Fisiologi Tumbuhan

Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara.Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari sebuah lapisan (layer) molekul yang diam dari solid atau fluida.

Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.

Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel.

Source Wikipedia

http://iblogoblog.blogspot.com/2010/04/apa-yang-dimaksud-dengan-difusi-dan.html

FOTOSISTEM

Penangkapan Energi Cahaya (Fotosistem)

 Fotosistem merupakan tahap pertama dari proses fotosintesis.

Ketika klorofil menyerap energi foton dari cahaya, elektron pada klorofil akan terlepas ke orbit luar (tereksitasi).

Elektron ini akan ditangkap oleh penerima elektron yaitu plastokuinon.

Jadi unit penangkapan elektron inilah yang disebut dengan fotosistem.

Ketika elektron ditangkap oleh plastokuinon, akibatnya jumlah elektron di dalam klorofil menjadi tidak stabil.

Untuk itu klorofil harus disuplai elektron dari molekul lain.

Dalam waktu yang bersamaan H2O terpecah menjadi 2H+, OH- dan elektron (fotolisis). Elektron dari air inilah yang dipakai untuk menstabilkan klorofil.

Jadi secara sederhana, Unit yang mampu untuk menangkap energi cahaya matahari, yaitu klorofil yang melepaskan elektron dan menyerap foton (energi cahya dengan panjang gelombang yang sesuai), disebut dengan fotosistem.

Dikenal ada 2 macam fotosistem di dalam tilakoid, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

Fotosistem I

 Di dalam fotosistem I, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi dari fotosistem I dinamakan P700.

Di sebut demikian karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 700nanometer.

Fotosistem II

 Di dalam fotosistem II, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi fotosistem II dan dinamakan P680, karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer.

Proses penyerapan cahaya yang selanjutnya berdampak pada lepasnya elektron dari klorofil, untuk selanjutnya di salurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.

Proses ini merupakan awal dari proses fotosintesis.

Berdasarkan aliran elektron, fotosistem I bersifat siklis dan fotosistem II bersifat nonsiklis.

Untuk jelasnya semua ini akan diuraikan pada tahap selanjutnya yaitu Aliran atau siklus elektron

Baik pada Fotosistem I dan II merupakan suatu unit yang terdiri atas klorofil a, kompleks antene dan akseptor elektron yang mampu menangkap energi cahaya (foton) matahari.

Jika klorofil hanya menyerap cahaya merah, ungu, dan biru kemudian dipantulkan kembali maka terlihat warna hijau.

Warna klorofil dapat berbeda-beda tergantung dari jenis klorofil dan cahaya yang terserap kemudian dipantulkan.

Ada dua macam klorofil, yaitu sebagai berikut.

Klorofil a, yaitu klorofil yang memiliki pigmen warna hijau, pigmen merupakan senyawa kimia yang dapat menyerap cahaya tampak.

Klorofil b, klorofil yang memiliki pigmen warna kuning sampai jingga disebut karoten memiliki struktur mirip dengan klorofil a.

Klorofil a dan pigmen-pigmen lain mengelompok di dalam tilakoid membentuk bangunan unit pigmen, klorofil a terletak di tengah bangunan yang disebut sebagai pusat reaksi.

Klorofil a memperoleh energi cahaya dari akseptor elektron berasal dari sekelompok molekul pada perangkat pigmen yang dapat menangkap elektron cahaya berenergi tinggi disebut antene.

Cahaya yang terserap klorofil a merupakan cahaya yang berenergi tinggi, sehingga dapat menyebabkan terlemparnya elektron yang ada pada pigmen.

Elektron yang terlempar keluar orbit berada dalam keadaan tidak stabil yang menyimpan energi tinggi disebut tereksitasi.

Dalam keadaan demikian, klorofil berusaha mensuplai elektron dari molekul lain dan dalam waktu bersamaan H2O terpecah menjadi 2H+, OH- dan elektron (fotolisis), elektron dari air ini diambil untuk menstabilkan keadaan klorofil kembali.

Pada klorofil a terdapat dua macam fotosistem, yaitu fotosistem I atau disebut P700 karena sensitif terhadap energi cahaya dengan panjanggelombang 700 nm

Dan fotosistem II atau disebut P680 yang sensitif terhadap energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nm.

Proses penyerapan energi cahaya dapat mengakibatkan terlepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a, selanjutnya disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron, maka proses tersebut merupakan awal dari proses terjadinya proses fotosintesis.

Proses berikutnya elektron masuk dalam aliran elektron, jika elektronnya berasal dari fotosistem I bersifat nonsiklus dan apabila elektronnya berasal dari fotosistem II bersifat siklus.

