Sel-sel Pengangkut air pada Xilem

Terdapat dua tipe sel pengangkut air pada tumbuhan, yaitu trakeid dan unsur pembuluh adalah sel-sel panjang yang berbentuk pipa yang mati saat dewasa secara fungsional. Trakeid ditemukan didalam xilem hampir semua tumbuhan vaskular. Selain trakeid, sebagian besar angiosperma, serta segelintir gimnosperma dan tumbuhan vaskular tak berbiji, memiliki unsur-unsur pembuluh. Ketika isi selular yang hidup pada trakeid dan unsur pembuluh hancur, dinding-dinding sel yang menebal akan tersisa, membentuk saluran tak hidup yang dialiri oleh air. Dinding sekunder trakeid dan unsur pembuluh sering kali disela oleh ceruk, yaitu bagianbagian tipis tempat terdapatnya dinding-dinding primer saja. Air dapat bermigrasi secara lateral di antara sel-sel tetangga melalui ceruk (Champbell, 2008: 323).

Untitled1

Gambar . Trakeid (Sumber: Champbell, 2008: 323)

Trakeid adalah sel-sel yang panjang dan tipis dan memiliki ujung meruncing. Air bergerak dari sel ke sel melalui ceruk, sehingga air tidak menyeberangi dinding sekunder yang tebal. Dinding sekunder trakeid memiliki lapisan lignin sehingga memiliki tekstur yang keras, yang mencegah sel-sel runtuh akibat tegangan transport air dan juga memberikan dukungan. Pembuluh umumnya memiliki unsur yang lebih lebar, lebih pendek, berdinding lebih tipis, dan kurang meruncing dibandingkan trakeid. Unsurunsur pembuluh tersusun dengan ujung-ujung yang bersentuhan, membentuk pipa mikro panjang yang disebut pembuluh (vessel). Dinding ujung dari unsur pembuluh memiliki lempeng berlubang-lubang yang mengalirkan air secara bebas melalui pembuluh (Champbell, 2008: 323).

sumber:

Chambell, Neil A, dkk. 2008. BIOLOGI edisi Kedelapan Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Difusi dan Osmosis Sel Tumbuhan

Sel-sel akar mempunyai isi yang berkonsentrasi tinggi. Makin masuk kedalam akar, konsentrasi sel-selnya makin tinggi, ini berarti bahwa makin masuk ke dalam akar defisit tekanan difusi makin besar dan air berdifusi dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Larutan tanah yang memiliki luas tak terbatas, pada umumnya memiliki konsentrasi yang rendah, jadi defisit tekanan difusi ada rendah (sedikit). Pemasukan air dari tanah ke dalam sel-sel akar dengan jalan difusi dan osmosis berdasarkan hukum gas yang berlaku juga untuk zat cair dan zat padat. Air berdifusi dari suatu larutan yang encer ke larutan yang lebih pekat, atau dengan kata-kata lain, air berdifusi dari daerah yang defisit tekanan difusinya kecil ke daerah yang defisit tekanan difusinya besar. Keadaan seperti ini kita jumpai pada larutan tanah, pada umumnya larutan tanah merupakan larutan yang konsentrasinya jauh lebih rendah daripada konsentrasi larutan yang ada didalam sel-sel akar. Hasil penyelidikan menunjukkan pula bahwa nilai osmosis sel-sel tanaman itu mengalami perubahan sesuai dengan keadaan air di dalam tanah (Dwidjoseputro, 1994: 76-78).

sumber:

Dwidjoseputro. 1994. Pengantar Fisioligi Tumbuhan. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

Transpirasi

Transpirasi itu pada hakekatnya sama dengan penguapan. Transpirasi melalui kutikula, melalui stomata dan melalui lentisel. Banyak faktor yang mempengaruhi kegiatan transpirasi, baik faktor dalam maupun faktor luar. Faktor dari dalam antara lain besar kecilnya daun, tebal tipisnya daun, berlapiskan lilin atau tidaknya permukaan daun, banyak sedikitnya bulu pada permukaan daun, banyak sedikitnya stomata, dan bentuk dan lokasi stomata. Disamping itu terdapat faktor-faktor luar seperti radiasi, temperatur, kebasahan udara, tekanan udara, angin, dan keadaan air didalam tanah (Dwidjoseputro,1994: 92).

