BIOLOGI SMA Kelas XII

CIBUT DAWARYO

BIOLOGI

untuk SMA Kelas XII

                    

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas terselesaikannya buku ajar ini. Buku ajar yang kami buat bukan satu-satunya sumber bahan ajar siswa akan tetapi minimal dapat digunakan sebagai acuan siswa dalam belajar.

Buku ajar ini disajikan secara sistematis dan disertai dengan gambar-gambar yang relevan, sehingga mempermudah siswa untuk mempelajarinya.Setiap konsep dibahas dengan rinci dan disertai berbagai contoh yang memudahkan untuk memahaminya.Di akhir tiap bab disajikan pelatihan soal-soal yang bertujuan untuk menguji pemahaman siswa terhadap materi yang telah diberikan. Selain itu, daftar istilah dan rangkuman yang ada untuk mempermudah siswa dalam mempelajari buku ini.

Akhir kata, tiada gading yang tak retak, demikian pula dengan buku ajar ini.Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun tetap kami nantikan dalam kesempurnaan buku ini.

Semarang , April 2011

Penulis

 

Standar Kompetensi               : 2. Memahami pentingnya proses metabolisme pada organisme

Kompetensi Dasar    :2.2Mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat.

Indikator               : 1. Menjelaskan reaksi-reaksi yang terjadi pada respirasi (glikolisis, reaksi antara, siklus Krebs, transpor elektron).

2. Menjelaskan reaksi yang terjadi pada respirasi anaerob (fermentasi  alkohol dan fermentasi asam laktat).

3. Menentukan zat yang dihasilkan pada proses fermentasi dengan melakukan percobaan.

4. Menjelaskan reaksi-reaksi yang terjadi pada proses fotosintesis dan kemosintesis.

5. Menjelaskan keterkaitan antara proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat

Tujuan Pembelajaran :

A. Siswa dapat mendeskripsikan tahapan reaksi pada respirasi aerob.

B. Siswa dapat menjelaskan reaksi anaerob, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

C. Siswa dapat membandingkan jumlah energi antara respirasi aerob dan anaerob.

D. Siswa dapat mendeskripsikan macam zat yang dihasilkan pada proses fermentasi melalui percobaan.

E.  Siswa dapat mendeskripsikan tahapan dalam reaksi fotosintesis.

F.  Siswa dapat menjelaskan reaksi kemosintesis dan macam organisme yang melakukan proses kemosintesis.

G. Siswa dapat menjelaskan keterkaitan antara proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat

Peta Konsep

Pendahuluan

Di dalam tubuh kita terjadi berbagai macam reaksi kimia, baik berupa reaksi penyusunan maupun reaksi pembongkaran.Bagaimana zat makanan di dalam tubuh kita diuraikan untuk mendapatkan energi?Bagaimana semua proses tersebut berlangsung dan apa saja yang mempengaruhi proses tersebut? Semua dapat kamu pelajari dalam buku ajarini

 

A.Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme disebut juga dissimilasi. Pada proses tersebut terjadi reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber.

Respirasi merupakan suatu proses pembebasan energi melalui reaksi kimia dengan atau tidak menggunakan oksigen. Berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen bebas, respirasi dibedakan atas respirasi aerob dan respirasi anaerob.

1.      Respirasi aerob

Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan oksigen bebas dari udara. Respirasi aerob berlangsung melalui empat  tahap, yaitu glikolisis, reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif/ oksidasi piruvat), siklus Krebs, dan transpor elektron.

a.      Glikolisis

Glikolisis yaitu proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekulpiruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatisyang menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH.Sifat-sifat glikolisis ialah:

1.      Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob

2.      Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis, ATP (Adenosin Trifosfat), dan ADP (Adenosin Difosfat)

3.      ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul yang lain.

 Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagimenjadi 2 Fase, yaitu:

·      5 langkah pertama yang disebut fase preparatory

·      5 langkah terakhir yang disebut fase payoff

Fase I memerlukan 2 ATP dan  Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi Glukosa menjadi 2 molekul piruvat   menghasil 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.

Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik.Enzim heksokinasemerupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg²⁺ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya ialah  isomerasi, yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadi fruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim fosfoglukoisomerase dan dibantu oleh ion Mg²⁺.

Tahap selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinasedibantu oleh ion Mg²⁺sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pda posisi 1.

Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosadifosfatatau enzim aldolase.  Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.

Tahap selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD⁺, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg²⁺sebagai kofaktor. Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg²⁺sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya adalah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg²⁺ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.

Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat.

Skema proses glikolisis

http://www.drpasswater.com/nutrition_library/Rapaport1_files/image003.jpg

b.      Reaksi  Antara (Dekarboksilasi Oksidatif/ Oksidasi Piruvat)

Glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam piruvat ini akan dioksidasi dan menghilangkan 1 dari 3 karbon pada asam piruvat (karbon hilang dalam bentuk CO₂). Reaksi ini menghasilkan fragmen berkarbon 2 yang disebut kelompok asetil dan mengubah NAD⁺ menjadi NADH. Reaksinya kompleks, melibatka 3 tahap reaksi antara. Diakhir reaksi, kelompok asetil (fragmen berkarbon 2) bergabung dengan kofaktor koenzim A (KoA) sehingga membentuk senyawa asetil KoA.

 

c.       Siklus Krebs

Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebsadalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentukasam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karenamenggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-Adengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.

Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentukasam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, Ko-A memisahkan diridari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan danpenambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositratmengalami oksidasi dengan melepas ion H⁺, yang kemudian mereduksi NAD⁺ menjadiNADH, dan melepaskan satu molekul (CO₂) dan membentuk asam a-ketoglutarat(baca: asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskansatu molekul (CO₂), dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H⁺ yang kembalimereduksi NAD⁺ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkantambahan satu Ko-A dan membentuk suksinil Ko-A. Setelah terbentuk suksinil Ko-Amolekul Ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat.Pelepasan Ko-A dan perubahan suksinil Ko-A menjadi asam suksinat menghasilkancukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganikmenjadi satu molekulATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi danmelepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH₂,dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asamfumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat,karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malatmengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H⁺, yang kemudian diterima olehNAD⁺ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asamoksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil Ko-A dan kembali menjalanisiklus Krebs.

Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP,6 NADH, 2 FADH₂, dan 4 CO₂. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH₂ yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.

Skema Siklus Krebs

Siklus ini berfungsi sebagai “tanur” metabolik yang mengoksidasi bahan bakar orgnik yang diturunkan dari piruvat, produk glikolisis. Diagram ini merangkum masukan dan keluaran begitu piruvat dipecah menjadi tiga molekul CO₂. (Diagram ini mencakup pengubahan pra-siklus krebs dari piruvat menjadi asetil KoA). Siklus ini menghasilkan satu ATP perputaran melalui fosforilasi substrat, tapi sebagian besar energi kimiawi ditrasfer selama reaksi redoks ke NAD⁺ dan FAD. Koenzim tereduksi, NADH dan FADH₂, membolak-balik muatannya yang berupa elektron dan energi tinggi ke rantai transpor elektron untuk mensintesis ATP melalui fosforilasi oksidatif. (untuk menghitung masukan dan keluaran berdasarkan per glukosa, kalikan dengan 2, karena setiap molekul glukosa selama glikolisis dipecah menjadi dua molekul piruvat)

Lebih detailnya

1) Asam oksaloasetat + Asetil KoA —> Asam Sitrat + KoA

2) Asam sitrat + NAD —> Asam ketoglutarat + NADH2 + CO2

3) Asam ketoglutarat + NAD + H2O —> Asam suksinat + NADH2 + CO2

4) Asam suksinat + FAD + H2O —> Fumarat + FADH2

5) Fumarat + H2O —> Malat

6) Malat + NAD —> Asam oksaloasetat +NADH2

Asam oksaloasetat = senyawa siklus (senyawa yg mengawali reaksi dan terbentuk kembali di akhir reaksi).

d.      Transpor Elektron

Pada dasarnya, transpor elektron merupakan peristiwa pemindahan elektron dan ion hidrogen (H⁺). Elektron tersebut dibawa oleh NADH dan FADH dari satu substrat ke substrat lain secara berantai disertai dengan [pembentukan ATP melalui proses fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif merupakan proses penambahan gugus fosfat anorganik ke molekul ADP. Pada proses transpor elektron, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir yang berasal dari 2 ion hidrogen (H⁺) sehingga membentuk molekul air (H₂O). Air merupakan salah satu produk akhir dari respirasi selular.