Aliran Elektron pada FOTOSISTEM

Perjalanan yang ditempuh oleh elektron ada dua yaitu sebagai berikut.

Cahaya berenergi tinggi yang terserap klorofil a dapat menyebabkan elektron (e-) berasal dari fotosistem I atau P700 terlempar keluar orbitnya.

Pada saat perjalanan elektron (e-) berasal dari P700 yang terlempar keluar orbit tersebut lalu ditangkap oleh akseptor penerima elektron seperti plastokuinon atau sitokrom.

Kemudian elektron itu pindah ke akseptorlain, lalu pindah kembali ke klorofil P700 semula.

Gambar Pembentukan ATP melalui fotofosforilasi siklik

Selama proses perpindahan dari akseptor satu ke akseptor lain terdapat energi yang terlepas dari elektron, energi tersebut digunakan dalam fotofosforilasi siklik dengan produk akhir berupa ATP, dan tidak dihasilkan NADPH serta O2.

ATP digunakan sebagai energi yang dapat dimanfaatkan dalam proses biologis sel-sel organisme, seperti yang telah kita pelajari sebelumnya.

Dalam hal ini ATP berguna dalam pembentukan karbohidrat.

Perlu Anda ketahui sintesis ATP dalam kloroplas disebut sebagai fotofosforilasi .

Apa yang dimaksud fotofosforilasi? Fotofosforilasi adalah peristiwa bereaksinya senyawa ADP dan asam fosfat menjadi ATP, seperti berikut.

ADP + Pi ---> ATP

ALIRAN FOTOSISTEM II NON SIKLIK

Perjalanan aliran elektron fotosistem II, elektronnya (e-) juga berasal dari P700.

Elektron (e-) yang terlempar keluar orbit dan ditangkap oleh akseptor elektron yaitu NADPH2 kemudian elektron (e-) bersamaan dengan 2H- berasal dari pecahan H2O mengikuti jalannya elektron siklik pindah ke akseptor lain seperti plastosianin atau feredoksin.

Selanjutnya elektron itu pindah dan tidak kembali ke klorofil P700, tetapi mengalir melalui membran tilakoid.

Dengan pelepasan elektron tersebut, maka P700 menjadi molekul yang teroksidasi sehingga menyedot elektron dari P680 berenergi tinggi yang berasal dari energi cahaya (foton) matahari.

Molekul NADPH2 dan ATP yang berenergi tinggi digunakan untuk mengubah CO2 dan H2O menjadi produk gula (seperti glukosa, maltosa, fruktosa dan amilum) dan O2.

Proses pembentukan gula (karbohidrat) dapat Anda lihat pada siklus Calvin.

http://biologigonz.blogspot.com/2010/08/fotosistem.html

FOTOFOSFORILASI SIKLIK DAN NON SIKLIK

Fotofosforilasi Siklik

Fotosintesis adalah proses anabolisme , membentuk senyawa kompleks Glukosa dari senyawa sederhana CO2 . Proses memrlukan enrgi dari energi matahari berupa Foton .

 Energi foton yang digunakan untuk menggerakkan elektron melawanan gradient panas di dalam fotosistem I dari sebuah agen dengan tenaga reduksi kuat, yang secara termodinamis mampu mereduksi CO2 di dalam fotosistem II dari air dengan pelepasan O2, jika sebuah molekul pigmen menyerap sebuah foton masuk ke dalam sebuah keadaan tereksitasi, karena satu elektronnya pada keadaan dasar pindah ke orbit

Foton uang digunakan dalam fotosintesis ini dengan panjang gelombang 700 nm dan 680 nm berupa sinar merah adalah foton yang efektif untuk fotosintesis.

Pada proses phisiologi ini foton tersebut di tangkap oleh seperangkat sistem penerima foton disebut Fotosistem

Fotosistem itu meliputi PS I dan PS II yang semua perangkat itu ada di daun / grana (tilakoid)

Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I yang antinya Fotosistem ini menghasilkan ATP

Fotosistem I atau Photosistem I (PS I ) ini disebut Fotosistem Siklik  .

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.

Fotofosforilasi Non-Siklik

Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II.

Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-.

Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II, sementara ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas.

Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer.

Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi.

Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700.

Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z".

Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP.

Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari.

Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air.

Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi:

NADP+ + H+ + 2e- —> NADPH

NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau reaksi gelap.

Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar, yaitu sebagai berikut

http://biologigonz.blogspot.com/2010/02/fotofosforilasi-siklik-dan-non-siklik.html

NADP (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat)

www.biologimediacentre.com/fotosintesis-anabolisme/