yang kita hirup dalam konsentrasi yang sangat rendah dan merupakan faktor penting dalam fase gelap fotosintesis.

Cahaya dalam proses fotosintesis

Lembaran biasanya memiliki luas permukaan yang besar, sehingga dapat menyerap banyak cahaya. Permukaan atasnya dilindungi dari kehilangan air, penyakit dan cuaca oleh lapisan lilin (kutikula). Bagian atas lembaran adalah tempat cahaya jatuh. Lapisan mesofil ini disebut palisade. Ini disesuaikan untuk menyerap sejumlah besar cahaya, karena mengandung banyak kloroplas.

Pada fase terang, proses fotosintesis meningkat dengan bertambahnya cahaya. Lebih banyak molekul klorofil yang terionisasi dan lebih banyak ATP dan NADPH yang dihasilkan jika foton cahaya difokuskan pada daun hijau. Meskipun cahaya sangat penting dalam fase cahaya, perlu dicatat bahwa terlalu banyak cahaya dapat merusak klorofil dan mengurangi proses fotosintesis.

Fase cahaya tidak terlalu bergantung pada suhu, air atau karbon dioksida, meskipun semuanya diperlukan untuk menyelesaikan proses fotosintesis.

Air selama fotosintesis

Tanaman mendapatkan air yang mereka butuhkan untuk fotosintesis melalui akarnya. Mereka memiliki rambut akar yang tumbuh di tanah. Akar dicirikan oleh area permukaan yang besar dan dinding tipis, yang memungkinkan air dengan mudah melewatinya.

Gambar menunjukkan tanaman dan selnya dengan air yang cukup (kiri) dan kekurangannya (kanan).

Catatan: Sel akar tidak mengandung kloroplas karena biasanya berada di tempat gelap dan tidak dapat berfotosintesis.

Jika tanaman tidak menyerap cukup air, ia akan layu. Tanpa air, tanaman tidak akan dapat berfotosintesis dengan cukup cepat, dan bahkan dapat mati.

Apa pentingnya air bagi tumbuhan?

• Menyediakan mineral terlarut yang mendukung kesehatan tanaman;
• Apakah media untuk transportasi;
• Mendukung stabilitas dan kejujuran;
• Mendingin dan jenuh dengan kelembaban;
• Itu memungkinkan untuk melakukan berbagai reaksi kimia dalam sel tumbuhan.

Pentingnya fotosintesis di alam

Proses biokimia fotosintesis menggunakan energi sinar matahari untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi oksigen dan glukosa. Glukosa digunakan sebagai bahan penyusun pada tanaman untuk pertumbuhan jaringan. Jadi, fotosintesis adalah cara di mana akar, batang, daun, bunga dan buah terbentuk. Tanpa proses fotosintesis, tumbuhan tidak dapat tumbuh atau berkembang biak.

• Produser

Karena kemampuan fotosintesisnya, tumbuhan dikenal sebagai produsen dan berfungsi sebagai tulang punggung hampir setiap rantai makanan di Bumi. (Ganggang adalah tanaman yang setara). Semua makanan yang kita makan berasal dari organisme yang fotosintesis. Kita memakan tumbuhan ini secara langsung, atau kita memakan hewan seperti sapi atau babi yang mengkonsumsi makanan nabati.

• Dasar rantai makanan

Dalam sistem perairan, tumbuhan dan ganggang juga membentuk dasar dari rantai makanan. Alga berfungsi sebagai makanan untuk, yang, pada gilirannya, bertindak sebagai sumber makanan bagi organisme yang lebih besar. Tanpa fotosintesis di lingkungan akuatik, kehidupan tidak mungkin terjadi.

• Penghapusan karbon dioksida

Fotosintesis mengubah karbon dioksida menjadi oksigen. Selama fotosintesis, karbon dioksida dari atmosfer memasuki tanaman dan kemudian dilepaskan sebagai oksigen. Di dunia saat ini di mana tingkat karbon dioksida meningkat pada tingkat yang mengkhawatirkan, setiap proses yang menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer adalah penting bagi lingkungan.