NADH dan FADH juga berfungsi sebagai senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen.Setiap molekul NADH yang memasuki rantai transpor elektron akan menghasilkan 3 molekul ATP dan setiap molekul FADH₂akan menghasilkan 2 molekul ATP.

http://3.bp.blogspot.com/_zfYP2E2dfg/Sxtr6hM3OtI/AAAAAAAAADc/ju8nT5498MI/s320/te.jpg

2.      Respirasi Anaerob (Fermentasi)

Respirasi anaerob respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Reaksi tanpa oksigen yang demikian dikenal juga dengan istilah fermentasi. Ada dua contoh fermentasi yaitu: fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

a.      Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol telah dikenal dan dilakukan oleh banyak orang sejak ribuan tahun yang lalu. Proses ini umumnya menggunakan sel ragi (jamur bersel tunggal) untuk menghasilkan produk. Dalam hal ini ragi akan mengubah gula menjadi asam piruvat melalui jalur glikolisis. Selanjutnya, asam piruvat diubah menjadi etanol (etil alkohol, suatu senyawa berkarbon 2) dan CO₂. Pada pembuatan roti, gelembung-gelembung yang berasal dari CO₂ menyebabkan roti mengembang.

Reaksinya sebagai berikut :

b.      Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat umumnya dilakukan oleh bakteri. Pada beberapa aktivitas tertentu sel-sel otot kitapun juga dapat melakukan fermentasi asam laktat. Namun, jumlah energi yang dihasilkannya tidak sebanyak energi yang dihasilkan oleh respirasi aerob.

Pada akhirnya, jalur fermentasi akan menyebabkan penumpukan asam laktat pada otot. Pada kondisi yang demikian otot menjadi kaku dan ngilu. Pada umumnya rasa kaku dan ngilu tersebut akan segera hilang ketika sel-sel otot kembali dalam kondisi cukup oksigen.

Reaksinya sebagai berikut :

c.         Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan satu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob.Fermentasi ini biasa dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter) dengan substrat etanol.Jika diberikan oksigen yang cukup, bakteri-bakteri ini dapat memproduksi cuka dari bermacam-macam bahan makanan yang beralkohol.Bahan makanan yang biasa digunakan yaitu sari buah apel, anggur, biji-bijian fermentasi, malt, beras, atau bubur kentang. Dari proses fermentasi asam cuka, energi yang dihasilkan lima kali lebih besar daripada energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol. Secara umum reaksi kimia yang terfasilitasi oleh bakteri ini adalah:

C₂H₅OH + O₂ —> CH₃COOH + H₂O

Dapat disimpulkan bahwa pada respirasi anaerob penerima hidrogen terakhir adalah etanol atau asam laktat, bukan oksigen. Energi yang dihasilkan oleh respirasi anaerob lebih sedikit dibandingkan dengan energi yang dihasilkan respirasi aerob, yaitu 2 ATP dari setiap molekul glukosa.

Input	Output
Glukosa	2 laktat atau
2 ATP	2 alkohol dan 2 CO2
2 ADP+2 P	4ATP (hasil bersih 2 ATP)

Tabel input dan output pada proses fermentasi

B. Anabolisme Karbohidrat

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1.      Fotosintesis

Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan). Yang digunakan dalam proses fotosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

a.    Pigmen Fotosintesis

Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentuk apa yang disebut grana. Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

http://www.fp.unud.ac.id/biotek/wp-content/uploads/biologisel/kloroplas.jpg

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

·         Gen: bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.

·         Cahaya: beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.

·         Unsur N, Mg dan Fe: merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.

·         Air: bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

b.   Tahapan Fotosintesis

Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang terjadi pada grana (membran tilakoid), sedangkan reaksi gelap terjadi pada stroma kloroplas.

