Selasa, 21 Desember 2010

Kamis, 16 Desember 2010

Selasa, 14 Desember 2010

properti Imaging

This image has three visible reflections and one visible projection of the same lamp; two reflections are on a biconvex lens. Gambar ini memiliki tiga refleksi terlihat dan salah satu proyeksi terlihat dari lampu yang sama, dua refleksi berada pada lensa cembung ganda.

As mentioned above, a positive or converging lens in air will focus a collimated beam travelling along the lens axis to a spot (known as the focal point ) at a distance f from the lens. Seperti disebutkan di atas, atau konvergen lensa positif di udara akan memfokuskan sinar collimated perjalanan sepanjang sumbu lensa ke tempat (dikenal sebagai titik fokus ) pada jarak f dari lensa. Conversely, a point source of light placed at the focal point will be converted into a collimated beam by the lens. Sebaliknya, sumber titik cahaya ditempatkan pada titik fokus akan dikonversi menjadi sinar collimated oleh lensa. These two cases are examples of image formation in lenses. Kedua kasus contoh gambar formasi di lensa. In the former case, an object at an infinite distance (as represented by a collimated beam of waves) is focused to an image at the focal point of the lens. Dalam kasus yang pertama, objek pada jarak yang tak terbatas (yang diwakili oleh balok collimated gelombang) difokuskan untuk gambar pada titik fokus lensa. In the latter, an object at the focal length distance from the lens is imaged at infinity. Dalam terakhir ini, objek pada jarak panjang fokus dari lensa tersebut dicitrakan di tak terhingga. The plane perpendicular to the lens axis situated at a distance f from the lens is called the focal plane . Pesawat tegak lurus sumbu lensa terletak pada jarak f dari lensa disebut bidang fokus.

If the distances from the object to the lens and from the lens to the image are S ₁ and S ₂ respectively, for a lens of negligible thickness, in air, the distances are related by the thin lens formula Jika jarak dari obyek ke lensa dan dari lensa ke gambar adalah S ₁ dan S _2, untuk ketebalan lensa diabaikan, di udara, jarak terkait dengan rumus lensa tipis

$\ Frac {1} {S_1} + \ frac {1} {S_2} = \ frac {1} {f}$ . .

This can also be put into the "Newtonian" form: Hal ini juga dapat dimasukkan ke dalam bentuk "Newtonian":

$x_1 x_2 = f ^ 2, \!$ ^{[ 12 ]} ^[12]

where

x 1 = S 1 - f

and

x 2 = S 2 - f

. dimana

x 1 = S 1 - f

dan

x 2 = S 2 - f.

What this means is that, if an object is placed at a distance S ₁ along the axis in front of a positive lens of focal length f , a screen placed at a distance S ₂ behind the lens will have a sharp image of the object projected onto it, as long as S ₁ > f (if the lens-to-screen distance S ₂ is varied slightly, the image will become less sharp). Apakah ini berarti bahwa, jika objek ditempatkan pada jarak S ₁ sepanjang sumbu di depan lensa positif focal length f, layar ditempatkan pada jarak S ₂ di belakang lensa akan memiliki gambar yang tajam dari benda diproyeksikan ke atasnya, selama S _1> f (jika-ke-layar jarak lensa S ₂ adalah bervariasi sedikit, gambar akan menjadi kurang tajam). This is the principle behind photography and the human eye . Ini adalah prinsip di belakang fotografi dan mata manusia . The image in this case is known as a real image . Gambar dalam kasus ini dikenal sebagai bayangan nyata .

Senin, 13 Desember 2010

fotosintesis

Fotosintesis (dari φώτο-Yunani [-foto], "terang," dan σύνθεσις [sintesis], "menyusun", "komposisi") adalah proses yang mengubah karbon dioksida menjadi senyawa organik, terutama gula, menggunakan energi dari sinar matahari . Fotosintesis terjadi pada tumbuhan, alga, dan berbagai jenis bakteri, tapi tidak dalam archaea. organisme fotosintesis disebut photoautotrophs, karena mereka dapat membuat makanan sendiri. Pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, fotosintesis menggunakan karbon dioksida dan air, melepaskan oksigen sebagai produk limbah. Fotosintesis adalah penting bagi semua kehidupan aerobik di Bumi. Serta mempertahankan tingkat normal oksigen di atmosfer, hampir semua kehidupan baik tergantung pada secara langsung sebagai sumber energi, atau tidak langsung sebagai sumber utama energi dalam makanan mereka (pengecualian adalah chemoautotrophs yang tinggal di batu atau sekitar ventilasi laut dalam hidrotermal). Tingkat menangkap energi oleh fotosintesis sangat besar, sekitar 100 terawatts, yang berjarak sekitar enam kali lebih besar dari konsumsi daya peradaban manusia. Seperti halnya energi, fotosintesis juga merupakan sumber karbon di semua Senyawa organik dalam tubuh organisme '. Dalam semua, organisme fotosintetik mengkonversi sekitar 100-115 teragrams karbon ke biomassa per tahun.
Meskipun fotosintesis dapat terjadi dengan cara yang berbeda dalam spesies yang berbeda, beberapa fitur selalu sama. Sebagai contoh, proses selalu dimulai ketika energi dari cahaya yang diserap oleh protein yang disebut pusat reaksi fotosintesis yang mengandung klorofil. Pada tumbuhan, protein ini diadakan di dalam organel yang disebut kloroplas, sedangkan pada bakteri mereka tertanam dalam membran plasma. Beberapa energi cahaya yang dikumpulkan oleh klorofil disimpan dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Sisa dari energi tersebut digunakan untuk menghilangkan elektron dari suatu zat seperti air. Elektron ini kemudian digunakan dalam reaksi yang mengubah karbon dioksida menjadi senyawa organik. Pada tumbuhan, alga dan cyanobacteria, hal ini dilakukan oleh urutan reaksi disebut siklus Calvin, tapi set berbeda reaksi yang ditemukan di beberapa bakteri, seperti siklus Krebs reverse Chlorobium. Banyak organisme fotosintetik adaptasi yang berkonsentrasi atau menyimpan karbon dioksida. Ini membantu mengurangi proses fotorespirasi boros disebut yang dapat mengkonsumsi bagian dari gula yang diproduksi selama fotosintesis.Sekilas siklus antara autotroph dan heterotrof. Fotosintesis adalah sarana utama dimana tumbuhan, alga dan bakteri yang menghasilkan senyawa organik dan oksigen dari karbon dioksida dan air (panah hijau).
Organisme fotosintetik pertama mungkin berevolusi sekitar 3.500 juta tahun yang lalu, awal dalam sejarah evolusi kehidupan, ketika semua bentuk kehidupan di Bumi adalah mikroorganisme dan suasana itu lebih banyak karbon dioksida. Mereka yang paling mungkin digunakan hidrogen atau hidrogen sulfida sebagai sumber elektron, bukan air. Cyanobacteria muncul kemudian, sekitar 3.000 juta tahun yang lalu, dan secara drastis berubah Bumi ketika mereka mulai oksigenat atmosfer, dimulai sekitar 2.400 juta tahun yang lalu. Hal ini suasana yang baru memungkinkan evolusi kehidupan kompleks seperti protista. Akhirnya, tidak lebih dari satu miliar tahun yang lalu, salah satu protista ini membentuk hubungan simbiotik dengan cyanobacterium, menghasilkan nenek moyang banyak tanaman dan ganggang. kloroplas pada tanaman modern adalah keturunan dari cyanobacteria simbiotik kuno.