Faktor-faktor yang mempengaruhi transpirasi

Terdapat beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi laju transpirasi padadaun tumbuhan. Antara lain sinar matahari, temperatur, kebasahan udara, angin dan keadaan di dalam tanah. Berikut akan dijabarkan mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi laju transpirasi daun.

1) Sinar matahari
Sinar menyebabkan membukanya stomata dan gelap menyebabkan menutupnya stomata, jadi banyak sinar dapat meningkatkan transpirasi.

2) Temperatur
Kenaikan temperatur sampai pada suatu batas yang tertentu menyebabkan melebarnya stomata dengan demikian temperatur dapat memperbesar transpirasi.

3) Kebasahan udara
Udara yang basah menghambat transpirasi dan udara yang kering melancarkan transpirasi. Pada hari yang cerah udara tidak mengandung banyak uap air. Dengan keadaan yang demikian itu, tekanan uap di dalam daun jauh lebih tinggi daripada tekanan uap di luar daun, atau dengan kata lain, ruang didalam daun itu jauh lebih kenyang akan uap air daripada udara di luar daun, jadi molekul-molekul air berdifusi dari konsentrasi yang tinggi ke konsetrasi yang rendah.

4) Angin
Angin membawa pindah uap air yang bertimbun-timbun dekat stomata. Dengan demikian maka uap yang masih berada di dalam daun kemudian mendapat kesempatan untuk berdifusi ke luar.

5) Keadaan di dalam tanah
Air ialah satu-satunya sumber yang pokok, darimana akar-akar tanaman mendapatkan air yang dibutuhkannya. Absorbsi air lewat bagian-bagian lain yang ada diatas tanah seperti batang dan daun juga ada, akan tetapi pemasukan air lewat bagian-bagian itu tidak seberapa kalau dibanding dengan penyerapan air melalui akar (Dwidjoseputro, 1994: 96-97).

sumber:

Dwidjoseputro. 1994. Pengantar Fisioligi Tumbuhan. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

Proses Pengangkutan Air pada Tumbuhan

Proses pengangkutan air dan mineral dari dalam tanah oleh tumbuhan berawal dari air di dalam tanah diserap oleh rambut akar. Air dan mineral dari tanah memasuki tumbuhan melalui epidermis akar, melintasi korteks akar, dan masuk ke dalam stele. Dari stele air dan mineral – mineral terlarut di dalam xilem (Champbell, 2008: 354). Air mengalir karena ada perbedaan kepekatan (konsentrasi) cairan di antara sel. Pemasukan air ke dalam akar sebagai gerakan horisontal, maka bagian – bagian akar yang dilewatinya adalah bulu akar, sel – sel korteks, sel – sel endodermis, sel – sel perisikel, dan akhirnya air itu sampai pada pembuluh kayu (xilem) (Dwidjoseputro, 1994: 84). Air tanah mempunyai kepekatan larutan yang lebih encer dibandingkan dengan cairan sel sehingga air tanah dapat masuk ke rambut akar. Air yang masuk ini mengakibatkan sel tumbuhan mengembang. Air didorong keluar dari satu sel ke sel berikutnya sampai ke pembuluh kayu. Selanjutnya, air diangkut oleh pembuluh kayu melalui batang sampai ke daun. Naiknya air ke daun dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain tekanan akar, kapilaritas batang, dan daya isap daun. Berikut ini akan dijabarkan mengenai ketiga faktor pengangkutan air dan mineral tumbuhan.