• Siklus nutrisi

Tumbuhan dan organisme fotosintesis lainnya memainkan peran penting dalam siklus nutrisi. Nitrogen di udara difiksasi dalam jaringan tanaman dan menjadi tersedia untuk membuat protein. Elemen jejak yang ditemukan di tanah juga dapat dimasukkan ke dalam jaringan tanaman dan tersedia bagi herbivora lebih jauh di rantai makanan.

• kecanduan fotosintesis

Fotosintesis tergantung pada intensitas dan kualitas cahaya. Di khatulistiwa, di mana sinar matahari berlimpah sepanjang tahun dan air bukanlah faktor pembatas, tanaman memiliki tingkat pertumbuhan yang tinggi dan bisa menjadi cukup besar. Sebaliknya, fotosintesis lebih jarang terjadi di bagian laut yang lebih dalam, karena cahaya tidak menembus lapisan ini, dan akibatnya, ekosistem ini lebih tandus.

Dengan atau tanpa energi cahaya. Itu adalah ciri khas tumbuhan. Mari kita pertimbangkan lebih lanjut apa fase gelap dan terang fotosintesis itu.

Informasi Umum

Organ fotosintesis pada tumbuhan tingkat tinggi adalah daun. Kloroplas berfungsi sebagai organel. Membran tilakoid mereka mengandung pigmen fotosintesis. Mereka adalah karotenoid dan klorofil. Yang terakhir ada dalam beberapa bentuk (a, c, b, d). Yang utama adalah a-klorofil. Molekulnya mengandung "kepala" porfirin dengan atom magnesium yang terletak di tengah, serta "ekor" fitol. Elemen pertama disajikan sebagai struktur datar. "Kepala" bersifat hidrofilik, oleh karena itu terletak di bagian membran yang mengarah ke lingkungan akuatik. Fitol "ekor" bersifat hidrofobik. Karena ini, ia menyimpan molekul klorofil di dalam membran. Klorofil menyerap cahaya biru-ungu dan merah. Mereka juga memantulkan warna hijau, memberi warna khas pada tanaman. Dalam membran tilaktik, molekul klorofil diatur menjadi fotosistem. Ganggang biru-hijau dan tanaman dicirikan oleh sistem 1 dan 2. Bakteri fotosintetik hanya memiliki yang pertama. Sistem kedua dapat menguraikan H 2 O dan melepaskan oksigen.

Fase terang fotosintesis

Proses yang terjadi pada tumbuhan sangat kompleks dan bertingkat. Secara khusus, dua kelompok reaksi dibedakan. Mereka adalah fase gelap dan terang fotosintesis. Yang terakhir berlangsung dengan partisipasi enzim ATP, protein transpor elektron, dan klorofil. Fase terang fotosintesis terjadi di membran tilaktoid. Elektron klorofil tereksitasi dan meninggalkan molekul. Setelah itu, mereka jatuh di permukaan luar membran thylactic. Dia, pada gilirannya, bermuatan negatif. Setelah oksidasi, pemulihan molekul klorofil dimulai. Mereka mengambil elektron dari air yang ada di ruang intralakoid. Jadi, fase terang fotosintesis berlangsung di membran selama peluruhan (fotolisis): H 2 O + Q cahaya → H + + OH -

Ion hidroksil diubah menjadi radikal reaktif dengan menyumbangkan elektronnya:

OH - → .OH + e -

Radikal OH bergabung dan membentuk oksigen bebas dan air:

4TIDAK. → 2H 2 O + O 2.

Dalam hal ini, oksigen dikeluarkan ke media (eksternal) di sekitarnya, dan proton diakumulasikan di dalam tilaktoid dalam "reservoir" khusus. Akibatnya, di mana fase cahaya fotosintesis berlangsung, membran tilaktik menerima muatan positif karena H + di satu sisi. Pada saat yang sama, karena elektron, ia bermuatan negatif.

