7.1 Light-dependent reaction
Unit ini menerangkan spektrum serapan dan spektrum tindakan pigmen fotosintesis, prinsip kromatografi kertas, serta fotofosforilasi kitar dan tak kitar.
SP 7.1.1Explain the absorption spectrum and action spectrum of photosynthetic pigments;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan maksud spektrum serapan dan spektrum tindakan pigmen fotosintesis serta hubungan antara kedua-duanya.
- IsiSpektrum serapanHuraian
Graf serapan cahaya oleh pigmen melawan panjang gelombang. Klorofil menyerap kuat biru-ungu (430-450 nm) dan merah (640-680 nm), memantulkan hijau; karotenoid menyerap biru-hijau.
ContohDaun kelihatan hijau kerana cahaya hijau dipantulkan.
- IsiSpektrum tindakan dan hubungannyaHuraian
Graf kadar fotosintesis melawan panjang gelombang. Bentuknya hampir sama dengan spektrum serapan gabungan, membuktikan cahaya yang diserap pigmen itulah yang memacu fotosintesis.
ContohHydrilla di bawah cahaya merah atau biru membebaskan lebih banyak gelembung O₂ daripada di bawah cahaya hijau.
NotaSpektrum serapan dan spektrum tindakan
Spektrum serapan (absorption spectrum) ialah graf peratus cahaya yang diserap oleh pigmen melawan panjang gelombang. Klorofil a dan b menyerap kuat cahaya biru-ungu (sekitar 430-450 nm) dan merah (sekitar 640-680 nm), dan memantulkan hijau. Karotenoid menyerap biru-hijau (400-500 nm). Spektrum tindakan (action spectrum) ialah graf kadar fotosintesis melawan panjang gelombang. Bentuknya hampir sama dengan spektrum serapan gabungan, membuktikan pigmen yang menyerap cahaya itulah yang memacu fotosintesis.
JadualPigmen fotosintesis
| Pigmen | Warna | Peranan |
|---|---|---|
| Klorofil a | Hijau-biru | Pigmen utama; pusat tindak balas P680 dan P700 |
| Klorofil b | Hijau-kuning | Pigmen aksesori, meluaskan julat serapan |
| Karotenoid (karotena) | Jingga | Aksesori; melindungi klorofil daripada fotopengoksidaan |
| Xantofil | Kuning | Karotenoid beroksigen; aksesori |
| Feofitin (phaeophytin) | Kelabu | Klorofil tanpa ion Mg²⁺; penerima elektron awal dalam PSII |
SP 7.1.2Explain the basic principles of paper chromatography in pigment separation of chlorophyll a, chlorophyll b, xanthophyll, phaeophytin and carotenoid;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan prinsip kromatografi kertas untuk memisahkan klorofil a, klorofil b, xantofil, feofitin dan karotenoid, termasuk nilai Rf.
- IsiPrinsip pemisahanHuraian
Pigmen bergerak bersama pelarut melalui tindakan kapilari; pigmen yang lebih larut dalam pelarut dan kurang terjerap pada kertas bergerak lebih jauh. Rf = jarak pigmen ÷ jarak hadapan pelarut.
ContohPigmen 4.5 cm dengan hadapan pelarut 9.0 cm: Rf = 0.5.
- IsiTurutan pigmen dan langkah pentingHuraian
Dari atas: karotena (jingga), feofitin (kelabu), xantofil (kuning), klorofil a (hijau-biru), klorofil b (hijau-kuning). Garis asal dilukis dengan pensel dan berada di atas aras pelarut supaya pigmen tidak larut ke dalam pelarut.
ContohJika garis asal dilukis dengan pen, dakwat turut terpisah dan mengelirukan kromatogram.
Peta alirKromatografi kertas pigmen
- Kisar daun dengan pelarut (propanon) untuk mengekstrak pigmen
- Titiskan ekstrak berulang kali pada garis asal (pensel) 2 cm dari hujung kertas; keringkan antara titisan
- Gantung kertas dalam tabung berpelarut (cth eter petroleum:propanon) dengan garis asal di atas aras pelarut
- Pelarut naik melalui tindakan kapilari; pigmen bergerak pada kadar berbeza mengikut keterlarutan dan jerapan pada kertas
- Tanda hadapan pelarut, keringkan, kira Rf = jarak pigmen ÷ jarak pelarut
- Turutan dari atas (Rf tinggi) ke bawah: karotena, feofitin, xantofil, klorofil a, klorofil b
JadualPemboleh ubah penyiasatan kromatografi
| Aspek | Huraian |
|---|---|
| Dimanipulasikan | Jenis pigmen dalam ekstrak |
| Bergerak balas | Jarak pigmen bergerak / nilai Rf |
| Dimalarkan | Jenis pelarut, jenis kertas, suhu, masa |
| Hipotesis | Pigmen yang lebih larut dan kurang terjerap bergerak lebih jauh |
| Keselamatan | Pelarut organik mudah terbakar dan meruap: jauh daripada api, guna kebuk wasap |
SP 7.1.3Explain the cyclic and non-cyclic photophosphorylations including electron transport chain and chemiosmosis.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan fotofosforilasi tak kitar dan kitar, termasuk rantai pengangkutan elektron dan kemiosmosis dalam kloroplas.
- IsiFotofosforilasi tak kitarHuraian
PSII (P680) dan PSI (P700) teruja oleh cahaya; elektron mengalir sehala: air → PSII → plastokuinon → sitokrom b₆f → plastosianin → PSI → feredoksin → NADP⁺. Fotolisis air menggantikan elektron PSII. Hasil: ATP, NADPH, O₂.
Contoh2H₂O → 4H⁺ + 4e⁻ + O₂ membekalkan O₂ yang kita sedut.
- IsiFotofosforilasi kitar dan kemiosmosisHuraian
Kitar: hanya PSI; elektron dari feredoksin kembali ke sitokrom b₆f lalu ke PSI; hanya ATP terhasil. Kemiosmosis: H⁺ dipam ke lumen tilakoid (dan daripada fotolisis); H⁺ mengalir ke stroma melalui ATP sintase untuk menghasilkan ATP.
ContohApabila NADPH berlebihan, kitar membekalkan ATP tambahan untuk kitar Calvin.
Peta buih bergandaFotofosforilasi tak kitar vs kitar
NotaKemiosmosis dalam kloroplas
Semasa elektron melalui sitokrom b₆f, H⁺ dipam dari stroma ke lumen tilakoid. Fotolisis air juga membebaskan H⁺ ke dalam lumen. Kecerunan proton terhasil; H⁺ meresap kembali ke stroma melalui ATP sintase dan ADP + Pi → ATP di stroma.
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- KFXAB
- Turutan kromatogram dari atas: Karotena, Feofitin, Xantofil, klorofil A, klorofil B
Kad imbas
- Spektrum serapan
- Graf serapan cahaya pigmen melawan panjang gelombang
- Spektrum tindakan
- Graf kadar fotosintesis melawan panjang gelombang
- Rf
- Jarak pigmen ÷ jarak hadapan pelarut
- Hasil fotofosforilasi tak kitar
- ATP, NADPH, O₂
- Hasil fotofosforilasi kitar
- ATP sahaja
- Feofitin
- Klorofil tanpa Mg²⁺; kelabu
Semak kefahaman
Bezakan spektrum serapan (absorption spectrum) dengan spektrum tindakan (action spectrum). (SP 7.1.1)
Lihat jawapan
Spektrum serapan ialah graf peratus cahaya yang diserap oleh pigmen melawan panjang gelombang, manakala spektrum tindakan ialah graf kadar fotosintesis melawan panjang gelombang.
Satu pigmen bergerak 3.6 cm manakala hadapan pelarut bergerak 8.0 cm. Hitung nilai Rf pigmen itu. (SP 7.1.2)
Lihat jawapan
Rf = jarak pigmen ÷ jarak hadapan pelarut = 3.6 ÷ 8.0 = 0.45.
Nyatakan hasil fotofosforilasi tak kitar (non-cyclic photophosphorylation). (SP 7.1.3)
Lihat jawapan
Fotofosforilasi tak kitar menghasilkan ATP, NADPH dan oksigen (daripada fotolisis air).
13 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid melabel pigmen fotosintesis (klorofil a, b, xantofil, feofitin, karotenoid) dan memadankan setiap satu dengan warna jalurnya pada kromatogram.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang tindak balas bersandarkan cahaya.
SP disasar: 7.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid menerangkan spektrum serapan dan spektrum tindakan dengan melukis kedua-dua graf pada satu paksi dan menjelaskan perbezaannya.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang tindak balas bersandarkan cahaya; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 7.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menjalankan kromatografi kertas pigmen daun, mengira nilai Rf, dan mengenal pasti setiap pigmen daripada kedudukan jalur.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang tindak balas bersandarkan cahaya; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 7.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid membandingkan fotofosforilasi kitaran dan bukan kitaran dalam jadual (laluan elektron, hasil, fotosistem) dan menganalisis bila setiap satu berlaku.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis tindak balas bersandarkan cahaya; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 7.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 66 unit Biologi STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.