1) Tekanan akar.
Rambut akar mengambil air dari dalam tanah secara osmosis. Osmosis adalah gerakan air dari larutan yang kurang pekat ke larutan yang lebih pekat melalui selaput semipermeabel. Selaput semipermeabel adalah selaput yang hanya dapat dilalui oleh air. Rambut akar mengambil air secara osmosis karena dinding-dinding selnya bersifat semipermeabel dan cairan selnya lebih pekat daripada air tanah. Saat rambut akar menyerap air, cairan sel rambut akar akan menjadi lebih encer daripada cairan sel-sel yang terletak disebelah dalam rambut akar. Karena sel bagian dalam lebih pekat, maka sel bagian dalam akan menyerap air dari rambut akar. Dengan cara ini, air akan bergerak dari sel ke sel sampai pada pembuluh kayu. Pergerakan air secara osmosis dari sel ke sel pada akar menimbulkan suatu tekanan yang disebut tekanan akar. Tekanan akar akan mendorong air sehingga naik ke pembuluh kayu di batang. Tekanan akar tampak pada sebagian besar tumbuhan, tapi hal ini terjadi jika tanah cukup lembab, dan bila kelembaban udara tinggi artinya ketika transpirasi sedang sangat rendah. Tetesan air akan terlihat keluar dari bukaan (hidatoda) pada ujung atau tepi daun rerumputan atau daun arbei. Fenomena itu disebut gutasi. Jika tumbuhan ditempatkan pada kondisi atmosfer yang cukup kering, atau di tanah yang berkelembapan rendah atau sekaligus dalam kedua keadaan tersebut, maka tekanan akar tidak muncul sebab air dalam batangnya berada di bawah tegangan dan bukan di bawah tekanan (Salisbury, F. B. & C. W. Ross, 1995: 103).

2) Kapilaritas batang.
Air yang sudah sampai ke pembuluh kayu batang akan terus naik hingga ke daun. Naiknya air pada pembuluh kayu batang disebabkan oleh adanya kapilaritas batang. Kapilaritas merupakan interaksi antara permukaansinggung dari suatu bahan cair dan bahan padat, sehingga permukaan cair tersebut berubah bentuk, dari datar menjadi agak mengerut. Kapilaritas menyebabkan naiknya cairan ke dalam tabung yang sempit, yang terjadi karena zat cair tersebut membasahi dinding tabung (dengan adanya adesi) lalu tertarik ke atas. Hal itu terlihat jelas dari lengkungan meniskus di puncak kolom zat cair itu (Salisbury, F. B. & C. W. Ross, 1995: 104). Cara kerja kapilaritas ini seperti sumbu kompor yang direndam di dalam cairan (air atau minyak). Walaupun hanya bagian bawah sumbu yang terendam cairan, bagian atas sumbu dapat menjadi basah karena cairan merembes dari bagian bawah ke bagian atas. Kapilaritas pada pembuluh kayu ini dapat terjadi karena pembuluh kayu merupakan pembuluh yang sangat halus berupa pipa-pipa kapiler. Pembuluh xilem dapat kita pandang sebagai pembuluh kapiler, sehingga air naik di dalamnya sebagai akibat adanya adhesi antara dinding xilem dengan molekul-molekul air.

3) Daya isap daun.
Air di dalam daun dapat keluar melalui stomata. Keluarnya air tersebut melalui proses transpirasi (penguapan). Transpirasi menyebabkan cairan sel pada daun menjadi lebih pekat, sehingga sel daun menyerap air dari pembuluh kayu pada tulang daun. Air yang diambil dari pembuluh kayu daun akar digantikan oleh air dari pembuluh kayu batang. Air di pembuluh kayu batang akan digantikan oleh air dari pembuluh kayu akar. Seluruh proses tersebut akhirnya menimbulkan aliran air terus menerus dari akar sampai ke daun. Tenaga yang ditimbulkan dari proses transpirasi disebut daya isap daun.

sumber:

Chambell, Neil A, dkk. 2008. BIOLOGI edisi Kedelapan Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Dwidjoseputro. 1994. Pengantar Fisioligi Tumbuhan. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

Frank B Salisbury & Cleon W Ross. 1995. FISIOLOGI TUMBUHAN Jilid Satu Sel: Air, Larutan, dan Permukaan Edisi Keempat. Bandung: ITB

