FUNGSI CAHAYA PADA FOTOSINTESIS

Model cahaya sebagai gelombang menjelaskan banyak sifat cahaya, namun dalam beberapa hal cahaya berperilaku seolah terdiri atas partikel-partikel diskret yang disebut Foton (photon). Foton bukanlah objek yang dapat diindra, namun bertindak seperti objek karena masing-masing memiliki kuantitas energi yang tetap. Jumlah energi tersebut berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya: semakin pendek panjang-gelombang, semakin besar pula energi setiap foton dari cahaya tersebut. Dengan demikian, foton cahaya violet memuat energi hampir dua kali lipat lebih banyak dibanding foton cahaya merah (Campbell dkk, 2008).

            Ketika cahaya bertemu materi, cahaya dapat dipantulkan, diteruskan, atau diserap. Zat yang menyerap cahaya tampak dikenal sebagai pigmen. Pigmen-pigmen yang berbeda menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda pula. Kita melihat daun berwarna hijau karena klorofil menyerap cahaya violet-biru dan merah sambil memantulkan cahaya hijau. Kemampuan pigmen menyerap berbagai panjang gelombang cahaya bisa diukur dengan instrumen yang disebut spektrofotometer (Campbell dkk, 2008).

Spektrum penyerapan yang terdapat dalam tiga tipe pigmen dalam kloroplas tumbuhan:

1.      Klorofi a (chlorophyll a), yang berpartisipasi langsung dalam reaksi terang

2.      Klorofi b (chlorophyll b), pigmen aksesoris

3.      Karotenoid

Spektrum klorofil a menunjukkan bahwa cahaya yang paling efektif atau yang paling baik untuk fotosintesis adalah cahaya violet-biru dan merah karena keduanya dapat diserap sedangkan cahaya hijau hanya dipantulkan. Hal ini dikonfirmasi melalui spektrum kerja untuk foto sintesis yang menampilkan keefektifan relatifdari panjang-panjang gelombang radiasi yang berbeda-beda dalam menggerakkan proses tersebut. Seperti pada perbandingan antara klorofil a dan klorofil b yang memiliki sedikit perbedaan struktur yang menyebabkan kedua pigmen menyerap panjang gelombang yang berbeda pada bagian merah dan biru dari sperktrum. Akibatnya klorofil a berwarna biru hijau dan  klorofil b berwarna hijau zaitun (Campbell dkk, 2008).

Terkait dengan sinar tampak diketahui bahwa energi sinar yang digunakan tumbuhan untuk fotosintesis ternyata hanya 0,5 sampai 2% dari jumlah energi sinar yang tersedia. Energi yang diberikan oleh sinar itu bergantung kepada kualitas (panjang gelombang), intensitas (banyaknya sinar per 1 cm² per detik) dan waktu (sebentar atau lama).

Menurut D. Dwidjoseputro (1989) Sinar matahari terdiri atas berbagai sinar yang berlainan gelombangnya. Sinar-sinar yang tampak oleh mata bergelombang 390 mµ sampai 760 mµ (1 mµ = 10 amstrom). Diurutkan dari yang bergelombang panjang maka sinar-sinar tersebut adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Sinar-sinar yang bergelombang lebih pendek dari pada sinar ungu adalah sinar ultra ungu, sinar X, sinar gamma dan sinar kosmik. Baik sinar-sinar yang pendek gelombangnya maupun sinar yang panjang gelombangnya daripada sinar merah yaitu sinar infra merah, semuanya tidak mempengaruhi dalam proses fotosintesis. Spektrum dari sinar yang tampak oleh mata diberikan di bawah ini dengan gelombangnya dinyatakan dengan mµ. 

Ungu	390-430 mµ
Nila	430-470 mµ
Biru	470-500 mµ
Hijau	500-560 mµ
Kuning	560-600 mµ
Jingga	600-650 mµ
Merah	650-760 mµ

Tabel 1. Panjang Gelombang Cahaya. Sumber : (D.Dwidjoseputro,1989:13)

Jika berkas cahaya yang sama kuatnya dari cahaya monokromatik berbagai panjang gelombang dipancarkan pada daun hijau dan kecepatan fotosintesis pada setiap panjang gelombang diukur, ternyata bahwa gelombang cahaya biru dan cahaya merah adalah yang paling efektif dan cahaya hijau yang paling tidak efektif dalam melakukan fotosintesis. (A.R. Loveless,1991:301) Hal ini terkait dengan sifat cahaya dimana cahaya dapat dipantulkan, diteruskan (ditransmisi) dan diserap (diabsorpsi). Bahan-bahan yang menyerap cahaya tampak disebut pigmen. Pigmen yang berbeda akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda dan panjang gelombang yang diserap akan menghilang. Jika suatu pigmen diterangi dengan cahaya putih maka warna yang akan terlihat adalah warna paling banyak dipantulkan atau diteruskan oleh pigmen bersangkutan. (jika suatu pigmen menyerap semua panjang gelombang, pigmen itu akan tampak hitam). Daun tampak berwarna hijau karena klorofil menyerap cahaya warna merah dan biru ketika meneruskan dan memantulkan cahaya warna hijau (Campbell dkk, 2008).

Fotosintesis dan reaksi fotokimia lainnya tidak bergantung pada energi total cahaya, tapi pada jumlah foton atau kuanta yang diserap. Foton berenergi tinggi pada spektrum biru mempunyai energi hampir 2 kali lipat dibandingkan dengan foton pada spektrum merah, tapi kedua foton itu mempunyai efek yang persis sama dalam fotosintesis. (Frank B Salisbury dan Cleon W Ross,1995:73) 

Fungsi Cahaya bagi tumbuhan

1.     Berperan dalam proses fotosintesis (Campbell dkk, 2008):

a.       Didaun cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat reaksi. Tumbuhan memiliki duan jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi yaitu, fotosistem II (680 nm) dan fotosistem I (700 nm).

b.      Mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II dan fotosistem I

c.       Melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron  yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.

2.      Cahaya dapat menyebabkan translokasi hormon pada tumbuhan

3.      Merangsang pertumbuhan bunga

4.      Cahaya juga menguraikan hormon auksin yang akan mengakibatkan lambatnya pertumbumhan

Daftar Pustaka

Campbell, N. A., Jane, B. R., Lisa, A. U., Michael, L. C., Steven, A. W dan Peter, V. M., 2008. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 3. Erlangga, Jakarta.

Dwidjoseputro. 1989. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Gramedia

Salisbury, F. B dan C. W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan jilid 2. Terjemahan dari Plant Physiology 4th Edition. Bandung: ITB