Klorofil (dari bahasa Inggris, chlorophyll) atau zat
hijau daun (terjemah langsung dari bahasa Belanda, bladgroen) adalah pigmen yang dimiliki oleh berbagai organisme dan menjadi salah satu molekul berperan utama dalam fotosintesis. Klorofil memberi warna hijau pada daun
tumbuhan hijau dan alga hijau, tetapi juga dimiliki oleh berbagai alga
lain, dan beberapa kelompok bakteri fotosintetik. Molekul
klorofil menyerap cahaya merah, biru, dan ungu, serta memantulkan cahaya hijau
dan sedikit kuning, sehingga mata manusia menerima warna ini. Pada tumbuhan
darat dan alga hijau, klorofil dihasilkan dan terisolasi pada plastida yang disebut kloroplas.
Klorofil
memiliki beberapa bentuk. Klorofil-a terdapat pada semua organisme autotrof. Klorofil-b dimiliki alga hijau dan
tumbuhan darat. Klorofil-c dimiliki alga pirang, alga keemasan, serta diatom (Bacillariophyta). Klorofil-d dimiliki oleh alga merah (Rhodophyta). Selain berbeda rumus
kimia, jenis-jenis klorofil ini juga berbeda pada panjang gelombang cahaya yang
diserapnya.
Meskipun
bervariasi, semua klorofil memiliki struktur kimia yang bermiripan, yaitu
terdiri dari porfirin
tertutup (siklik), suatu tetrapirol, dengan ion magnesium di pusatnya dan "ekor" terpena. Kedua gugus ini adalah kromofor
("pembawa warna") dan berkemampuan mengeksitasi elektron apabila terkena cahaya pada panjang
gelombang tertentu.
Karena peran
klorofil, tumbuhan darat dapat membuat makanannya sendiri dengan bantuan cahaya matahari sehingga menjadi organisme
autotrof.
Klorofil dan fotosintesis
Klorofil dan
fotosintesis adalah sesuatu yang sangat berhubungan karena Klorofil sangat
penting untuk fotosintesis, yang memungkinkan tanaman untuk menyerap energi
dari cahaya.
Molekul
klorofil secara khusus diatur di dalam dan sekitar fotosistem yang tertanam
dalam membran tilakoid kloroplas. Di bagian ini, klorofil memiliki dua fungsi
utama. Fungsi dari sebagian besar klorofil (sampai beberapa ratus molekul per
fotosistem) adalah untuk menyerap cahaya dan mentransfer energi cahaya melalui
transfer energi resonansi ke sepasang klorofil khusus di pusat reaksi fotosistem.
Kedua saat
diterima fotosistem unit fotosistem II dan fotosistem I, yang memiliki klorofil
sendiri pusat reaksi yang berbeda, bernama P680 dan P700, masing-masing. Pigmen
ini dinamai panjang gelombang (dalam nanometer) merah-puncak maksimum
penyerapan mereka . Sifat identitas, fungsi dan spektral dari jenis klorofil di
setiap fotosistem yang berbeda dan ditentukan oleh satu sama lain dan struktur
protein yang mengelilingi mereka. Setelah diambil dari protein ke dalam pelarut
(seperti aseton atau metanol).
Fungsi dari
klorofil pusat reaksi adalah dengan menggunakan energi yang diserap oleh dan
dipindahkan ke sana dari pigmen klorofil lainnya di fotosistem untuk menjalani
pemisahan muatan, reaksi redoks tertentu di mana klorofil menyumbangkan
elektron ke dalam serangkaian intermediet molekul yang disebut rantai transpor
elektron. Reaksi dibebankan pusat klorofil (P680 +) yang kemudian dikurangi
kembali ke keadaan dasar dengan menerima elektron. Dalam fotosistem II,
elektron yang mengurangi P680 + akhirnya berasal dari oksidasi air menjadi O2
dan H + melalui intermediet beberapa. Reaksi ini adalah bagaimana organisme
fotosintetik seperti tanaman menghasilkan gas O2, dan merupakan sumber untuk
hampir semua O2 di atmosfer bumi. Fotosistem I biasanya bekerja secara seri
dengan fotosistem II, sehingga + P700 dari fotosistem I biasanya berkurang,
melalui intermediet banyak dalam membran tilakoid, oleh elektron akhirnya dari
fotosistem II. Reaksi transfer elektron dalam membran tilakoid yang kompleks,
bagaimanapun, dan sumber elektron yang digunakan untuk mengurangi P700 + dapat
bervariasi.
