TINJAUAN PUSTAKA FOTOSINTESIS

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.  (Darmawan  dan  Baharsyah,

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, 2007).

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).

Semua klorofil atau karotenoid terbenam atau melekat pada molekul protein oleh ikatan nonkovalen. Secara keseluruhan, pigmen-pigmen kloroplas meliputi separuh  dari  kandungan  kandungan  lipida  total  pada  membran  tilakoid,  sisanya adalah galaktolipida dan sedikit fosfolipida. Sterol sangat jarang dijumpai pada membran tilakoid. (Lakitan, 1993).

Di dalam kloroplas ditemukan DNA, RNA, ribosom, dan berbagai enzim. Semua molekul ini sebagian besar terdapat di stroma, tempat berlangsungnya transkripsi dan translasi. DNA kloroplas (genom) terdapat dalam 50 atau lebih lingkaran  jalur  ganda  melilit  dalam  tiap  plastid.  Berbagai  gen  plastid  menyandi semua molekul RNA-pemindahan (sekitar 30), dan molekul RNA-ribosom (empat) yang digunakan oleh plastid untuk translasi. Kira-kira 85 gen seperti ini menyandi protein yang terlibat dalam transkripsi, translasi, dan fotosintesis. Tapi, sebagian besar protein disandi oleh gen nukleus. (Salisbury dan Ross, 1995).

Warna daun berasal dari klorofil, pigmen warna hijau yang terdapat di dalam kloroplas. Energi  cahaya  yang diserap  klorofil  inilah  yang menggerakkan  sitesis molekul makanan dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Karbon dioksida masuk ke dalam daun,  dan  oksigen  keluar,  melalui  pori  mikroskopik  yang  di  sebut  stomata. (Campbell, dkk, 2002).                                                      Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil/pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari. (Subandi, 2008).

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).

Dilihat   dari   strukturnya,   kloroplas   terdiri   atas   membran   ganda   yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis

dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma. (Subandi, 2008).

Faktor-faktor  yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain gen, bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki klorofil. Cahaya,  beberapa  tanaman  dalam  pembentukan  klorofil  memerlukan  cahaya, tanaman lain tidak memerlukan cahaya. Unsur N, Mg, Fe merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil. Air, bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil. (Subandi, 2008).

Antara klorofil a dan klorofil b mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda, dimana klorofil a di samping bias menyerap energi cahaya, klorofil ini juga bias merubah energi cahaya dan tidak bisa merubahnya menjadi energi kimia dan energi itu akan ditransfer dari klorofil b ke klorofil a. Klorofil b ini tidak larut dalam etanol tai dapat larut dalam ester, dan kedua jenis klorofil ini larut dalam senyawa aseton (Devlin, 1975).

Semua  tanaman  hijau  mengandung  klorofil  a  dan  krolofil  b.  Krolofil  a terdapat sekitar 75 % dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% basis kering. Dalam daun klorofil banyak terdapat bersama-sama dengan protein dan lemak yang bergabung satu dengan yang lain. Dengan lipid, klorofil berikatan   melalui   gugus   fitol-nya   sedangkan   dengan   protein   melalui   gugus hidrofobik dari cincin porifin-nya. Rumus empiris klorofil adalah C55H72O5N4Mg (klorofil a) dan C55H70O6N4Mg (klorofil b). (Subandi, 2008).