IkhtisarFotosintesis perubahan energi dari matahari menjadi energi kimia dan perpecahan air untuk membebaskan O2 dan CO2 perbaikan menjadi gula
organisme fotosintesis adalah photoautotrophs, yang berarti bahwa mereka mampu mensintesis makanan langsung dari karbon dioksida menggunakan energi dari cahaya. Namun, tidak semua organisme yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi melakukan fotosintesis, karena photoheterotrophs menggunakan senyawa organik, daripada karbon dioksida, sebagai sumber karbon. Pada tumbuhan, alga dan cyanobacteria, fotosintesis oksigen rilis. Ini disebut fotosintesis pemberian oksigen. Meskipun ada beberapa perbedaan antara fotosintesis pemberian oksigen pada tumbuhan, alga dan cyanobacteria, proses secara keseluruhan sangat mirip dalam organisme. Namun, ada beberapa jenis bakteri yang melakukan fotosintesis anoxygenic, yang mengkonsumsi karbon dioksida tetapi tidak melepaskan oksigen.
Karbon dioksida diubah menjadi gula dalam suatu proses yang disebut fiksasi karbon. fiksasi Karbon merupakan reaksi redoks, sehingga fotosintesis perlu untuk memasok kedua sumber energi untuk mendorong proses ini, dan elektron yang diperlukan untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, yang merupakan reaksi reduksi. Secara garis besar umum, fotosintesis adalah kebalikan dari respirasi selular, di mana glukosa dan senyawa lainnya dioksidasi untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan melepaskan energi kimia. Namun, dua proses dilakukan melalui urutan yang berbeda dari reaksi kimia dan kompartemen selular yang berbeda.
Persamaan umum untuk fotosintesis karena itu:

    2n CO2 + 2n H2O + foton → 2 (CH2O) n + n O2 + 2n A
Karbon dioksida + donor elektron + energi cahaya donor elektron → karbohidrat + oksigen + teroksidasi
Karena air digunakan sebagai donor elektron dalam fotosintesis pemberian oksigen, persamaan untuk proses ini adalah:

    2n CO2 + 2n H2O + foton → 2 (CH2O) O2 n + 2n
    karbon dioksida + air + → energi cahaya karbohidrat + oksigen
Proses lainnya pengganti senyawa lain (seperti arsenit) untuk air di peran elektron-pasokan; mikroba menggunakan sinar matahari untuk mengoksidasi arsenit ke arsenate: Persamaan untuk reaksi ini adalah:

    (AsO33-) + CO2 + foton → CO + (AsO43-) [12]
    karbon dioksida + arsenit + cahaya energi arsenate → + karbon monoksida (digunakan untuk membangun senyawa lain dalam reaksi berikutnya)
Fotosintesis terjadi dalam dua tahap. Pada tahap pertama, reaksi terang atau reaksi bergantung cahaya menangkap energi cahaya dan menggunakannya untuk membuat molekul energi ATP dan NADPH penyimpanan. Selama tahap kedua, reaksi cahaya-independen menggunakan produk ini untuk menangkap dan mengurangi karbon dioksida.
Kebanyakan organisme yang memanfaatkan fotosintesis untuk menghasilkan cahaya yang terlihat menggunakan oksigen untuk melakukannya, meskipun radiasi setidaknya tiga menggunakan inframerah. Membran dan organel fotosintetikKloroplas ultrastruktur:1. membran luar2. antarmembran ruang3. bagian dalam membran (1 +2 +3: amplop)4. stroma (cairan air)5. lumen tilakoid (dalam tilakoid)6. membran tilakoid7. granum (tumpukan thylakoids)8. tilakoid (lamella)9. pati10. ribosom11. plastidial DNA12. plastoglobule (setetes lipid)Artikel utama: kloroplas dan tilakoid
Protein yang mengumpulkan cahaya untuk fotosintesis yang tertanam di dalam selaput sel. Cara paling sederhana ini disusun adalah bakteri fotosintesis, di mana protein ini diadakan dalam membran plasma . Namun, membran ini mungkin erat dilipat menjadi lembaran silindris disebut thylakoids, atau berkumpul ke dalam vesikel bulat disebut intracytoplasmic membran . Struktur-struktur ini dapat mengisi sebagian besar interior sel, memberikan area permukaan membran yang sangat besar dan karena itu meningkatkan jumlah cahaya yang dapat menyerap bakteri.
Pada tumbuhan dan alga, fotosintesis berlangsung di organel yang disebut kloroplas. Sebuah sel tumbuhan khas berisi sekitar 10 sampai 100 kloroplas. kloroplas ini tertutup oleh membran. membran ini terdiri dari fosfolipid dalam membran, fosfolipid membran luar, dan sebuah ruang antarmembran antara mereka. Dalam membran merupakan cairan berair yang disebut stroma. stroma berisi tumpukan (Grana) dari thylakoids, yang merupakan tempat fotosintesis. Para thylakoids diratakan disk, dibatasi oleh membran dengan lumen atau ruang tilakoid di dalamnya. Situs fotosintesis adalah membran tilakoid, yang berisi kompleks protein membran integral dan perifer, termasuk pigmen yang menyerap energi cahaya, yang membentuk fotosistem.
Tanaman menyerap sinar terutama menggunakan pigmen klorofil, yang merupakan alasan bahwa tanaman yang paling memiliki warna hijau. Selain klorofil, tanaman juga menggunakan pigmen seperti karoten dan xanthopil Algae juga menggunakan klorofil, tapi berbagai pigmen lainnya yang hadir sebagai phycocyanin, karoten, dan xanthopil dalam ganggang hijau, phycoerythrin dalam alga merah (rhodophytes) dan fucoxanthin dalam alga coklat. dan diatom menghasilkan berbagai warna.
Pigmen ini tertanam dalam tumbuhan dan ganggang dalam protein antena khusus. Dalam protein seperti semua pigmen yang diperintahkan untuk bekerja sama dengan baik. Semacam protein yang juga disebut kompleks cahaya-panen.
Walaupun semua sel di bagian tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, sebagian besar energi ditangkap pada daun. Sel-sel dalam jaringan interior daun disebut mesofil, bisa mengandung antara 450.000 dan 800.000 kloroplas setiap milimeter persegi daun. Permukaan daun yang merata dilapisi dengan kutikula lilin kedap air yang melindungi daun dari penguapan air yang berlebihan dan mengurangi penyerapan ultraviolet atau cahaya biru untuk mengurangi pemanasan. Lapisan epidermis transparan memungkinkan cahaya untuk melewati ke sel mesofil palisade di mana sebagian besar fotosintesis berlangsung.Reaksi terangLight-tergantung reaksi fotosintesis pada membran tilakoid
Dalam reaksi terang, satu molekul pigmen klorofil menyerap satu foton dan kehilangan satu elektron. elektron ini dilewatkan ke suatu bentuk modifikasi dari pheophytin disebut klorofil, yang melewati elektron ke molekul kuinon, yang memungkinkan awal dari aliran elektron menuruni rantai transpor elektron yang mengarah ke pengurangan akhir dari NADP untuk NADPH. Selain itu, ini menciptakan gradien proton melintasi membran kloroplas; disipasi yang digunakan oleh ATP sintase untuk sintesis seiring ATP. Molekul klorofil mendapatkan kembali kehilangan elektron dari molekul air melalui proses yang disebut fotolisis, yang melepaskan dioksigen (O2) molekul. Persamaan keseluruhan untuk reaksi terang-bergantung pada kondisi aliran elektron non siklik pada tanaman hijau adalah:

    2 H2O + 2 NADP + + 3 ADP + 3 Pi + cahaya → 2 NADPH + 2 H + + 3 ATP + O2
Tidak semua panjang gelombang cahaya dapat mendukung fotosintesis. Spektrum aksi fotosintesis tergantung pada jenis pigmen aksesori ini. Sebagai contoh, pada tanaman hijau, spektrum tindakan menyerupai spektrum penyerapan untuk klorofil dan karotenoid dengan puncak untuk cahaya ungu-biru dan merah. Dalam ganggang merah, tumpang tindih spektrum tindakan dengan spektrum penyerapan phycobilins untuk cahaya biru-hijau, yang memungkinkan ganggang ini untuk tumbuh di perairan yang lebih dalam yang menyaring panjang gelombang lagi digunakan oleh tanaman hijau. Bagian non-diserap dari spektrum cahaya yang memberikan warna organisme fotosintetik mereka (misalnya, tanaman hijau, ganggang merah, bakteri ungu) dan merupakan yang paling efektif untuk fotosintesis pada organisme yang bersangkutan.Z skemaThe "Skema Z"
Pada tumbuhan, reaksi cahaya tergantung terjadi pada membran tilakoid dari kloroplas dan menggunakan energi cahaya untuk mensintesis ATP dan NADPH. Reaksi bergantung cahaya memiliki dua bentuk: siklik dan non-siklik. Dalam reaksi non-siklik, foton ditangkap di kompleks antena cahaya pemanenan fotosistem II oleh klorofil dan pigmen aksesori lainnya (lihat diagram di kanan). Ketika molekul klorofil pada inti pusat reaksi fotosistem II memperoleh energi eksitasi cukup dari antena pigmen yang berdekatan, elektron akan dipindahkan ke molekul akseptor elektron primer, pheophytin, melalui proses yang disebut photoinduced pemisahan biaya. Elektron ini shuttled melalui rantai transpor elektron, yang disebut Z-skema yang ditunjukkan di diagram, yang awalnya berfungsi untuk menghasilkan potensi kemiosmotik melintasi membran. Sebuah enzim ATP sintase menggunakan potensi kemiosmotik untuk membuat ATP selama fotofosforilasi, sedangkan NADPH merupakan produk dari reaksi redoks terminal dalam skema-Z. Elektron memasuki molekul klorofil pada fotosistem I. Elektron adalah gembira karena cahaya diserap oleh fotosistem. Sebuah pembawa elektron kedua menerima elektron, yang lagi-lagi diturunkan menurunkan energi akseptor elektron. Energi yang diciptakan oleh akseptor elektron digunakan untuk memindahkan ion hidrogen melintasi membran tilakoid ke lumen. elektron ini digunakan untuk mengurangi NADP co-enzim, yang memiliki fungsi dalam reaksi terang-independen. Reaksi siklik mirip dengan yang non-siklik, tetapi berbeda dalam bentuk yang dihasilkannya hanya ATP, dan tidak ada NADP berkurang (NADPH) dibuat. Siklik reaksi berlangsung hanya pada fotosistem I. Setelah elektron dipindahkan dari fotosistem, elektron diturunkan adalah molekul akseptor elektron dan kembali kembali ke fotosistem I, dari mana ia dipancarkan, maka nama reaksi siklik.Air fotolisis
The NADPH adalah agen mengurangi utama dalam kloroplas, menyediakan sumber elektron energik reaksi lainnya. Produksinya klorofil daun dengan defisit elektron (teroksidasi), yang harus diperoleh dari beberapa agen mengurangi lain. Elektron senang hilang dari klorofil dalam fotosistem I diganti dari rantai transpor elektron oleh plastocyanin. Namun, karena fotosistem II meliputi langkah-langkah pertama dari skema-Z, sumber eksternal elektron diperlukan untuk mengurangi klorofil teroksidasi nya suatu molekul. Sumber elektron dalam hijau-tumbuhan dan fotosintesis cyanobacterial adalah air. Dua molekul air teroksidasi oleh empat reaksi pemisahan biaya-berturut oleh fotosistem II untuk menghasilkan sebuah molekul oksigen diatomik dan empat ion hidrogen, elektron yang dihasilkan dalam setiap langkah ditransfer ke residu tirosin redoks-aktif yang kemudian mengurangi photoxidized pasangan-klorofil suatu spesies yang disebut P680 yang berfungsi sebagai donor (cahaya-driven) elektron primer di pusat reaksi fotosistem II. Oksidasi air dikatalisis dalam fotosistem II oleh struktur redoks-aktif yang berisi empat ion mangan dan ion kalsium, oksigen ini-berkembang mengikat kompleks molekul air dua dan menyimpan empat pengoksidasi setara yang diperlukan untuk menggerakkan reaksi oksidasi air . Fotosistem II adalah enzim biologis hanya dikenal yang melaksanakan ini oksidasi air. Ion-ion hidrogen berkontribusi potensi kemiosmotik transmembran yang mengarah pada sintesis ATP. Oksigen merupakan produk limbah dari reaksi terang-tergantung, namun sebagian besar organisme di Bumi menggunakan oksigen untuk respirasi seluler, termasuk organisme fotosintesis. Light-independen reaksiSiklus CalvinArtikel utama: siklus Calvin, fiksasi karbon, dan reaksi Light-independen
Dalam reaksi Light-independen atau gelap enzim RuBisCO menangkap CO2 dari atmosfer dan dalam suatu proses yang memerlukan NADPH yang baru terbentuk, yang disebut Siklus Calvin-Benson, rilis gula tiga-karbon, yang kemudian dikombinasikan untuk membentuk sukrosa dan pati. Persamaan keseluruhan untuk reaksi terang-independen dalam tanaman hijau adalah: [18]