FUNGSI PROTEIN

Protein memegang peranan penting dalam hampir semua proses biologi. peran dan aktivitas protein dapat dilihat dari contoh berikut ini:

1. Katalis Enzimatik
hampir semua reaksi kimia dalam sistem biologi dikatalis oleh mikromolekul spesifik yang disebut enzim. Enzim mempunyai daya katalik yang besar, umumnya meningkatkan kecepatan reaksi sampai jutaan kali. Transformasi kimiawi in vivo sukar terjadi tanpa kehadiran enzim. Ribuan enzim telah diketahui sifatnya dan banyak diantaranya telah dapat di kristalisasi. Fakta menunjukkan bahwa hampir semua enzim yang dikenal adalah protein.Jadi protein merupakan pusat dalam menetapkan pola transformasi kimia dalam sistem biologis.

2. Transport dan Penyimpanan
Berbagai molekul kecil dan ion di transport oleh protein spesifik. Misalnya transport oksigen dalam eritrosit oleh hemoglobin; dan mioglobin suatu protein sejenis mentransport oksigen dalam otot.

3. Koordinasi Gerak
Protein merupakan komponen utama dalam otot. Kontraksi otot berlangsung akibat pergeseran dua jenis filamen protein. Contoh lain adalah pergerakan kromosom pada proses mitosis dan gerak sperma oleh flagela.

4. Penunjang Mekanis
Ketegangan kulit dan tulang disebabkan oleh adanya kolagen yang merupakan protein fibrosa.

5. Proteksi Imun
Anti bodi merupakan protein yang sangat spesifik dan dapat mengenal serta berkombinasi dengan benda asing seperti virus, bakteri dan sel yang berasal dari organisme lain. protein berperan penting untuk membedakan “aku” dan “bukan aku”.

6. Membangkitkan dan Menghantar Impuls Saraf
Respon sel saraf terhadap rangsang spesifik diperantarai oleh protein reseptor. misalnya rodopsin suatu protein yang sensitif terhadap cahaya ditemukan pada sel batang retina. Protein reseptor yang dapat dipicu oleh molekul spesifik seperti asetilkolin, berperan dalam transmisi impils saraf pada sinap yang menghubungkan sel-sel saraf.

7. Pengaturan Pertumbuhan dan Diferensiasi
Pengaturan urutan ekspresi informasi genetik sangat penting bagi pertumbuhan yang berurutan serta deferensiasi sel. hanya bagian kecil genom dalam sel yang akan diekspresikan pada suatu saat. pada bakteri, protein respetor merupakan elemen pengatur yang penting untuk meredam segmen spesifik suatu DNA dalam suatu sel. pada organisme tingkat tinggi, pertumbuhan dan diferensiasi diatur oleh protein faktor pertumbuhan. misalnya, faktor pertumbuhan saraf mengendalikan pertumbuhan jaringan saraf. aktivitas sel-sel yang berbeda pada organisme multisel dikoordinasi oleh hormon. banyak hormon seperti insulin dan TSH (Thyroid-stimulating hormone) merupakan protein. Protein dalam sel berperan dalam pengaturan arus energi dan unsur-unsur.

sumber: Stryer, Lubert. 1996. BIOKIMIA. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Fotosintesis

Organisme fotosintetik dan heterotrofik hidup didalam keadaan seimbang pada biosfer kita. Tanaman fotosintetik menangkap energy surya dalam bentuk ATP dan NADPH yang dipergunakan sebagai sumber energi untuk membuat karbohidrat dan komponen sel organik lainnya dari karbondioksida dan air. Bersamaan dengan itu organisme tersebut membebaskan oksigen ke atmosfer. Sebaliknya heterotrof aerobik mempergunakan oksigen yang dibentuk untuk menguraikan produk organik berenergi tinggi dari fotosintesis menjadi CO2 dan H2O untuk membentuk kembali ATP guna keperluan aktifitas sel itu sendiri. Karbondioksida yang dibentuk oleh respirasi pada heterotrof kembali ke atmosfer, untuk dipergunakan kembali oleh organisme fotosintetik. Oleh karena itu, energi surya memberikan tenaga pendorong bagi daur karbondioksida dan oksigen atmosfer secara berkesinambungan melalui biosfer kita.

1

6CO2    +  12H2O +  Energi cahaya→C6H12O6+6O2+6H2O

Proses reaksi fotosintesis dalam tumbuhan tinggi dibagi dalam dua tahap, yaitu tahap reaksi terang yang terjadi jika tumbuhan diberi cahaya dan tahap reaksi gelap yang terjadi dengan atau tanpa adanya cahaya matahari. Di dalam sel fotosintetik eukariotik, reaksi gelap dan reaksi terang terjadi di dalam kloroplas.

2

Bentuk kloroplas berbeda pada setiap spesies.organel ini dikelilingi oleh membran luar yang bersambungan, dan bersifat rapuh.suatu sistem membran membungkus ruangan bagian dalam organel, di dalamnya ,terdapat banyak kantung pipih yang dikelilingi membran, yang dinamakan tilakoid, yang biasanya tersusun berlapis-lapis, dinamakan grana. Membran tilakoid mengandung semua pigmen fotosintetik pada kloroplas dan semua enzim yang diperlukan bagi reaksi primer yang bergantung pada cahaya matahar. Cairan di dalam ruang yang melingkupi kantung tilakoid atau stroma mengandung hampir semua enzim yang diperlukan bagi reaksi gelap, yang mereduksi CO2 membentuk glukosa. Berikut ini penjelasan lebih lanjut mengenai tahap reaksi terang dan tahap reaksi gelap.

TAHAP REAKSI TERANG

Reaksi terang terjadi jika ada cahaya, misalnya cahaya matahari. Energi dtangkap olaeh klorofil dan digunakan untuk memecah molekul air, dan pemecahan ini disebut fotolisis.Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH. Reaksi ini diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang chaya panjang tertentu. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I.

Fotosistem I dan Fotosistem II

Reaksi terang cahaya dalam proses fotosintesis penyerapan energy matahari oleh klorofil dimana dilepaskan O2, terdiri dari dua bagian. Bagian pertama disebut fotosistem I yang menyangkut penyerapan energy matahari pada panjang gelombang di sekitar 700nm dan tidak melibatkan proses pelepasan O2. Bagian kedua yang menyangkut penyerapan energy matahari pada panjang gelombang di sekitar 680nm, disebut fotosistem II yang melibatkan pembentukan O2.

Fotosistem I disusun oleh sekitar kurang lebih 200 molekul klorofil dan karotenoid. Klorofil a terdapat di dalam kloroplas semua sel tumbuhan hijau tetapi sel fotosintesis yang tidak menghasilkan O2 tidak mengandung klorofil a tetapi mengandung bakterioklorofil a atau bakterioklorofil b. Klorofil b adalah klorofil kedua yang terdapat dalam tumbuhan hijau yang fungsinya menyerap cahaya lalu mentransfernya ke klorofil a. Klorofil a dan b murni dapat diisolasi dari ekstrak daun, walaupun keduanya berwarna hijau, spectra penyerapannya sedikit berbeda. Kebanyakan tumbuhan tingkat tinggi mengandung kurang lebih dua kali lebih banyak klorofil a dibanding klorofil b. Ditemukan pula klorofil c yang terdapat dalam ganggang coklat, diatom dan dinoflagelata. Seperti juga klorofil, karotenoid mempunyai kemampuan untuk menangkap energy matahari. Golongan pigmen ini berperan dalam menyerap energy matahari pada bagian daerah panjang gelombang sinar tampak yang tidak tercakup oleh pigmen klorofil, jadi berperan sebagai pelengkap penerima cahaya. Energy matahari yang ditangkap oleh pigmen pelengkap harus dipindahkan terlebih dahulu ke molekul klorofil sebelum digunakan selanjutnya untuk poses fotosintesis.