1.    Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi jika ada cahaya, misalnya cahaya matahari.Selama tahap ini, klorofil di dalam membran granum menyerap cahaya merah dan nila yang memiliki gelombang panjang.Energi ditangkap oleh klorofil dan digunakan untuk memecah molekul air.Pemecahan ini disebut fotolisis.Fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hidrogen dan oksigen.

Reaksi fotolisis dapat ditulis sebagai berikut:

2H₂O2H₂ + O₂

Bahwa O₂hasil fotosintesis ini berasal dari peristiwa fotolisis, telah dibuktikan dengan isotop ¹⁸O oleh S. Ruben dan M.D. Kamen serta Robert Hill (ahli kimia Inggris).Reaksi terang disebut juga reaksi Hill.

Selama reaksi terang fotosintesis, terdapat dua kemungkinan rute untuk aliran elektron, yaitu non siklik dan siklik.

Ø  Aliran elektron non siklik

Melibatkan 2 fotosistem, yaitu Fotosistem I dan II

1.      Fotosistem I (P700) fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm

2.      Fotosistem II (P680) fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 n

Ø  Aliran elektron siklik

Pasa kondisi tertentu, elektron terfotoeksitasi mengambil jalur aliran elektron siklik.Aliran elektron siklik merupakan hubungan yang singkat.Aliran elektron siklik menggunakan fotosistem I, tetapi tidak menggunakan fotosistem II.

Reaksi terang fotosintesis

http://2.bp.blogspot.com/aJHdenGQtPw/Ta2ZKSbZwtI/AAAAAAAAAEU/VhnGebw1pzw/s1600/reaksi%2Bterang.JPG

2.    Reaksi Gelap

                        Reaksi gelap berlangsung di stroma tanpa bantuan energi cahaya. Reaksi ini menurunkan energi berupa ATP dan NADPH yang berasal dari reaksi terang untuk fiksasi CO2. Pada saat ini terjadi pengikatan CO2 di udara oleh RuBP (ribulosa biphosphat) menjadi PGA (asam 3-fosfogliserat) yang akan berikatan dengan ion H+ (dari reaksi terang) menjadi PGAL (phosphor gliseral dehide). Melalui reaksi yang diselenggarakan oleh enzim, PGAL dibentuk menjadi glukosa atau amilum.Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

            Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap. Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

Reaksi gelap atau siklus Calvin-Benson

http://wijaganteng.files.wordpress.com/2010/12/400px-reaksi_gelapedit_copy.png

2.Kemosintesis

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Tabel Perbandingan Fotosintesis dan Kemosintesis

Faktor pembanding	Fotosintesis	Kemosintesis
Bahan dasar	CO2 dan H2O	CO2 dan H2O
Sumber energi	Sinar matahari	Zat-zat kimia
Pelaku	Tumbuhan berklorofil	Tumbuhan tak berklorofil, misalnya bakteri
Hasil	Karbohidrat/ glukosa	Glukosa

3. Tanaman C3,C4, dan CAM

Tumbuhan dikelompokan berdasarkan tipe fotosintesisnya, yaitu tumbuhan C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism).Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3.Namun tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi.Sebagian besar tanaman pertanian, seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3.

a.      Tanaman C3

Dalam fotosintesis C3 berbeda dengan C4, pada C3 karbon dioksida masuk ke siklus
calvin secara langsung. Struktur kloroplas pada tanaman C3 homogen.Tanaman C3 mempunyai suatu peran penting dalam metabolisme, Tanaman C3 mempunyai
kemampuan fotorespirasi yang rendah karena mereka tidak memerlukan energi untuk fiksasi sebelumnya. Tanaman C3 dapat kehilangan 20 % karbon dalam siklus calvin karena radiasi, tanaman ini termasuk salah satu group phylogenik. Konsep dasar reaksi gelap fotosintesis siklus Calvin (C3) adalah sebagai berikut:

CO2 diikat oleh RUDP untuk selanjutnya dirubah menjadi senyawa organik C6 yang tidak stabil yang pada akhirnya dirubah menjadi glukosa dengan menggunakan 18ATP dan 12 NADPH.Siklus ini terjadi dalam kloroplas pada bagian stroma.Untuk menghasilkan satu molekul glukosa diperlukan 6 siklus C3.

b.      Tanaman C4

Tebu (Saccharum officinarum), jagung (Zea mays), dan tumbuhan tertentu lain
tidak mengikat karbon dioksida secara langsung. Pada tumbuhan ini senyawa pertama yang terbentuk setelah jangka waktu pelaksanaan fotosintesis yang sangat pendek, bukanlah senyawa 3-C asam fosfogliserat (PGA), melainkan senyawa 4-C asam oksaloasetat (OAA).Metode alternatif fiksasi karbon dioksida untuk fotosintesis ini disebut jalur Hatch-Slack. Tumbuhan yang menggunakan jalur ini disebut tumbuhan C4 atau  tumbuhan 4 karbon.

c.       Tanaman CAM

Berbeda dengan gerakan stomata yang lazim, stomata tumbuhan CAM membuka pada malam hari, tetapi menutup pada siang hari.Pada malam hari jika kondisi udara kurang menguntungkan untuk transpirasi, stomata tumbuhan CAM membuka, Karbon dioksida berdifusi ke dalam daun dan diikat oleh sistem PEP karboksilase untuk membentuk OAA dan malat. Malat lalu dipindahkan dari sitoplasma ke vakuola tengah sel-sel mesofil dan di sana asam ini terkumpul dalam jumlah besar. Sepanjang siang hari stomata menutup, karena itu berkuranglah kehilangan airnya, dan malat serta asam organik lain yang terkumpul didekarboksilasi agar ada persediaan karon dioksida yang langsung akan diikat oleh sel melalui daur Calvin.

Fotosintesis tumbuhan C3, C4. CAM

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgaAb_LZjCMAi87CFGiKrJt3gnbNK0O4cUSSZntrRXQGHMI3SuszB9OMTrwnY2Om3CBN4Xop-mp5rPWHaBh4oxgDqB1vGyfq3E9I_9AsNajIfxXAasDyWxuUhhdOEcc-rZDmHs7QSjL4Q1v/s1600/Slide1_002.JPG

4. Jalur C2 (Jalur Glikolat)

Jalur C2 adalah peristiwa pembebasan CO₂ pada tumbuhan hijau yang terjadi di saat intensitas cahaya matahari relatif tinggi.Jadi, jalur C2 bukan pengikatan CO₂seperti pada jalur C3, C4, dan jalur CAM.Jalur C2 yang disebut fotorespirasi ditemukan oleh J.P Decker, pakar fisiologi tumbuhan dari Amerika Serikat. Oleh Tolbert dari michigan state university, jalur C2 (fotorespirasi) dinamakan jalur glikolat.

C.Keterkaitan Proses Katabolisme dan Anabolisme

Reaksi pada katabolisme adalah reaksi penguraian yang memecah molekul dan cenderung melepaskan energi. Reaksi pada anabolisme cenderung memerlukan energi. Bisa dikatakan bahwa katabolisme memicu anabolisme karena katabolisme menyebabkan sintesis ATP  yang digunakan untuk anabolisme.