Aliran
elektron dihasilkan oleh pigmen reaksi pusat klorofil digunakan untuk
antar-jemput H + ion melintasi membran tilakoid, menyiapkan potensi kemiosmotik
digunakan terutama untuk menghasilkan ATP energi kimia, dan elektron-elektron
pada akhirnya mengurangi + NADP ke NADPH, reduktor universal yang digunakan
untuk mengurangi CO2 menjadi gula serta pengurangan biosintesis lainnya.
Reaksi pusat
klorofil-protein kompleks mampu langsung menyerap cahaya dan melakukan kegiatan
tanpa biaya pemisahan pigmen klorofil lain, tetapi salib penyerapan bagian
(kemungkinan menyerap foton di bawah intensitas cahaya yang diberikan) kecil.
Dengan demikian, klorofil yang tersisa di fotosistem dan kompleks antena
protein pigmen yang berhubungan dengan fotosistem semua kooperatif menyerap dan
menyalurkan energi cahaya ke pusat reaksi. Selain klorofil, ada pigmen lain,
yang disebut pigmen aksesori, yang terjadi dalam protein kompleks pigmen
antena.
Sebuah siput
laut hijau, Elysia chlorotica, telah ditemukan untuk menggunakan klorofil untuk
dimakan dan melakukan fotosintesis untuk dirinya sendiri. Proses ini dikenal
sebagai kleptoplasty, dan tidak ada hewan lainnya yang memiliki kemampuan ini.
Mengapa hijau dan tidak hitam?
Bagian lain
dari sistem fotosintesis tanaman hijau masih memungkinkan untuk menggunakan
spektrum cahaya hijau (misalnya, melalui struktur daun-perangkap cahaya,
karotenoid, dll). Tanaman hijau tidak menggunakan sebagian besar dari spektrum
yang terlihat seefisien mungkin. Sebuah pabrik hitam dapat menyerap lebih
banyak radiasi, dan ini bisa menjadi sangat berguna, jika panas tambahan yang
diproduksi secara efektif dibuang (misalnya, beberapa tanaman harus menutup
bukaan mereka, yang disebut stomata, pada hari-hari panas untuk menghindari
kehilangan terlalu banyak air, yang meninggalkan konduksi hanya , konveksi, dan
radiasi panas-rugi sebagai solusi). Pertanyaannya mengapa menjadi molekul
menyerap cahaya hanya digunakan untuk kekuasaan pada tanaman hijau dan tidak
hanya hitam.
Shil
DasSarma, ahli genetika mikroba di University of Maryland, telah menunjukkan
bahwa spesies archaea lakukan menggunakan molekul lain menyerap cahaya, retina,
untuk mengekstrak listrik dari spektrum hijau. Dia menggambarkan pandangan
beberapa ilmuwan bahwa seperti hijau-menyerap cahaya archae pernah mendominasi
lingkungan bumi. Ini bisa meninggalkan membuka "niche" untuk
organisme hijau yang akan menyerap panjang gelombang lain dari sinar matahari.
Ini hanya kemungkinan, dan Berman menulis bahwa para ilmuwan masih belum yakin
dari penjelasan satu.
Astronom dan
ahli matematika Fred Hoyle menduga bahwa klorofil adalah mungkin menjadi
molekul antar, menunjukkan kesamaan sifat cahaya menyerap debu antarbintang.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar