Pengertian Fotosintesis, Pigmen Fotosintesis, dan Mekanisme Fotosintesis

Pengertian Fotosintesis

      Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dari karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) pada kloroplas dengan bantuan cahaya matahari. Fotosintesis dapat dilakukan oleh tumbuhan, alga, dan bakteri yang memiliki kloroplas. Hasil dari fotosintesis adalah molekul glukosa yang disimpan dalam bentuk pati, amilum, atau tepung. Secara garis besar, reaksi fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:

Ilustrasi hubungan fotosintesis dan respirasi sel. Fotosintesis terjadi di kloroplas dan menghasilkan karbohidrat. Adapun respirasi sel terjadi di mitokondria untuk menghasilkan energi.

      Pada beberapa aspek, proses fotosintesis dapat dikatakan sebagai kebalikan proses respirasi seluler. Fotosintesis membentuk glukosa dan menggunakan energi matahari, sedangkan respirasi memecah glukosa untuk menghasilkan energi.

a. Cahaya Matahari

     Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi. Mata manusia dapat melihat cahaya tampak dengan panjang gelombang 400 nm (ungu) hingga 730 nm (merah). Cahaya matahari  sebenarnya merupakan campuran panjang gelombang yang berbeda dan cahaya tampak hanyalah sebagian kecil gelombang yang dipancarkan matahari. Cahaya tampak terdiri atas warna pelangi dari ungu hingga merah. Perhatikan gambar berikut:

Berbagai gelombang cahaya dari matahari. Hanya cahaya tampak yang dapat dilihat mata manusia.

      Permukaan benda akan tampak hitam jika menyerap semua panjang gelombang cahaya tampak. Adapun benda yang tampak putih memantulkan semua panjang gelombang cahaya tampak. Benda yang berwarna menyerap sebagian warna dan memantulkan warna yang terlihat mata. Jika benda berwarna merah, ia memantulkan cahaya merah dan menyerap cahaya lainnya. Bagaimana dengan daun yang berwarna hijau?

b. Pigmen Fotosintesis

       Pada sel eukariot, proses fotosintesis terjadi dalam organel yang disebut kloroplas. Organel ini memiliki dua lapis membran luar. Di dalam kloroplas terdapat tumpukan membran yang disebut tilakoid. Tilakoid merupakan membran yang mirip kantung dan pada beberapa bagian tersusun

bertumpuk membentuk grana. Bagian matriks dari kloroplas disebut stroma, perhatikan gambar dibawah ini:

Letak kloroplas pada tumbuhan dan strukturnya.

       Membran tilakoid memiliki protein penting dan berperan sebagai pembawa elektron. Akan tetapi, fungsi penting dari membran ini dalam fotosintesis adalah kandungan pigmen yang terdapat di dalamnya, yakni pigmen klorofil.

      Klorofil adalah pigmen yang menyerap cahaya dengan efisiensi tinggi. Seperti pigmen lainnya, klorofil hanya dapat menyerap sebagian cahaya tampak. Klorofil dapat menyerap cahaya merah dan biru sangat baik, sedangkan cahaya hijau sangat sedikit diserap. Oleh karena itulah, tumbuhan yang mengandung klorofil terlihat berwarna hijau oleh mata kita karena cahaya hijau lebih banyak dipantulkan.

     Tumbuhan juga memiliki pigmen lain, terutama karotenoid. Pigmen karotenoid termasuk karoten dan xantofil. Pigmen warna kuning, jingga, merah, dan ungu ini menyebabkan bakteri, tomat dan daun memiliki warna beraneka ragam.

      Terdapat beberapa jenis klorofil, yaitu klorofil a, b, c, dan d. Klorofil a merupakan jenis klorofil yang paling penting dalam fotosintesis. Klorofil ini terdapat pada semua makhluk hidup yang dapat berfotosintesis. Klorofil a dapat menyerap cahaya maksimal dengan panjang gelombang 430 nm

dan 662 nm. Klorofil b juga berperan dalam fotosintesis. Klorofil b menyerap cahaya maksimal dengan panjang gelombang 453 dan 642 nm. Perhatikan gambar berikut.

c. Mekanisme Fotosintesis

      Pada awal abad ke-20, para ilmuwan menyadari bahwa fotosintesis dapat dibedakan menjadi dua proses reaksi yang memerlukan cahaya dan reaksi yang tidak memerlukan cahaya. Reaksi yang memerlukan cahaya disebut juga reaksi terang. Reaksi ini secara langsung berhubungan dengan

pigmen dan tilakoid di kloroplas. Adapun reaksi yang tidak memerlukan cahaya disebut juga reaksi gelap, terjadi di stroma dan matriks klorofil.

Reaksi terang dan reaksi gelap pada kloroplas