Faktor –faktor yang mempengaruhi katabolisme dan anabolisme

Faktor	Pengaruh pada laju
	Katabolisme	Anabolisme
a.      a. Luar 1.      1. Cahaya	Mempercepat (pada batas optimal).	mempercepat (pada batas optimal).
2.      2. Suhu	Mempercepat (pada rentang 0o C – 45o C).	Di atas suhu optimum menurunkan, karena merusak enzim.
3.      3. CO2	Menurunkan laju respirasi.	Meningkatkan, pada kadar optimum.
4.      4. O2	Mempercepat.	Menghambat
5.      5. H2O	Menurunkan.	Berpengaruh tidak langsung, contoh: membuka dan menutupnya stomata.
6.      6. Unsur/ 7.      senyawa kimia	Dalam jumlah sedikit meningkatkan dan dalam jumlah yang banyak menurunkan, karena menghambat reaksi enzim. Contoh: aseton, eter, sianida, dsb.	Kekurangan unsur N menghambat sintesis klorofil, sehingga menurunkan laju anabolisme.
8.      7. Luka	Meningkatkan, hingga terjadinya kalus dibagian luka.
9.      8. mekanis	Rangsangan mekanis meningkatkan laju katabolisme, asal tidak berulang-ulang.
b.      b. Dalam	1.      1. Substrat respirasi mempercepat laju katabolisme. 2.      2. Laju katabolisme dipengaruhi juga oleh kuantitas dan kualitas protoplasma.	Laju anabolisme dipengaruhi oleh: 1.      1. Klorofil 2.   Membukamenutupnya stomata. 3.   Anatomi daun 4.   Morfologi daun (kasar halusnya, tebal tipisnya). 5.   Hambatan pada transportasi hasil fotosintesis, menghambat laju anabolisme

1.      Metabolisme merupakan peristiwa reaksi-reaksi kimia yang berlangsung dalam sel makhluk hidup.

2.      Metabolisme dibedakan atas katabolisme dan anabolisme.

3.      Katabolisme merupakan reaksi kimia berupa penguraian molekul besar menjadi molekul kecil. Reaksi ini cenderung menghasilkan energi. Proses katabolisme dibagi menjadi 4 tahapan yaitu: glikolisis, reaksi antara, siklus krebs dan transpor elektron.

4.      Anabolisme merupakan reaksi kimia berupa proses pembentukan besar dari molekul-molekul kecil.

5.      Respirasi merupakan suatu proses pembebasan energi melalui peristiwa kimia dengan menggunakan oksigen (aerob) maupun tidak menggunakan oksigen (anaerob).

6.      Respirasi anaerob disebut juga fermentasi. Tujuan fermentasi sama dengan respirasi anaerob, yaitu untuk mendapatkan energi.

7.      Fotosintesis merupakan proses pengubahan zat-zat anorganikH₂O dan CO₂ oleh klorofil menjadi zat organikkarbohidrat (glukosa) dengan pertolongan cahaya matahari.

8.      Fotosintesis berlangsung melalui 2 tahapan yaitu: reaksi terang dan reaksi gelap.

9.      Kemosintesis tidak memerlukan cahaya sebagai sumber energi tetapi menggunakan zat kimia misalnya sulfida, nitrogen, sulfur, besi, amonia, dan nitrit. Zat kimia tersebut dioperoleh dari lingkungannya.

10.  Tumbuhan dibagi menjadi tiga tipe, yaitu tumbuhan C3, tumbuhan C4, dan tumbuhan CAM yang dibedakan berdasarkan reaksi pengikatan CO_2.

Glosarium

AnabolismeProses penyusunan

AnaerobTanpa adanya oksigen dari udara

Asam piruvatSenyawa yang dihasilkan dari reaksi glikolisis pada saat katabolisme

FermentasiPerubahan enzimatik dan anaerobik dari substansi organik oleh mikroorganisme untuk menghasilkan zat organic yang lebih sederhana

FosforilasiPengikatan suatu gugus fosfat pada molekul organik yang menghasilkan fosfat organik

FotofosforilasiSintesis ATP dalam kloroplas

FotolisisPemecahan molekul air dengan bantuan cahaya

FotosintesisKemampuan dalam menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan dengan energi cahaya

Fotosistem Unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari dalam kloroplas

Glikolisis Pengubahan glukosa menjadi asam piruvat

Katabolisme Proses pembongkaran

Respirasi aerob Proses pernapasan yang membutuhkan oksigen dari udara

Siklus krebs Perubahan asam piruvat menjadi CO₂ dan H₂

Daftar pustaka

Campbell, Reece, Mitchel. 2003. Biologi edisi ke-5 jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Pratiwi, dkk. 2007. Biologi untuk SMA kelas XII. Jakarta : Erlangga.

Salisbury B Frank.1992. Fisiologi Tumbuhan  Jilid Satu, Bandung : ITB.

Salisbury B Frank. 1995. FisiologiTumbuhan  Jilid dua sel : air , larutan, dan permukaan. Bandung : ITB.