Advertisement

Kloroplas dan Absorpsi Cahaya, Cahaya yang dipantulkan atau dipancarkan oleh daun tidak efektif bagi fotosintesis, sebab untuk menghasilkan perubahan kimia cahaya itu harus diabsorpsi lebih dulu. Telah lama diketahui bahwa hanya bagian hijau tumbuhan yang melaksanakan fotosintesis, dan cukup alasan untuk menduga bahwa pigmen hijau kloroplaslah yang menyerap cahaya yang diperlukan untuk proses itu. Bukti yang menyimpulkan bahwa kloroplas berisi pigmen yang dibutuhkan, diperoleh pada tahun 1954 oleh Arnon dan rekan-rekannya yang  memperagakan bahwa kloroplas yang diisolasi dapat melak-sanakan seluruh proses fotosintesis di luar sel hidup.

Cahaya matahari, walaupun tampaknya tidak berwarna, sebetulnya merupakan campuran cahaya yang mempunyai berbagai panjang gelombang atau “warna”. Mata manusia hanya peka terhadap panjang gelombang yang berkisar antara 700 nanometer (1 nanometer (nm) = 0.0001 mikron (gm)) pada ujung merah spektrum sampai kira-kira 400 nm pada ujung lembayung; hubungan antara panjang gelombang dan warna pada batas spektrum yang dapat dilihat pada bagian bawah   17.10. Benda-benda akan berwarna putih atau tidak berwarna jika mereka memantulkan atau meneruskan semua cahaya yang jatuh pada permukaannya. Benda-benda berwarna menyerap cahaya dengan berbagai panjang gelombang sampai tingkat tertentu, dan warna yang timbul pada benda tersebut adalah cahaya yang diserap paling sedikit.

Advertisement

Warna hijau kloroplas disebabkan oleh adanya empat tipe utama pigmen di dalamnya, klorofil a dan b, yang berwarna hijau sebab menyerap banyak sinar lembayung dan merah dan memancarkan sinar hijau, dan xantofil serta karoten, yang berwarna kuning sampai kuning-oranye karena menyerap sinar biru dan lembayung lebih kuat daripada sinar berwarna lain. Pada tumbuhan berbunga, kedua klorofil ini hanya terdapat dalam kloroplas, sedangkan pigmen kuning-oranye kadang-kadang terdapat juga pada bagian tumbuhan yang tidak hijau, dan pigmen ini tidak berperan dalam fotosintesis.

Perbandingan setiap panjang gelombang cahaya yang sewaktu-waktu diabsorpsi oleh bahan yang berwarna dapat diukur secara teliti dengan alat yang disebut spektrofotometer.

 

Pengukuran ini kemudian dapat dicatat sebagai grafik yang menyatakan hubungan antara absorpsi dengan panjang gelombang cahaya; grafik semacam itu disebut spektrum absorpsi. Untuk zat berwarna tertentu, bentuk spektrum absorpsi (yaitu panjang gelombang dengan puncak-puncak absorpsi dan ketinggian relatif berbagai puncak) sangat karakteristik. Spektrum absorpsi untuk klorofil a dan karoten tampak pada   17.11. Dengan teknik ini ternyata bahwa spektrum absorpsi daun hijau yang masih hidup umumnya dianggap sebagai jumlah spektrum absorpsi keempat pigmen yang ada dalam kloroplas.

Sekarang tinggal memperlihatkan bahwa cahaya yang diabsorpsi oleh pigmen kloroplas digunakan dalam fotosintesis. Hal ini dapat dilakukan dengan menentukan apa yang disebut spektrum aksi (action spectrum) dari fotosintesis, yaitu dengan menentukan kapasitas cahaya relatif berbagai panjang gelombang untuk fotosintesis. J ika 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. Persamaan antara spektrum absorpsi sehelai daun hijau dengan spektrum aksi fotosintesis pada daun itu juga tidak lain berarti bahwa cahaya yang diabsorpsi oleh pigmen kloroplaslah pemberi energi cahaya yang diperlukan oleh fotosintesis. Dari pola spektrum aksi jelas bahwa cahaya yang diabsorpsi oleh xantofil dan karoten juga berfungsi dalam fotosintesis. Karena karotenoid tidak dapat bertindak secara fotosintesis tanpa adanya klorofil, dianggap bahwa energi cahaya yang diabsorpsi oleh pigmen kuning-oranye dipindah-kan ke klorofil. Klorofil itu lalu mengubah energi ini menjadi energi kimia sama seperti jika klorofil mengabsorpsi sendiri cahaya itu. Untuk inilah pigmen kuning-oranye kadangkadang dinyatakan sebagai pigmen tambahan, fungsinya yang nyata ialah meningkatkan efisiensi fotosintesis.

Advertisement