Fotosintesis (kreasi anak ITB)

1. Cahaya Matahari sebagai Sumber Energi Fotosintesis
Gelombang cahaya merupakan sebagian kecil dari
spektrum radiasi elektromegnetik. Setiap radiasi dalam
spektrum ini mempunyai panjang gelombang dan kandungan
energi yang khas. Makin besar panjang gelombang, makin kecil
energi yang dikandungnya. Cahaya matahari merupakan
sumber energi utama bagi semua organisme hidup. Cahaya
putih yang tampak pada cahaya matahari terdiri atas
gelombang dengan panjang yang berbeda-beda dan tersusun
berurutan. Melalui prisma kaca, cahaya putih diuraikan menjadi
deretan warna-warna. Pita warna-warna ini dinamakan
spektrum tampak. Radiasi matahari yang digunakan untuk
berlangsungnya proses fotosintesis berasal dari radiasi cahaya
tampak (visible light). Energi radiasi cahaya dapat dijelaskan
dengan teori kuantum dan elektromagnetik. Dalam teori
kuantum dikatakan bahwa cahaya merambat dalam bentuk
aliran partikel yang disebut foton. Energi yang terkandung
dalam foton disebut kuantum dan dirumuskan dalam formulasi
E=hv. Pada teori gelombang elektromagnetik v adalah
frekwensi atau banyaknya gelombang perdetik diperlihatkan
dalam formula v=c/l Bila kedua teori ini digabung maka :
E = hv
v = c/l l l l sehingga
E = h.c/l l l l

dimana :
E = energi foton (kuantum)
h = tetapan (konstanta) Planck (662 x 10
–27
erg/detik)
c = kecepatan cahaya (3 x 10
10
cm/detik)
l = panjang gelombang
v = frekwensi (banyaknya gelombang per detik)
. Radiasi cahaya yang terserap oleh pigmen klorofil untuk
fotosintesis hanya antara 380 nm s/d 760 mm. Di atas 760 mm,
foton tidak mempunyai cukup energi untuk melansungkan
fotosintesis dan dibawah 380 nm memiliki energi terlalu banyak
yang dapat mengakibatkan terjadinya ionisasi dan kerusakan
pigmen. Daerah aktif fotosintesis disebut daerah
photosynthetical active radiation (PAR) yang umumnya
terletak antara panjang gelombang 400 mm s/d 700 mm atau
pada sinar ungu sampai merah.
Absorbsi cahaya oleh pigmen klorofil daun dapat
dijelaskan dalam Hukum Start Einstein yang menyatakan
bahwa setiap molekul hanya dapat menyerap satu foton. Setiap
satu foton akan mengakibatkan tereksitasnya satu elektron.
Elektron dalam satu atom terletak dalam orbit-orbit yang tetap.
Jika pigmen klorofil menyerap energi foton, maka molekul
klorofil akan berada dalam keadaan tereksitasi dan energi
eksitasi inilah yang digunakan dalam fotosintesis
Klorofil dan pigmen lainnya tereksitasi hanya dalam
waktu yang relatif singkat yaitu selama 10-9
detik atau lebih
singkat dari itu. Energi eksitasi yang diinduksi akan hilang
karena dibebaskan melalui tiga cara :
1. Energi hilang dalam bentuk panas pada waktu elektron
kembali ke orbit dasarnya
2. Energi hilang dalam bentuk panas dan cahaya flouresen
3. Energi hilang karena digunakan untuk suatu reaksi kimia
seperti fotosintesis.
Bila klorofil menyerap energi cahaya, menyebabkan satu
elektron dari klorofil tereksitasi. Elektron yang tereksitasi ini
diteruskan ke senyawa-senyawa kimia khusus yang terdapat di
dekat klorofil di dalam kloroplas yang mempunyai kemampuan
menerima elektron pada tingkat energi yang baru. Senyawa-
senyawa ini dinamakan akseptor elektron atau pembawa
elektron. Jadi pada peristiwa ini terjadi aliran elektron dari suatu
senyawa ke senyawa lain dalam suatu urutan reaksi oksidasi-
reduksi, dimana masing-masing reaksi dikatalisis oleh enzim
tertentu. Dalam proses aliran elektron tersebut, energi dalam
elektron tereksitasi dibebaskan sedikit demi sedikit. Energi yang
dibebaskan ini digunakan untuk membentuk suatu senyawa
kimia berenergi tinggi yang disebut Adenosin Tri Fosfat (ATP).
Pada peristiwa fotosintesis terdapat dua cara pemin-
dahan elektron, yaitu siklik dan non siklik. Pada pemindahan
secara siklik, elektron eksitasi yang berasal dari klorofil setelah
dipindahkan dari satu akseptor ke akseptor lainnya, elektron
kembali ke klorofil. Pada pemindahan elektron nonsiklik, elek-
tron yang meninggalkan klorofil tidak kembali ke klorofil. Klorofil 11

yang kehilangan satu elektron akan menerima elektron dari
hasil fotolisis air. Uraian selengkapnya akan dibahas pada fase
terang fotosintesis.