Fosforilasi ADP

Di mana fase cahaya fotosintesis berlangsung, ada perbedaan potensial antara permukaan dalam dan luar membran. Ketika mencapai 200 mV, proton didorong melalui saluran ATP sintetase. Dengan demikian, fase terang fotosintesis terjadi di membran ketika ADP difosforilasi menjadi ATP. Dalam hal ini, atom hidrogen diarahkan pada reduksi pembawa khusus nikotinamida adenin dinukleotida fosfat NADP+ menjadi NADP.H2:

2H + + 2e - + NADP → NADP.H 2

Fase cahaya fotosintesis dengan demikian melibatkan fotolisis air. Ini, pada gilirannya, disertai oleh tiga reaksi utama:

1. Sintesis ATP.
2. Pendidikan NADP.H 2 .
3. Pembentukan oksigen.

Fase cahaya fotosintesis disertai dengan pelepasan yang terakhir ke atmosfer. NADP.H2 dan ATP pindah ke stroma kloroplas. Ini melengkapi fase cahaya fotosintesis.

Kelompok reaksi lain

Fase gelap fotosintesis tidak memerlukan energi cahaya. Itu terjadi di stroma kloroplas. Reaksi disajikan sebagai rantai transformasi berurutan karbon dioksida yang berasal dari udara. Akibatnya, glukosa dan zat organik lainnya terbentuk. Reaksi pertama adalah fiksasi. RiBF bertindak sebagai akseptor karbon dioksida. Katalis dalam reaksi adalah ribulosa bifosfat karboksilase (enzim). Sebagai hasil dari karboksilasi RiBP, senyawa enam karbon yang tidak stabil terbentuk. Hampir seketika terurai menjadi dua molekul FHA (asam fosfogliserat). Ini diikuti oleh siklus reaksi, di mana ia diubah menjadi glukosa melalui beberapa produk antara. Mereka menggunakan energi NADP.H 2 dan ATP, yang diubah ketika fase cahaya fotosintesis sedang berlangsung. Siklus reaksi ini disebut "siklus Calvin". Itu dapat direpresentasikan sebagai berikut:

6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O

Selain glukosa, monomer lain dari senyawa organik (kompleks) terbentuk selama fotosintesis. Ini termasuk, khususnya, asam lemak, gliserol, asam amino, nukleotida.

reaksi C3

Mereka adalah jenis fotosintesis di mana senyawa tiga karbon terbentuk sebagai produk pertama. Dialah yang digambarkan di atas sebagai siklus Calvin. Ciri-ciri fotosintesis C3 adalah:

1. RiBP adalah akseptor untuk karbon dioksida.
2. Reaksi karboksilasi dikatalisis oleh RiBP karboksilase.
3. Zat enam karbon terbentuk, yang kemudian terurai menjadi 2 FHA.

Asam fosfogliserat direduksi menjadi TF (triosa fosfat). Beberapa dari mereka dikirim ke regenerasi ribulosa bifosfat, dan sisanya diubah menjadi glukosa.

reaksi C4

Jenis fotosintesis ini ditandai dengan munculnya senyawa empat karbon sebagai produk pertama. Pada tahun 1965, ditemukan bahwa zat C4 muncul pertama kali pada beberapa tumbuhan. Misalnya, ini telah ditetapkan untuk millet, sorgum, tebu, jagung. Kultur ini kemudian dikenal sebagai tanaman C4. Tahun berikutnya, 1966, Slack and Hatch (ilmuwan Australia) menemukan bahwa mereka hampir sepenuhnya kekurangan fotorespirasi. Juga telah ditemukan bahwa tanaman C4 seperti itu jauh lebih efisien dalam menyerap karbon dioksida. Akibatnya, jalur transformasi karbon dalam budaya tersebut telah disebut sebagai jalur Hatch-Slack.