    3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H + → C3H6O3-fosfat + 9 ADP + 8 Pi + 6 NADP + + 3 H2O
Tinjauan tentang siklus Calvin dan fiksasi karbon
Untuk lebih spesifik, fiksasi karbon memproduksi produk setengah jadi, yang kemudian dikonversi menjadi produk karbohidrat akhir. kerangka karbon yang dihasilkan oleh fotosintesis kemudian berbagai digunakan untuk membentuk senyawa organik lainnya, seperti selulosa bahan bangunan, sebagai prekursor untuk biosintesis lipid dan asam amino, atau sebagai bahan bakar dalam respirasi selular. Yang terakhir ini terjadi tidak hanya di tumbuhan, tapi juga pada hewan ketika energi dari tanaman dilewatkan melalui rantai makanan.
Fiksasi atau pengurangan karbon dioksida adalah proses di mana karbon dioksida menggabungkan dengan gula lima-karbon, ribulosa 1,5-bisphosphate (RuBP), untuk menghasilkan dua molekul dari senyawa tiga karbon, glycerate 3-fosfat (GP) , juga dikenal sebagai 3-phosphoglycerate (PGA). GP, di hadapan ATP dan NADPH dari tahap cahaya bergantung, dikurangi menjadi gliseraldehida 3-fosfat (G3P). Produk ini juga disebut sebagai 3-fosfogliseraldehida (PGAL) atau bahkan sebagai fosfat triose. Triose adalah gula 3-karbon (lihat karbohidrat). Sebagian besar (5 dari 6 molekul) dari G3P dihasilkan digunakan untuk meregenerasi RuBP sehingga proses tersebut dapat terus (lihat siklus Calvin-Benson). Keluar 1 dari 6 molekul triose fosfat tidak "daur ulang" sering mengembun membentuk heksosa fosfat, yang akhirnya menghasilkan sukrosa, pati dan selulosa. Gula yang dihasilkan selama menghasilkan kerangka karbon karbon metabolisme yang dapat digunakan untuk reaksi metabolik lain seperti produksi asam amino dan lipid.Karbon berkonsentrasi mekanismeDi daratSekilas C4 fiksasi karbon
Dalam kondisi panas dan kering, tanaman dekat stomata mereka untuk mencegah hilangnya air. Dengan kondisi tersebut, CO2 akan berkurang, dan gas oksigen, yang dihasilkan oleh reaksi terang fotosintesis, akan menurun di batang, bukan daun, menyebabkan peningkatan fotorespirasi oleh aktivitas oksigenase dari ribulosa-1 karboksilase ,5-bisphosphate / oxygenase dan penurunan fiksasi karbon. Beberapa tanaman telah mengembangkan mekanisme untuk meningkatkan konsentrasi CO2 dalam daun kondisi ini.Artikel utama: fiksasi karbon C4
tanaman C4 secara kimia memperbaiki karbon dioksida dalam sel-sel mesofil dengan menambahkannya ke Phosphoenolpyruvate molekul tiga karbon (PEP), reaksi dikatalisis oleh enzim yang disebut karboksilase PEP dan yang menciptakan asam organik empat karbon, asam oksaloasetat. Oksaloasetat asam atau malat disintesis oleh proses ini kemudian translokasi ke bundel khusus selubung sel di mana enzim, Rubisco, dan enzim siklus Calvin berada, dan dimana CO2 yang dikeluarkan oleh dekarboksilasi dari empat-karbon asam ini kemudian ditetapkan oleh aktivitas Rubisco ke tiga-karbon gula asam 3-phosphoglyceric. Pemisahan fisik Rubisco dari reaksi terang menghasilkan oksigen mengurangi fotorespirasi dan meningkatkan penyerapan CO2 dan dengan demikian kapasitas fotosintesis daun. [21] tanaman C4 dapat menghasilkan gula lebih dari tanaman C3 dalam kondisi cahaya tinggi dan suhu. Banyak tanaman tanaman penting adalah tanaman C4, termasuk jagung, sorgum, tebu, dan millet. Tanaman yang tidak menggunakan PEP-karboksilase di fiksasi karbon disebut tumbuhan C3 karena reaksi carboxylation primer, dikatalisis oleh Rubisco, menghasilkan asam gula tiga-karbon 3-phosphoglyceric langsung dalam siklus Calvin-Benson. Lebih dari 90% tumbuhan menggunakan karbon fiksasi C3, dibandingkan dengan 3% fiksasi menggunakan karbon C4. Artikel utama: fotosintesis CAM
Xerofit, seperti kaktus dan succulents paling, juga menggunakan karboksilase PEP untuk menangkap karbon dioksida dalam proses yang disebut metabolisme asam Crassulacean (CAM). Berbeda dengan C4 metabolisme, yang secara fisik memisahkan fiksasi CO2 untuk PEP dari siklus Calvin, CAM temporal memisahkan kedua proses. tanaman CAM memiliki anatomi daun yang berbeda dari tanaman C3, dan memperbaiki CO2 pada malam hari, ketika stomata mereka terbuka. tanaman CAM menyimpan sebagian besar CO2 dalam bentuk asam malat melalui carboxylation dari Phosphoenolpyruvate untuk oksaloasetat, yang kemudian dikurangi menjadi malat. Dekarboksilasi dari malat siang hari melepaskan CO2 dalam daun, sehingga memungkinkan fiksasi karbon untuk 3-phosphoglycerate oleh Rubisco. 16.000 spesies tanaman menggunakan CAM Dalam air
Cyanobacteria memiliki carboxysomes yang meningkatkan konsentrasi CO2 sekitar Rubisco untuk meningkatkan laju fotosintesis. Ini beroperasi dengan anhydrase karbonat menghasilkan ion hydrocarbonate (HCO3-) yang kemudian dipompa ke carboxysome, sebelum diproses oleh anhydrase karbonat yang berbeda untuk menghasilkan CO2 [24] Pyrenoids dalam alga. Dan hornworts juga bertindak untuk berkonsentrasi CO2 sekitar Rubisco.
Order dan kinetika
Keseluruhan proses fotosintesis berlangsung dalam empat tahap. , Pertama transfer energi dalam klorofil antena berlangsung di femtosecond (1 femtosecond (fs) = 10-15 s) untuk picosecond (1 picosecond (ps) = 10-12 s) skala waktu. Tahap berikutnya, transfer elektron dalam reaksi fotokimia, berlangsung di picosecond untuk nanodetik skala waktu (1 nanodetik (ns) = 10-9 s). Tahap ketiga, rantai pengangkutan elektron dan sintesis ATP, berlangsung pada (mikrodetik 1 (mikrodetik) = 10-6 s) mikrodetik untuk milidetik (1 milidetik (ms) = 10-3 s) skala waktu. Tahap terakhir adalah karbon fiksasi dan ekspor produk yang stabil dan berlangsung dalam millisecond untuk skala waktu kedua. Tiga tahap pertama terjadi pada membran tilakoid.Efisiensi
Tanaman biasanya mengubah cahaya menjadi energi kimia dengan efisiensi fotosintesis 3-6% efisiensi fotosintesis tanaman yang sebenarnya 'bervariasi dengan frekuensi cahaya yang sedang dikonversi, intensitas cahaya, suhu dan proporsi karbon dioksida di atmosfer,. Dan dapat bervariasi dari 0,1% menjadi 8%. Sebagai perbandingan, panel surya mengubah cahaya menjadi energi listrik pada efisiensi sekitar 6-20% untuk panel diproduksi secara massal, dan sampai 41% di laboratorium penelitian. EvolusiTanaman sel dengan kloroplas terlihat (dari suatu lumut, Plagiomnium affine).
Awal sistem fotosintesis, seperti yang dari bakteri nonsulfur hijau dan ungu sulfur dan hijau dan ungu, diperkirakan telah anoxygenic, menggunakan berbagai molekul sebagai donor elektron. Hijau dan bakteri sulfur ungu diperkirakan telah menggunakan hidrogen dan sulfur sebagai donor elektron. bakteri Green nonsulfur digunakan berbagai asam organik amino dan lainnya. bakteri Purple nonsulfur menggunakan berbagai molekul organik spesifik. Penggunaan molekul ini konsisten dengan bukti geologi bahwa suasana sangat berkurang pada waktu itu.
Fosil dari apa yang dianggap organisme fotosintetik filamen telah tanggal pada 3,4 miliar tahun.
Sumber utama oksigen di atmosfer fotosintesis pemberian oksigen, dan penampilan pertama kadang-kadang disebut sebagai bencana oksigen. Geologi bukti menunjukkan bahwa fotosintesis pemberian oksigen, seperti yang terjadi di cyanobacteria, menjadi penting selama era Paleoproterozoic sekitar 2 milyar tahun yang lalu. Modern fotosintesis pada tumbuhan dan prokariota paling fotosintesis adalah pemberian oksigen. fotosintesis pemberian oksigen menggunakan air sebagai donor elektron, yang dioksidasi menjadi molekul oksigen (O2) di pusat reaksi fotosintesis.Simbiosis dan asal kloroplas
Beberapa kelompok hewan telah membentuk hubungan simbiosis dengan ganggang fotosintetik. Ini adalah paling umum di karang, spons dan anemon laut, mungkin karena hewan ini mempunyai rencana tubuh terutama sederhana dan daerah permukaan yang luas dibandingkan dengan volume mereka Di samping itu,. Sebuah beberapa laut moluska Elysia viridis dan chlorotica Elysia juga memelihara simbiosis hubungan dengan kloroplas mereka menangkap dari alga dalam diet mereka dan kemudian simpan di tubuh mereka. Hal ini memungkinkan moluska untuk bertahan hidup hanya dengan fotosintesis selama beberapa bulan pada satu waktu. Beberapa gen dari inti sel tumbuhan bahkan telah dipindahkan ke siput, sehingga kloroplas dapat disuplai dengan protein yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup.
Suatu bentuk lebih dekat simbiosis dapat menjelaskan asal-usul kloroplas. Kloroplas memiliki banyak kesamaan dengan bakteri fotosintetik, termasuk lingkaran kromosom, ribosom prokariotik-jenis, dan protein serupa di pusat reaksi fotosintesis. Teori endosymbiotic menunjukkan bahwa bakteri fotosintetik diperoleh (oleh endositosis) oleh sel eukariotik awal untuk membentuk sel-sel tumbuhan pertama. Oleh karena itu, mungkin kloroplas bakteri fotosintesis yang disesuaikan dengan kehidupan di dalam sel-sel tumbuhan. Seperti halnya mitokondria, kloroplas masih memiliki DNA sendiri, terpisah dari DNA inti sel inang mereka tanaman dan gen dalam DNA kloroplas mirip di cyanobacteria DNA dalam kode kloroplas untuk protein redoks seperti pusat reaksi fotosintesis.. Hipotesis CORR mengusulkan bahwa Co-lokasi ini diperlukan untuk Redox Peraturan.Cyanobacteria dan evolusi fotosintesis
Kapasitas biokimia untuk menggunakan air sebagai sumber elektron dalam fotosintesis berevolusi sekali, dalam satu nenek moyang dari cyanobacteria masih ada. Catatan geologi menunjukkan bahwa acara ini mengubah berlangsung awal sejarah bumi, setidaknya 2450-2320 juta tahun yang lalu (Ma), dan mungkin lebih awal [38] Tersedia bukti dari studi geobiological dari Arkean (> 2500 Ma) batuan sedimen menunjukkan. kehidupan yang ada 3500 Ma, tetapi pertanyaan tentang kapan pemberian oksigen fotosintesis berevolusi masih belum terjawab. Sebuah jendela paleontologis yang jelas tentang evolusi cyanobacterial dibuka sekitar 2000 Ma, menyingkap beragam biota yang sudah-biru-hijau. Cyanobacteria tetap produsen primer utama sepanjang Eon Proterozoikum (2500-543 Ma), sebagian karena struktur redoks dari lautan photoautotrophs disukai mampu fiksasi nitrogen. [Rujukan?] Ganggang hijau biru-hijau bergabung sebagai produsen utama utama di rak-rak kontinental dekat akhir Proterozoikum, tetapi hanya dengan (251-65 Ma) radiasi Mesozoikum dari dinoflagellata, coccolithophorids, dan diatom melakukan produksi primer di perairan laut rak mengambil bentuk modern. Cyanobacteria tetap penting bagi ekosistem laut sebagai produsen utama dalam gyres samudra, sebagai agen fiksasi nitrogen biologis, dan, dalam bentuk dimodifikasi, sebagai plastida ganggang laut. Penemuan
Meskipun beberapa langkah dalam fotosintesis masih belum sepenuhnya dipahami, persamaan fotosintesis secara keseluruhan telah dikenal sejak abad ke-19.
Jan van Helmont mulai penelitian dari proses pada pertengahan abad ke-17 ketika ia dengan hati-hati mengukur massa tanah yang digunakan oleh pabrik dan massa tanaman seperti tumbuh. Setelah menyadari bahwa massa tanah berubah sangat sedikit, ia hipotesis bahwa massa tanaman yang tumbuh harus berasal dari air, zat hanya dia ditambahkan ke pot tanaman. Hipotesis sebagian akurat-banyak massa diperoleh juga berasal dari karbon dioksida dan air. Namun, ini adalah titik isyarat dengan gagasan bahwa sebagian besar biomassa tanaman ini berasal dari input fotosintesis, bukan tanah itu sendiri.
Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta, menemukan bahwa ketika ia mengisolasi volume udara di bawah jar terbalik, dan membakar lilin di dalamnya, lilin akan terbakar dengan sangat cepat, jauh sebelum kehabisan lilin. Dia lebih jauh menemukan bahwa tikus juga bisa "melukai" udara. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah "terluka" oleh lilin dan mouse bisa dipulihkan oleh tanaman.
Pada 1778, Jan Ingenhousz, pengadilan dokter untuk sang Ratu Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia menemukan bahwa itu adalah pengaruh sinar matahari pada tanaman yang dapat menyebabkan menghidupkan kembali tikus dalam hitungan jam.
Pada 1796, Jean Senebier, seorang pendeta Swiss, botani, dan naturalis, menunjukkan bahwa tanaman hijau mengkonsumsi karbon dioksida dan melepaskan oksigen di bawah pengaruh cahaya. Tak lama kemudian, Nicolas-Théodore de Saussure menunjukkan bahwa peningkatan massa tumbuhan karena tidak bisa tumbuh hanya karena penyerapan CO2, tetapi juga penggabungan air. Jadi reaksi dasar yang digunakan untuk fotosintesis menghasilkan makanan (seperti glukosa) telah digariskan.
Cornelis Van Niel membuat penemuan kunci menjelaskan kimia fotosintesis. Dengan mempelajari bakteri sulfur ungu dan bakteri hijau ia adalah ilmuwan pertama yang menunjukkan fotosintesis yang merupakan reaksi redoks cahaya tergantung, di mana hidrogen mengurangi karbon dioksida.
Robert Emerson menemukan dua reaksi terang dengan pengujian produktivitas tanaman menggunakan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Dengan merah saja, reaksi cahaya ditindas. Ketika biru dan merah yang digabungkan, output jauh lebih besar. Dengan demikian, ada dua fotosistem, satu aborbing hingga panjang gelombang 600 nm, yang lain sampai dengan 700. Yang pertama dikenal sebagai PSII, yang terakhir ini PSI. PSI hanya berisi sebuah klorofil, PSII berisi klorofil terutama dengan sebagian besar b klorofil yang tersedia, antara pigmen lainnya.
Penelitian lebih lanjut untuk membuktikan bahwa oksigen berkembang selama fotosintesis tanaman hijau berasal dari air, dilakukan oleh Robert Hill pada tahun 1937 dan 1939. Ia menunjukkan bahwa kloroplas terisolasi mengeluarkan oksigen di hadapan agen mengurangi oksalat tidak wajar seperti besi, ferricyanide atau benzoquinon setelah terpapar cahaya. Reaksi Hill adalah sebagai berikut:

    2 H2O + 2 A + (cahaya, kloroplas) → 2 AH2 + O2
dimana A adalah akseptor elektron. Oleh karena itu, dalam terang akseptor elektron berkurang dan oksigen berevolusi. Cyt b6, sekarang dikenal sebagai plastoquinone, adalah salah satu akseptor elektron.
Samuel Ruben dan Martin Kamen digunakan isotop radioaktif untuk menentukan bahwa oksigen yang dibebaskan dalam fotosintesis berasal dari air.
Melvin Calvin dan Andrew Benson, bersama dengan James Bassham, dijelaskan jalan asimilasi karbon (siklus karbon fotosintesis penurunan) pada tumbuhan. Siklus pengurangan karbon dikenal sebagai siklus Calvin, yang tidak tepat mengabaikan kontribusi Bassham dan Benson. Banyak ilmuwan mengacu pada siklus sebagai Siklus Calvin-Benson, Benson-Calvin, dan beberapa bahkan menyebutnya Calvin-Benson-Bassham (atau CBB) Siklus.
Seorang ilmuwan pemenang Hadiah Nobel, Rudolph A. Marcus, mampu menemukan fungsi dan signifikansi dari rantai transpor elektron.
Otto Heinrich Warburg dan Dean Burk menemukan reaksi I-kuantum fotosintesis yang membagi CO2, diaktifkan oleh respirasi.
Faktor-faktorDaun merupakan tempat utama dari fotosintesis pada tumbuhan.
Ada tiga faktor utama yang mempengaruhi fotosintesis dan faktor beberapa akibat wajar. Tiga utama adalah:

    * Light irradiance dan panjang gelombang
    * Karbon dioksida konsentrasi
    * Suhu.
Intensitas cahaya (radiasi), panjang gelombang dan suhu
Pada abad ke-20 Frederick awal Frost Blackman bersama dengan Albert Einstein meneliti efek intensitas cahaya (pancaran) dan suhu terhadap laju asimilasi karbon.

    * Pada temperatur konstan, laju asimilasi karbon bervariasi dengan radiasi, awalnya meningkat seiring dengan kenaikan irradiansi. Namun pada irradiance tinggi hubungan ini tidak lagi memegang dan tingkat asimilasi karbon mencapai dataran tinggi.
    * Pada irradiance konstan, laju asimilasi karbon meningkat karena suhu meningkat di atas rentang yang terbatas. Efek ini hanya terlihat pada tingkat radiasi tinggi. Pada irradiance rendah, peningkatan suhu mempunyai pengaruh kecil di tingkat asimilasi karbon.
Kedua percobaan menggambarkan poin-poin penting: pertama, dari penelitian diketahui bahwa reaksi fotokimia umumnya tidak dipengaruhi oleh suhu. Namun, percobaan ini jelas menunjukkan suhu yang mempengaruhi laju asimilasi karbon, sehingga harus ada dua set reaksi dalam proses penuh asimilasi karbon. Ini tentu saja panggung 'fotokimia' cahaya tergantung dan panggung, lampu-independent suhu-dependen. Kedua, eksperimen Blackman's menggambarkan konsep faktor pembatas. Faktor lain yang membatasi adalah panjang gelombang cahaya. Cyanobacteria, yang berada beberapa meter di bawah air, tidak dapat menerima panjang gelombang yang tepat diperlukan untuk menyebabkan pemisahan muatan photoinduced dalam pigmen fotosintesis konvensional. Untuk mengatasi masalah ini, serangkaian protein dengan pigmen berbeda mengelilingi reaksi center.This unit disebut phycobilisome.Karbon dioksida tingkat dan fotorespirasi
Seperti konsentrasi karbon dioksida meningkat, tingkat di mana gula dibuat oleh peningkatan reaksi terang-independen hingga dibatasi oleh faktor lain. RuBisCO, enzim yang menangkap karbon dioksida dalam reaksi terang-independen, memiliki afinitas mengikat untuk kedua karbon dioksida dan oksigen. Ketika konsentrasi karbon dioksida tinggi, RuBisCO akan memperbaiki karbon dioksida. Namun, jika konsentrasi karbon dioksida rendah, RuBisCO akan mengikat oksigen daripada karbon dioksida. Proses ini, disebut fotorespirasi, menggunakan energi, tetapi tidak menghasilkan gula.
RuBisCO kegiatan oxygenase adalah merugikan tanaman karena beberapa alasan:

   1. Salah satu produk dari aktivitas oxygenase adalah phosphoglycolate (2 karbon), bukan 3-phosphoglycerate (3 karbon). Phosphoglycolate tidak dapat dimetabolisme oleh siklus Calvin-Benson dan merupakan karbon yang hilang dari siklus. Suatu kegiatan oxygenase tinggi, oleh karena itu, saluran pembuangan zat gula yang diperlukan untuk mendaur ulang ribulosa 5-bisphosphate dan untuk kelanjutan dari siklus Calvin-Benson.
   2. Phosphoglycolate dengan cepat dimetabolisme untuk glycolate yang merupakan racun bagi tanaman pada konsentrasi tinggi, menghambat fotosintesis.
   3. Menyelamatkan glycolate adalah proses penuh semangat mahal yang menggunakan jalur glycolate dan hanya 75% dari karbon dikembalikan ke siklus Calvin-Benson sebagai 3-phosphoglycerate. Reaksi juga memproduksi amoniak (NH3) yang mampu menyebar keluar dari pabrik menyebabkan hilangnya nitrogen.

        Ringkasan yang sangat sederhana adalah:

            2 glycolate + ATP → 3-phosphoglycerate + karbon dioksida + ADP + NH3
Jalur menyelamatkan untuk produk kegiatan oxygenase RuBisCO yang lebih dikenal sebagai fotorespirasi, karena ditandai oleh konsumsi oksigen cahaya bergantung dan pelepasan karbon dioksida.

fotosintesis

daur kehidupan

Chloroplast ultrastructure:
1. outer membrane
2. intermembrane space
3. inner membrane (1+2+3: envelope)
4. stroma (aqueous fluid)
5. thylakoid lumen (inside of thylakoid)
6. thylakoid membrane
7. granum (stack of thylakoids)
8. thylakoid (lamella)
9. starch
10. ribosome
11. plastidial DNA
12. plastoglobule (drop of lipids)

klorofil

siklus calvin

tahapan fotosintesis

z stem

membran tilakoid

hatch slack pathway

difusi

Difusi

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.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi, yaitu:

Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak kecepatan difusi semakin tinggi.
Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.
Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.
Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.
Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya.

Difusi dan biologi

Dalam mengambil zat-zat nutrisi yang penting dan mengeluarkan zat-zat yang tidak diperlukan, sel melakukan berbagai jenis aktivitas, dan salah satunya adalah difusi. Ada dua jenis difusi yang dilakukan, yaitu difusi biasa dan difusi khusus.
Difusi biasa terjadi ketika sel ingin mengambil nutrisi atau molekul yang hydrophobic atau tidak berpolar / berkutub. Molekul dapat langsung berdifusi ke dalam membran plasma yang terbuat dari phospholipids. Difusi seperti ini tidak memerlukan energi atau ATP [Adenosine Tri-Phosphate].
Difusi khusus terjadi ketika sel ingin mengambil nutrisi atau molekul yang hydrophilic atau berpolar dan ion. Difusi seperti ini memerlukan protein khusus yang memberikan jalur kepada partikel-partikel tersebut ataupun membantu dalam perpindahan partikel. Hal ini dilakukan karena partikel-partikel tersebut tidak dapat melewati membran plasma dengan mudah. Protein-protein yang turut campur dalam difusi khusus ini biasanya berfungsi untuk spesifik partikel.