PENGARUH PANJANG GELOMBANG PADA FOTOSINTESIS

Banyak proses yang berlangsung dalam daun, tetapi yang menjadi pembeda dan yang terpenting ialah proses pembuatan bahan makanan. Tumbuhan hijau memiliki kemampuan membuat makanan dari bahan-bahan baku dari tanah dan udara, dan pada aktifitas inilah bergantung kehidupan tumbuhan dan kehidupan seluruh binatang dan manusia. Seluruh benda hidup memerlukan energi tidak saja untuk pertumbuhan dan reproduksi, tetapi juga untuk mempertahankan kehidupan itu sendiri. Energi ini berasal dari energi kimiawi dalam makanan yang dikonsumsi, sedangkan makanan itu asalnya dari proses fotosintesis (Sandara, 2012).

Fotosintesis merupakan suatu proses biologi yang kompleks, proses ini menggunakan energi dan cahaya matahari yang dapat dimanfaatkan oleh klorofil yang terdapat dalam kloroplas  (Kimball, 2000).

Pada proses fotosintesa, terjadi penangkapan energi cahaya oleh zat hijau daun untuk pembentukan bahan organik. Fotosintesa hanya  terjadi pada  tanaman yang memiliki sel-sel  hijau  termasuk  pada  beberapa  jenis  bakteri (Baharsyah, 1983).

Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya, dan sintesis yang berarti menyusun. Jadi fotosintesis dapat diartikan sebagai suatu penyusunan senyawa kimia kompleks yang memerlukan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah matahari. Proses ini dapat berlangsung karena adanya suatu pigmen tertentu dengan bahan CO₂ dan H₂O. Cahaya matahari terdiri atas beberapa spektrum, masing-masing spektrum mempunyai panjang gelombang berbeda, sehingga pengaruhnya terhadap proses fotosintesis juga berbeda (Salisbury dan Ross, 1995).

Laju  fotosintesis  berbagai  spesies  tumbuhan  yang  tumbuh  pada berbagai daerah yang berbeda seperti gurun kering, puncak gunung, dan hutan hujan  tropika, sangat berbeda. Perbedaan  ini sebagian disebabkan oleh adanya keragaman cahaya, suhu, dan ketersediaan air, tapi tiap spesies menunjukkan perbedaan yang besar pada kondisi khusus  yang optimum bagi mereka. Spesies  yang  tumbuh pada  lingkungan yang  kaya  sumberdaya  mempunyai  kapasitas  fotosintesis  yang  jauh  lebih  tinggi daripada  spesies  yang  tumbuh  pada  lingkungan  dengan  persediaan  air,  hara,  dan cahaya yang terbatas (Salisbury dan Ross, 1995).

  Laju  fotosintesis  ditingkatkan  tidak  hanya  oleh  naiknya  tingkat  radiasi,  tapi juga  oleh  konsentrasi  CO₂  yang  lebih  tinggi,  khususnya  bila  stomata  tertutup sebagian karena kekeringan (Salisbury dan Ross, 1995).

Sel  penutup  memiliki  klorofil  di  dalam  selnya  sehingga  dengan  bantuan cahaya matahari akan sangat berpengaruh buruk pada klorofil. Larutan klorofil yang dihadapkan  pada  sinar  kuat  akan  tampak  berkurang  hijaunya.  Daun-daun  yang terkena  langsung umumnya  akan  tampak kekuning-kuningan,  salah  satu  cara untuk dapat  menentukan  kadar  klorofil  adalah  dengan  metoda  spektofotometri (Dwijoseputro, 1981).

  Struktur  klorofil  berbeda-beda  dari  struktur  karotenoid,  masing-masing terdapat  penataan  selang-seling  ikatan  kovalen  tunggal  dan  ganda.  Pada  klorofil, sistem  ikatan  yang  berseling  mengitari  cincin  porfirin,  sedangkan  pada  karotoid terdapat sepasang rantai hidrokarbon yang menghubungkan struktur cincin terminal. Sifat  inilah  yang  memungkinkan  molekul-molekul  menyerap  cahaya  tampak demikian  kuatnya,  yakni  bertindak  sebagai  pigmen.  Sifat  ini  pulalah  yang memungkinkan  molekul-molekul  menyerap  energi  cahaya  yang  dapat  digunakan untuk melakukan fotosintesis (Santoso, 2004).

  Klorofil  akan  memperlihatkan  fluoresensi,  berwarna  merah  yang  berarti warna  larutan  tersebut  tidak hijau pada cahaya yang diluruskan dan akan merah  tua pada cahaya yang dipantulkan (Noggle, 1979).  

  Spektrofotometri  sesuai  dengan  namanya  adalah  alat  yang  terdiri  dari spektrofotometer  dan  fotometer  akan  menghasilkan  sinar  dari  spektrum  dengan panjang  gelombang  energi  secara  relatif.  Jika  energi  tersebut  ditransmisikan maka akan  ditangkap  oleh  klorofil  yang  terlarut  tersebut. Pada  fotometer  filter  sinar  dari panjang  gelombang  yang  diinginkan  akan  diperoleh  dengan  berbagai  filter  yang punya  spesifikasi  melewati  banyaknya  panjang  gelombang  tertentu (Noggle, 1979).

Cahaya hijau, kuning,  jingga dan merah dipantulkan oleh kedua pigmen  ini. Kombinasi panjang gelombang yang dipantulkan oleh kedua pigmen karotenoid  ini tampak  berwarna  kuning. Ada  bukti  yang menunjukkan  bahwa  beta-karoten  lebih efektif dalam mentransfer energi ke kedua pusat reaksi dibanding lutein atau pigmen xanthofil yang disebut fucoxanthofil adalah sangat efektif dalam mentrensfer energi. Di  samping  berperan  sebagai  penyerap  cahaya,  karotenoid  pada  tilakoid  juga berperan untuk melindungi klorofil dari kerusakan oksidatif oleh O2,  jika  intensitas cahaya sangat tinggi (Lakitan, 1993).

  Sejak  tipe-tipe  atom  atau  molekul  yang  sedikit  berbeda  pada  tingkat  energinya,  yang  substansi  menyerap  cahaya  dengan  suatu  karakteristik  panjang gelombang  yang  berbeda.  Ini  biasanya  ditunjukkan  selama  penyerapan  sinar  pada tiap gelombangnya. Sebagai contoh, klorofil a sangat kuat pada panjang gelombang 660 nm pada sinar merah dan paling rendah pada panjang gelombang 430 nm pada sinar  biru.  Ketika  gelombang  itu  berpindah  maka  sinar  yang  ada  di  sebelah  kiri adalah sinar hijau yang bisa kita lihat (Guttman, 1983).

Aksi  dari  cahaya  hijau  dan  kuning  yang  menyebabkan  fotosistem  pada tumbuhan  tingkat  tinggi  dan  penyerapan  panjang  gelombang  ini  oleh  daun sebenarnya relatif tinggi, lebih tinggi dari yang ditampakkan pada spektrum serapan klorofil dan karotenoid. Tetapi, bukan berarti bahwaada pigmen  lain yang berperan menyerap  cahaya  tersebut. Alasan  utama mengapa  spektrum  aksi  lebih  tinggi  dari spektrum  serapan adalah karena cahaya hijau dan kuning yang  tidak  segera diserap akan  dipantulkan  berulang-ulang  di  dalam  sel  fotosintetik  sampai  akhirnya  diserap oleh klorofil dan menyumbangkan energi untuk fotosintesis (Lakitan, 1993).

  Cahaya  putih  mengandung  semua  warna  spektrum  kasat  mata  dari  merah-violet,  tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya  tidak diserap dengan baik secara merata  oleh  klorofil.  Adalah  mungkin  untuk  menentukan  bagaimana  efektifnya setiap  panjang  gelombang  (warna)  diserap  dengan  menggunakan  suatu  larutan klorofil dengan cahaya monokromatik (cahaya berwarna satu) (Kimball, 2000).

  Penambatan  CO₂  paling  banyak  terjadi  sekitar  tengah  hari  ketika  tingkat cahaya  paling  tinggi.  Cahaya  sering  membatasi  fotosintesis  terlihat  juga  dengan menurunnya laju penambatan CO₂ ketika tumbuhan terkena bayangan awan sebentar (Salisbury dan Ross, 1995).

Macam-macam spektrum warna dan panjang gelombangnya, yaitu (Wikipedia, 2012) :

·        Ungu 380-450 nm

·        Biru 450-495 nm

·        Hijau 495-570 nm

·        Kuning 570-590 nm

·        Jingga 590-620 nm

·        Merah 620-750 nm

Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan  sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri (Saputra, 2012).

Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombangdan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda (Saputra, 2012).

DAFTAR PUSTAKA

Baharsyah, 1983.  Pengantar  Fisiologi  Tumbuhan. PT. Gramedia: Jakarta.

Dwijoseputro, D., 1981. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. PT. Gramedia: Jakarta.

Guttman, B. S. Dan John, W. Hopkins, 1983. Understanding Biology. Harcourt Brace Jovanovich: New York.

Kimball, J.W., 2000. Biologi  Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga: Jakarta.  

Lakitan, Benyamin., 1993. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. PT. Grafindo Persada: Jakarta.

Noggle,  R. R.  dan  Fritzs,  J.  George,  1979.  Introductor  Plant  Physiology. Mall of India Private Ilmited: New Delhi.

Salisbury, F. B. dan Cleon. W. Ross, 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. ITB: Bandung.

Sandara, 2012. Laporan Penelitian Pengaruh Intensitas Cahaya. http://link.lunk.blogspot.com. Diakses tanggal 28 Maret 2012, pukul 20.47 WITA.

Saputra, Edy, 2012. Spektrofotometer. http://www.chem-is-try.org. Diakses tanggal 28 Maret 2012, pukul 20.45 WITA.

Santoso, 2004,. Fisiologi  Tumbuhan. Universitas  Muhammadiyah  Bengkulu: Bengkulu.

Wikipedia, 2012. Spektrum Optik. http://wikipedia.com. Diakses tanggal 28 Maret 2012, pukul 20.50 WITA.