FOTOSISTEM: KOMPONEN, OPERASI DAN JENIS - BIOLOGI - 2025

The fotosistem adalah unit fungsional dari proses fotosintesis. Mereka ditentukan oleh bentuk asosiasi dan organisasi pigmen fotosintetik dan kompleks protein tertentu yang mampu menyerap dan mengubah energi cahaya, dalam proses yang melibatkan transfer elektron.

Ada dua jenis fotosistem yang dikenal, yang disebut fotosistem I dan II karena urutan penemuannya. Fotosistem I memiliki jumlah klorofil a yang sangat tinggi dibandingkan dengan jumlah klorofil b, sedangkan fotosistem II memiliki jumlah kedua pigmen fotosintetik yang sangat mirip.

Diagram fotosistem I. Diambil dan diedit dari: Pisum.

Fotosistem terletak di membran tilakoid dari organisme fotosintetik seperti tumbuhan dan alga. Mereka juga dapat ditemukan di cyanobacteria.

Kloroplas

Kloroplas adalah organel berbentuk bola atau memanjang dengan diameter sekitar 5 µm yang mengandung pigmen fotosintesis. Di dalamnya, fotosintesis terjadi pada sel tumbuhan.

Mereka dikelilingi oleh dua membran luar dan di dalamnya mengandung struktur seperti kantung, juga dikelilingi oleh dua membran, yang disebut tilakoid.

Tilakoid tersebut ditumpuk membentuk satu set yang menerima nama grana, sedangkan cairan yang mengelilingi tilakoid disebut stroma. Selain itu, tilakoid dikelilingi oleh membran yang disebut lumen yang membatasi ruang intratilakoid.

Konversi energi cahaya menjadi energi kimia selama fotosintesis terjadi di dalam membran tilakoid. Di sisi lain, produksi dan penyimpanan karbohidrat sebagai hasil fotosintesis terjadi di stroma.

Pigmen fotosintesis

Mereka adalah protein yang mampu menyerap energi cahaya untuk digunakan selama proses fotosintesis, mereka terikat secara total atau sebagian pada membran tilakoid. Pigmen yang terlibat langsung dalam reaksi terang fotosintesis adalah klorofil.

Ada dua jenis utama klorofil pada tumbuhan, yang disebut klorofil a dan b. Namun, dalam beberapa alga jenis klorofil lain seperti c dan d mungkin ada, yang terakhir hanya ada di beberapa alga merah.

Ada pigmen fotosintesis lain seperti karoten dan xantofil yang bersama-sama membentuk karotenoid. Pigmen ini adalah isoprenoid yang umumnya tersusun dari empat puluh atom karbon. Karoten adalah karoteinoid non-oksigen, sedangkan xantofil adalah pigmen beroksigen.

Pada tumbuhan hanya klorofil a yang terlibat langsung dalam reaksi terang. Pigmen yang tersisa tidak secara langsung menyerap energi cahaya, tetapi bertindak sebagai pigmen aksesori dengan mentransmisikan energi yang ditangkap dari cahaya ke klorofil a. Dengan cara ini, lebih banyak energi yang ditangkap daripada yang dapat ditangkap oleh klorofil saja.

Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses biologis yang memungkinkan tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri memanfaatkan energi yang berasal dari sinar matahari. Melalui proses ini, tanaman menggunakan energi cahaya untuk mengubah karbon dioksida di atmosfer dan air yang diperoleh dari tanah menjadi glukosa dan oksigen.

Cahaya menyebabkan serangkaian reaksi oksidasi dan reduksi yang kompleks yang memungkinkan transformasi energi cahaya menjadi energi kimia yang diperlukan untuk menyelesaikan proses fotosintesis. Fotosistem adalah unit fungsional dari proses ini.

Komponen fotosistem

Kompleks antena

Ini terdiri dari sejumlah besar pigmen, termasuk ratusan molekul klorofil a dan lebih banyak lagi pigmen aksesori, serta phycobilins. Antena kompleks memungkinkan sejumlah besar energi diserap.

Ia bekerja seperti corong atau seperti antena (oleh karena itu namanya) yang menangkap energi dari matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia, yang ditransfer ke pusat reaksi.