Kesimpulan

Pentingnya fotosintesis sangat besar. Berkat dia, karbon dioksida diserap dari atmosfer setiap tahun dalam volume besar (miliaran ton). Sebaliknya, lebih sedikit oksigen yang dilepaskan. Fotosintesis berperan sebagai sumber utama pembentukan senyawa organik. Oksigen terlibat dalam pembentukan lapisan ozon, yang melindungi organisme hidup dari efek radiasi UV gelombang pendek. Selama fotosintesis, daun hanya menyerap 1% dari semua energi cahaya yang jatuh di atasnya. Produktivitasnya dalam 1 g senyawa organik per 1 sq. m permukaan per jam.

Bagaimana energi sinar matahari dalam fase terang dan gelap fotosintesis diubah menjadi energi ikatan kimia glukosa? Jelaskan jawabannya.

Menjawab

Pada fotosintesis fase cahaya, energi sinar matahari diubah menjadi energi elektron tereksitasi, kemudian energi elektron tereksitasi diubah menjadi energi ATP dan NADP-H2. Pada fase gelap fotosintesis, energi ATP dan NADP-H2 diubah menjadi energi ikatan kimia glukosa.

Apa yang terjadi selama fase terang fotosintesis?

Menjawab

Elektron klorofil, tereksitasi oleh energi cahaya, mengikuti rantai transpor elektron, energinya disimpan dalam ATP dan NADP-H2. Fotolisis air terjadi, oksigen dilepaskan.

Apa proses utama yang terjadi selama fase gelap fotosintesis?

Menjawab

Dari karbon dioksida yang diperoleh dari atmosfer dan hidrogen yang diperoleh pada fase cahaya, glukosa terbentuk karena energi ATP yang diperoleh pada fase cahaya.

Apa fungsi klorofil pada sel tumbuhan?

Menjawab

Klorofil terlibat dalam proses fotosintesis: pada fase cahaya, klorofil menyerap cahaya, elektron klorofil menerima energi cahaya, putus dan berjalan di sepanjang rantai transpor elektron.

Apa peran elektron klorofil dalam fotosintesis?

Menjawab

Elektron klorofil, tereksitasi oleh sinar matahari, melewati rantai transpor elektron dan melepaskan energinya untuk pembentukan ATP dan NADP-H2.

Pada tahap fotosintesis manakah oksigen bebas dihasilkan?

Menjawab

Dalam fase cahaya, selama fotolisis air.

Selama fase fotosintesis apa sintesis ATP terjadi?

Menjawab

fase cahaya.

Apa sumber oksigen selama fotosintesis?

Menjawab

Air (oksigen dilepaskan selama fotolisis air).

Laju fotosintesis tergantung pada faktor pembatas (limiting) antara lain cahaya, konsentrasi karbondioksida, suhu. Mengapa faktor-faktor ini membatasi reaksi fotosintesis?

Menjawab

Cahaya diperlukan untuk eksitasi klorofil, itu memasok energi untuk proses fotosintesis. Karbon dioksida diperlukan dalam fase gelap fotosintesis; glukosa disintesis darinya. Perubahan suhu menyebabkan denaturasi enzim, reaksi fotosintesis melambat.

Dalam reaksi metabolisme apa pada tumbuhan karbon dioksida merupakan zat awal untuk sintesis karbohidrat?

Menjawab

dalam reaksi fotosintesis.

Pada daun tumbuhan, proses fotosintesis berlangsung secara intensif. Apakah itu terjadi pada buah matang dan mentah? Jelaskan jawabannya.

Menjawab

Fotosintesis terjadi di bagian hijau tumbuhan yang terkena cahaya. Dengan demikian, fotosintesis terjadi pada kulit buah yang berwarna hijau. Di dalam buah dan di kulit buah matang (tidak hijau), fotosintesis tidak terjadi.