3

Fotosistem I menyerap energy cahaya terpisah dari FS II, tapi mengandung kompleks inti terpisah, yang menerima electron yang berasal dari H2O melalui kompleks ini FS II terlebih dahulu. Fotosistem I terletak hanya di tilakoid stroma dan di daerah tengah grana yang menghadap ke stroma. Sebagai system yang bergantung pada cahaya FS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan electron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.

Fotosistem II mengandung sebuah kompleks inti yang terdiri dari 6 polipeptida integral yang saling berhubungan secara nonkovalen, dan berisi pusat reaksi P680. P680 dalam kompleks inti FS II menerima energy cahaya dengan cara resonansi induktif dari sekitas 250 molekul klorofil a dan b (terdapat dalam jumlah yang hamper sama) dan sejumlah xantofil. Sebagian besar FS II hanya terdapat pada kawasan pinggir tilakoid grana. Daerah tengah grana dan tilakoid stroma mempunyai jauh lebih sedikit FS II. Karena adanya kerja sama antara FS II dan FS I, maka terjadi fotofosforilasi. Dalam fotofosforilasi ini terdapat dua macam aliran transfer elektron, yaitu :

  • Fotofosforilasi Non Siklik

Fotosistem I dan II merupakan komponen penyalur energy dalam rantai pengangkutan electron fotosintesis secara kontinu. Pada aliran elekron nonsiklik, jika suatu molekul klorofil dieksitasi oleh cahaya, tingkat energy electron di dalam strukturnya ditingkatkan oleh sejumlah energy cahaya yang diserap dan klorofil menjadi tereksitasi. Energy eksitasi tersebut ditangkap oleh acceptor primer yang diserahkan kepada plastokuinon atau PQ yang menyerupai ubikuinon pada rantai respirasi mitokondria dan merupakan pembawa electron pertama. Electron yang berasal dari plastokuinon selanjutnya diberikan kepada jenis sitokrom lalu melewatkan electron menuju plastosianin atau PC. Pengangkutan electron dari plastokuinon menuju sitokrom dirangkaikan dengan pembentukan ATP dari ADP + Pi.

Electron berenergi tinggi yang mengalir menurun dari fotosistem II ke fotosistem I, selanjutnya memperoleh energinya kembali dari kuantum cahaya yang diabsorpsi yang menyebabkan tereksitasinya kembali electron. Electron yang telah tereksitasi di fotosistem I ditangkap oleh aseptor primer menuju feredoksin atau Fd. Jika kuanta cahaya diserap oleh fotosistem I, electron kaya energi yang dikeluarkan dari pusat reaksi mengalir di sepanjang rantai pembawa electron menuju NADP+ untuk mereduksinya menjadi NADPH.

4

  • Fotofosforilasi Siklik

Fotofosforilasi siklik ini hanya melibatkan satu fotosistem saja, yaitu fotosistem 1. Electron yang terdapat pada pusat reaksi fotosistem 1 tereksitasi dan di tangkap oleh aseptor penerima electron primer P430 oleh pemberian cahaya pada FS 1, karena electron pada siklus ini energinya tidak mencukupi maka dari itu electron kembali menuju ke citokrom melalui jalan pintas kemudian dipindahkan menuju plastosianin dan kembali ke pusat reaksi fotosistem 1. Karena pemberian cahaya pada FS 1 dapat menyebabkan electron berdaur secara terus menerus keluar pusat reaksi FS 1 dan kembali lagi ke dalamnya, tiap electron didorong di sekitar siklus ini energy yang dihasilkan oleh absoapsi satu kuamntum cahaya. Selama aliran electron, tidak terjadi pembentukan NADPH dan pembebasan oksigen. Namun demikian, siklus aliran electron diikuti oleh fosforilasi ADP menjadi ATP, ditunjukan sebagai fotofosforilasi siklik.

5

Saat electron diangkut, terjadi pembentukan ATP dari ADP dan fosfat selama transport electron fotosintetik. Sejumlah energy cahaya yang ditangkap oleh system fotosintetik ini diubah menjadi energy ikatan fosfat pada ATP. Proses ini disebut fotofosforilasi fotosintetik atau fotofosforilasi, untuk membedakannya dari fotofosforilasi oksidatif pada respirasi mitokondria. Fotofosforilasi oksidatif ADP menjadi ATP pada mitokondria terjadi dengan memanfaatkan energy bebas dari aliran electron berenergi tinggi yang bergerak menurun di sepanjang rantai transport electron. Pada fotofosforilasi fotosintetik, molekul pemindah electron pada rantai penghubung antara fotosistem II dan menghasilkan I terorientasi ke membrane tilakoid sehingga aliran electron menghasilkan perpindahan  ion H+ dari membrane tilakoid luar ke bagian dalam ruangan. Induksi cahaya membangkitkan gradient H+ pada membrane tilakoid sehingga membrane tilakoid bagian dalam lebih bersifat asam. Hal ini menunjukkan kemiosmotik yang memacu mengaktifkan molekul ATP sintetase menjadi aktif mensintesis ATP dari ADP + Pi yang ada di stroma.

6

TAHAP REAKSI GELAP (SIKLUS CALVIN-BENSON)

7

Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson. Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis yang merupakan reaksi pembentukan gula dari bahan dasar CO2 dan energi. Salah satu substansi penting dalam proses ini adalah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. CO2 yang digunakan berasal dari udara bebas, sedangkan energi yang berupa ATP dan NADPH merupakan hasil dari reaksi terang. Reaksi ini tidak tergantung secara langsung pada cahaya matahari sehingga reaksi ini dapat berlangsung saat malam hari. Namun demikian, reaksi ini tidak mutlak terjadi hanya pada kondisi gelap. Reaksi gelap berlangsung pada bagian kloroplas yang disebut dengan stroma.

Reaksi ini melalui 3 tahapan, yaitu:

  1. Fiksasi COoleh RuBP (ribulosa 1,5-bifosfat)
  2. Reduksi APG (3-asam fosfogliserat) menjadi PGAL (1,3 fosfogliseraldehida) oleh NADPH2
  3. Regenerasi RuBP (ribulosa 1,5-bifosfat) dari DAHP (dihiroksiaseton fosfat)

8

Dalam siklus ini meliputi tiga fase utama yaitu:

1. Fase Fiksasi Karbon

Pada fase ini molekul CO2 dari udara difiksasi atau ditautkan pada Ribulosa 1,5-Bifosfat (RuBP) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase (Rubisco) dan menggunakan energi dari ATP serta NADH yang dihasilkan dari reaksi terang. Reaksi ini menghasilkan senyawa intermediet berkarbon enam yang tidak stabil, sehingga dengan tepat terurai menjadi dua molekul 3-fosfogliserat (untuk setiap CO2).

9

2. Fase Reduksi

Pada reaksi ini suatu enzim mentransfer gugus fosfat dari ATP ke setiap molekul 3-fosfogliserat sehingga membentuk 1,3-bifosfogliserat. Selanjutnya sepasang elektron sumbangan dari NADPH mereduksi 1,3-bifosfogliserat menjadi G3P (gliseraldehid-3-fosfat). Khususnya, electron dari NADPH mereduksi gugus karboksil 3-fosfogliserat menjadi gugus karbonil yang berupa G3P, yang menyimpan banyak energi potensial.

Dalam fase ini untuk setiap tiga molekul CO2, terdapat enam molekul G3P. Tetapi hanya satu molekul dari gula berkarbon tiga ini dapat dihitung dari selisih perolehan karbohidrat. Siklus ini dimulai dengan nilai 15 karbon dari karbohidrat dalam bentuk tiga molekul berkarbon lima dalam RiBPO. Untuk selanjutnya terdapat nilai 18 karbon karbohidrat dalam bentuk enam molekul G3P. Satu molekul keluar siklus untuk digunakan tetapi lima molekul lainnya harus didaur ulang untuk meregenerasi tiga molekul RuBP.