Berkat transfer energi, molekul klorofil di pusat reaksi menerima lebih banyak energi cahaya daripada yang diperolehnya sendiri. Juga, jika molekul klorofil menerima terlalu banyak cahaya, ia bisa berfotooksidasi dan tanaman akan mati.

Pusat reaksi

Ini adalah kompleks yang terdiri dari molekul klorofil a, molekul yang dikenal sebagai reseptor elektron primer, dan banyak subunit protein yang mengelilinginya.

Berfungsi

Umumnya, molekul klorofil yang ada di pusat reaksi, dan yang memulai reaksi terang fotosintesis, tidak menerima foton secara langsung. Pigmen aksesori, serta beberapa molekul klorofil a yang ada di kompleks antena, menerima energi cahaya, tetapi tidak menggunakannya secara langsung.

Energi yang diserap oleh kompleks antena dipindahkan ke klorofil a dari pusat reaksi. Setiap kali molekul klorofil diaktifkan, ia melepaskan elektron berenergi yang kemudian diserap oleh reseptor elektron primer.

Akibatnya, akseptor primer berkurang, sedangkan klorofil a memulihkan elektronnya berkat air, yang bertindak sebagai pembebas elektron terakhir dan oksigen diperoleh sebagai produk sampingan.

Jenis

Fotosistem I

Ini ditemukan di permukaan luar membran tilakoid dan memiliki jumlah klorofil b yang rendah, selain klorofil a dan karotenoid.

Klorofil a di pusat reaksi menyerap lebih baik panjang gelombang 700 nanometer (nm), itulah sebabnya disebut P700 (pigmen 700).

Dalam fotosistem I, sekelompok protein dari kelompok ferrodoxin - besi sulfida - bertindak sebagai akseptor elektron akhir.

Fotosistem II

Ia bertindak pertama kali dalam proses mengubah cahaya menjadi fotosintesis, tetapi ditemukan setelah fotosistem pertama. Ini ditemukan di permukaan bagian dalam membran tilakoid dan memiliki jumlah klorofil b yang lebih tinggi daripada fotosistem I. Ini juga mengandung klorofil a, phycobilins dan xanthophylls.

Dalam hal ini, klorofil a di pusat reaksi lebih baik menyerap panjang gelombang 680 nm (P680) dan bukan panjang gelombang 700 nm seperti pada kasus sebelumnya. Akseptor elektron terakhir dalam fotosistem ini adalah kuinon.

Diagram fotosistem II. Diambil dan diedit dari: Karya asli oleh Kaidor. .

Hubungan antara fotosistem I dan II

Proses fotosintesis membutuhkan kedua fotosistem. Fotosistem pertama yang bekerja adalah II, yang menyerap cahaya sehingga elektron dalam klorofil pusat reaksi tereksitasi dan akseptor elektron primer menangkapnya.

Elektron yang tereksitasi oleh cahaya bergerak ke fotosistem I melalui rantai transpor elektron yang terletak di membran tilakoid. Perpindahan ini menyebabkan penurunan energi yang memungkinkan pengangkutan ion hidrogen (H +) melalui membran menuju lumen tilakoid.

Transpor ion hidrogen memberikan perbedaan energi antara ruang lumen tilakoid dan stroma kloroplas, yang berfungsi untuk menghasilkan ATP.

Klorofil di pusat reaksi fotosistem I menerima elektron yang berasal dari fotosistem II. Elektron dapat melanjutkan transpor elektron siklis di sekitar fotosistem I, atau digunakan untuk membentuk NADPH, yang kemudian diangkut ke siklus Calvin.

Referensi

1. MW Nabors (2004). Pengantar Botani. Pearson Education, Inc.
2. Fotosistem. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
3. Fotosistem I, Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
4. Fotosintesis - Fotosistem I dan II. Dipulihkan dari britannica.com.
5. B. Andersson & LG Franzen (1992). Fotosintesis fotosintesis oksigen. Masuk: L. Ernster (Ed.). Mekanisme molekuler dalam bioenergetika. Elvieser Science Publishers.
6. EM Yahia, A.Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019). Bab 3 - Fotosintesis. Fisiologi pascapanen dan biokimia buah dan sayuran.