3. Fase regenerasi akseptor CO2 (Ribulosa bifosfat RuBp)

Rangka karbon yang terdiri dari lima molekul G3P disusun kembali oleh langkah terakhir siklus calvin menjadi RuBP. Siklus ini  memerlukan tiga molekul ATP. Akhirnya RuBP terbentuk dan siap menerima CO2 kembali, dan siklus berlanjut. Untuk selisih molekul G3P, siklus calvin secara keseluruhan menggunakan 9 molekul ATP dan 6 molekul NADPH. G3P yang tersingkir akan menjadi materi awal untuk jalur metabolime yang mensintesis senyawa organic lainnya, termasuk glukosa dan karbohidrat lainnya.

10

Spektrofotometri

spektro

Spektrofotometri merupakan salah satu metode dalam kimia analisis yang digunakan untuk menentukan komposisi suatu sampel baik secara kuantitatif dan kualitatif yang didasarkan pada interaksi antara materi dengan cahaya. Peralatan yang digunakan dalam spektrofotometri disebut spektrofotometer. Spektrofotometer adalah alat untuk menukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrofotometer merupakan gabungan dari alat optik dan elektronika serta sifat-sifat kimia fisiknya. Dimana detektor dapat mengukur intensitas cahaya yang dipancarkan secara tidak langsung cahaya yang diabsorbsi. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawa atau warna yang terbentuk.

Sinar atau cahaya yang berasal dari sumber tertentu disebut juga sebagai radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah cahaya matahari. Cahaya yang dimaksud dapat berupa cahaya visibel, UV dan inframerah, sedangkan materi dapat berupa atom dan molekul namun yang lebih berperan adalah elektron valensi.

Spektrofotometer UV-Vis merupakan gabungan antara prinsip spektrofotometri UV dan Visible. Alat ini menggunakan dua buah sumber cahaya yang berbeda, yaitu sumber cahaya UV dan sumber cahaya Visible. Larutan yang dianalisis diukur serapan sinar ultra violet atau sinar tampaknya. Konsentrasi larutan yang dianalisis akan sebanding dengan jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terapat dalam larutan tersebut.

Spektrofotometri uv-vis mengacu pada hukum Lambert-Beer. Apabila cahaya monokromatik melalui suatu media (larutan), maka sebagian cahaya tersebut akan diserap, sebagian dipantulkan dan sebagian lagi akan dipancarkan.

Sinar dari sumber cahaya akan dibagi menjadi dua berkas oleh cermin yang berputar pada bagian dalam spektrofotometer. Berkas pertama akan melewati kuvet berisi blanko, sementara berkas kedua akan melewati kuvet berisi sampel. Blanko dan sampel akan diperiksa secara bersamaan. Adanya blanko, berguna untuk menstabilkan absorbsi akibat perubahan voltase dari sumber cahaya.

Berikut Bagian-bagiandari alat Spektrofotometer UV-Vis :

Sumbercahaya :

Monokromator, terdiri atas :

Kompartemen sampel

Detektor

Visual display

Zat yang dapat dianalisis dengan spektrofotometri UV-Vis yaitu zat dalam bentuk larutan dan zat yang tampak berwarna maupun berwarna.

Pengukuran spektrofotometri menggunakan alat spektrofotometer yang melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometer UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan kualitatif. Konsentrasi dari analit di dalam larutan bisa ditentukan dengan mengukur absorban pada panjang gelombang tertentu dengan menggunakan hukum Lambert-Beer (Rohman, 2007).

Hukum Lambert-Beer menyatakan hubungan linieritas antara absorban dengan konsentrasi larutan analit dan berbanding terbalik dengan transmitan. Jumlah radiasi cahaya tampak (UV, inframerah, dsb) yang diserap atau ditransmisikan oleh suatu larutan merupakan suatu fungsi eksponen dari konsentrasi zat dan tebal larutan.

Hukum Lambert-Beer dinyatakan dalam rumus sbb :

A = e.b.c
dimana :
A = absorban
e = absorptivitas molar
b = tebal kuvet (cm)
c = konsentrasi