Klorofil: karakteristik, struktur, lokasi, jenis

Klorofil: karakteristik, struktur, lokasi, jenis

klorofil adalah pigmen biologi, menunjukkan bahwa itu adalah molekul yang mampu menyerap cahaya. Molekul ini menyerap panjang gelombang yang sesuai dengan warna ungu, biru dan merah, dan memantulkan cahaya warna hijau. Oleh karena itu, keberadaan klorofil bertanggung jawab atas warna hijau tanaman .

Strukturnya terdiri dari cincin porfirin dengan pusat magnesium dan ekor hidrofobik, yang disebut fitol. Penting untuk menekankan kesamaan struktural klorofil dengan molekul hemoglobin.

Molekul klorofil bertanggung jawab atas warna hijau pada tumbuhan. Sumber: pixabay.com

Klorofil terletak di tilakoid, struktur membran yang ditemukan di dalam kloroplas. Kloroplas berlimpah di daun dan struktur tanaman lainnya.

Fungsi utama klorofil adalah menangkap cahaya yang akan digunakan untuk menggerakkan reaksi fotosintesis. Ada berbagai jenis klorofil – yang paling umum adalah a – yang sedikit berbeda dalam struktur dan puncak penyerapannya, untuk meningkatkan jumlah sinar matahari yang diserap.

Indeks artikel

Perspektif sejarah

Studi tentang molekul klorofil dimulai pada tahun 1818 ketika pertama kali dijelaskan oleh peneliti Pelletier dan Caventou, yang menciptakan nama “klorofil.” Kemudian, pada tahun 1838 studi kimia molekul dimulai.

Pada tahun 1851 Verdeil mengusulkan kesamaan struktural antara klorofil dan hemoglobin. Pada saat itu, kemiripan ini dilebih-lebihkan dan diasumsikan bahwa atom besi juga terletak di pusat molekul klorofil. Belakangan keberadaan magnesium dikukuhkan sebagai atom pusat.

Berbagai jenis klorofil ditemukan pada tahun 1882 oleh Borodin menggunakan bukti yang diberikan oleh mikroskop.

Pigmen

Klorofil diamati di bawah mikroskop. Kristian Peters – Fabelfroh [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Apa itu cahaya?

Poin kunci agar organisme hidup fotosintesis memiliki kemampuan untuk menggunakan energi cahaya adalah penyerapannya. Molekul yang menjalankan fungsi ini disebut pigmen dan terdapat pada tumbuhan dan alga.

Untuk lebih memahami reaksi-reaksi ini, perlu diketahui aspek-aspek tertentu yang berkaitan dengan sifat cahaya.

Cahaya didefinisikan sebagai jenis radiasi elektromagnetik, suatu bentuk energi. Radiasi ini dipahami sebagai gelombang dan sebagai partikel. Salah satu karakteristik radiasi elektromagnetik adalah panjang gelombang, yang dinyatakan sebagai jarak antara dua punggungan yang berurutan.

Mata manusia dapat merasakan panjang gelombang mulai dari 400 hingga 710 nanometer (nm = 10 -9 m). Panjang gelombang pendek dikaitkan dengan jumlah energi yang lebih besar. Cahaya matahari termasuk cahaya putih, terdiri dari semua panjang gelombang dari bagian yang terlihat.

Mengenai sifat partikel, fisikawan menggambarkan foton sebagai paket energi yang terpisah. Masing-masing partikel ini memiliki karakteristik panjang gelombang dan tingkat energi.

Ketika sebuah foton mengenai suatu objek, tiga hal dapat terjadi: diserap, ditransmisikan, atau dipantulkan.

Mengapa klorofil berwarna hijau?

Tumbuhan dianggap hijau karena klorofil terutama menyerap panjang gelombang biru dan merah dan memantulkan warna hijau. Nefronus [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Tidak semua pigmen berperilaku dengan cara yang sama. Penyerapan cahaya merupakan fenomena yang dapat terjadi pada panjang gelombang yang berbeda, dan setiap pigmen memiliki spektrum serapan tertentu.

Panjang gelombang yang diserap akan menentukan warna di mana kita akan memvisualisasikan pigmen. Misalnya, jika menyerap cahaya di semua panjangnya, kita akan melihat pigmennya benar-benar hitam. Mereka yang tidak menyerap semua panjang, mencerminkan sisanya.

Dalam kasus klorofil, ia menyerap panjang gelombang yang sesuai dengan warna ungu, biru dan merah, dan memantulkan cahaya hijau. Ini adalah pigmen yang memberi warna hijau pada tumbuhan.

Klorofil bukan satu-satunya pigmen di alam

Meskipun klorofil adalah salah satu pigmen yang paling dikenal, ada kelompok lain dari pigmen biologis seperti karotenoid, yang memiliki warna kemerahan atau oranye. Oleh karena itu, mereka menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda dari klorofil, berfungsi sebagai layar untuk mentransfer energi ke klorofil.

Selain itu, beberapa karotenoid memiliki fungsi fotoprotektif: mereka menyerap dan menghilangkan energi cahaya yang dapat merusak klorofil; atau bereaksi dengan oksigen dan membentuk molekul oksidatif yang dapat merusak struktur sel.

Karakteristik dan struktur

Klorofil adalah pigmen biologis yang tampak hijau bagi mata manusia dan berpartisipasi dalam fotosintesis . Kita menemukannya di tanaman dan organisme lain dengan kemampuan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia.

Klorofil secara kimiawi adalah magnesium-porfirin. Ini sangat mirip dengan molekul hemoglobin, yang bertanggung jawab untuk pengangkutan oksigen dalam darah kita. Kedua molekul tersebut hanya berbeda dalam jenis dan lokasi gugus substituen pada cincin tetrapirolat.

Logam cincin porfirin pada hemoglobin adalah besi, sedangkan pada klorofil adalah magnesium.

Rantai samping klorofil secara alami hidrofobik atau apolar, dan terdiri dari empat unit isoprenoid, yang disebut fitol. Ini diesterifikasi ke gugus asam propioat di cincin nomor empat.

Jika klorofil mengalami perlakuan panas, larutan mengambil pH asam, yang mengarah pada eliminasi atom magnesium dari pusat cincin. Jika pemanasan berlanjut atau larutan semakin menurunkan pH-nya, fitol akan terhidrolisis.

Lokasi

Klorofil adalah salah satu pigmen alami yang paling banyak didistribusikan dan kita menemukannya dalam garis keturunan yang berbeda dari kehidupan fotosintesis. Dalam struktur tanaman, kita menemukannya terutama di daun dan struktur hijau lainnya.

Jika kita melihat secara mikroskopis, klorofil ditemukan di dalam sel, khususnya di kloroplas. Pada gilirannya, di dalam kloroplas ada struktur yang dibentuk oleh membran ganda yang disebut tilakoid, yang mengandung klorofil di dalamnya – bersama dengan jumlah lipid dan protein lainnya.

Tilakoid adalah struktur yang menyerupai beberapa tumpukan cakram atau koin, dan susunan yang sangat kompak ini mutlak diperlukan untuk fungsi fotosintesis molekul klorofil.

Pada organisme prokariotik yang melakukan fotosintesis, tidak ada kloroplas. Untuk alasan ini, tilakoid yang mengandung pigmen fotosintesis diamati sebagai bagian dari membran sel, terisolasi di dalam sitoplasma sel, atau mereka membangun struktur di membran dalam – pola yang diamati pada cyanobacteria.

Jenis

Klorofil a

Klorofil a

Ada beberapa jenis klorofil, yang sedikit berbeda dalam struktur molekul dan distribusinya dalam garis keturunan fotosintesis. Artinya, beberapa organisme mengandung jenis klorofil tertentu dan yang lainnya tidak.

Jenis utama klorofil disebut klorofil a, dan dalam garis keturunan tanaman dalam pigmen dibebankan langsung dalam proses fotosintesis dan mengubah energi cahaya menjadi kimia.

Klorofil b

Klorofil b

Jenis klorofil kedua adalah b dan juga terdapat pada tumbuhan. Secara struktural berbeda dari klorofil a karena yang terakhir memiliki gugus metil pada karbon 3 cincin nomor II, dan tipe b mengandung gugus formil pada posisi itu.

Ini dianggap sebagai pigmen aksesori dan berkat perbedaan struktural mereka memiliki spektrum penyerapan yang sedikit berbeda dari varian a. Sebagai hasil dari karakteristik ini, mereka berbeda dalam warna: klorofil a berwarna biru-hijau dan b berwarna kuning-hijau.

Ide dari spektrum diferensial ini adalah bahwa kedua molekul saling melengkapi dalam penyerapan cahaya dan mengatur untuk meningkatkan jumlah energi cahaya yang masuk ke sistem fotosintesis (sehingga spektrum penyerapan diperluas).

Klorofil c dan d

Klorofil d

Ada jenis klorofil ketiga, c, yang kita temukan pada ganggang coklat, diatom, dan dinoflagellata. Dalam kasus ganggang cyanophyte mereka hanya menunjukkan tipe klorofil. Terakhir, klorofil d ditemukan di beberapa organisme protista dan juga di cyanobacteria.

Klorofil pada bakteri

Ada sejumlah bakteri dengan kemampuan untuk berfotosintesis. Dalam organisme ini ada klorofil yang disebut bacteriochlorophylls, dan seperti klorofil eukariota, mereka diklasifikasikan mengikuti huruf: a, b, c, d, e dan g.

Secara historis, ide digunakan bahwa molekul klorofil muncul pertama kali dalam proses evolusi. Hari ini, berkat analisis urutan, telah diusulkan bahwa molekul klorofil leluhur mungkin mirip dengan bakterioklorofil.

Fitur

Molekul klorofil adalah unsur penting dalam organisme fotosintesis, karena bertanggung jawab untuk penyerapan cahaya.

Dalam mesin yang diperlukan untuk melakukan fotosintesis ada komponen yang disebut fotosistem. Ada dua dan masing-masing terdiri dari “antena” yang bertugas mengumpulkan cahaya dan pusat reaksi, di mana kita menemukan jenis klorofil.

Fotosistem berbeda terutama dalam puncak penyerapan molekul klorofil: fotosistem I memiliki puncak pada 700 nm, dan II pada 680 nm.

Dengan cara ini, klorofil berhasil memenuhi perannya dalam menangkap cahaya, yang berkat baterai enzimatik yang kompleks, akan diubah menjadi energi kimia yang disimpan dalam molekul seperti karbohidrat.

Referensi

  1. Beck, CB (2010). Pengantar struktur dan perkembangan tumbuhan: anatomi tumbuhan untuk abad kedua puluh satu . Pers Universitas Cambridge.
  2. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia . saya terbalik.
  3. Blankenship, RE (2010). Evolusi Awal Fotosintesis. Fisiologi Tumbuhan , 154 (2), 434–438.
  4. Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan . Pendidikan Pearson.
  5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekuler . Medicinska naklada.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Undangan Biologi . Ed. Medis Panamerika.
  7. Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Evolusi fotosintesis. Tinjauan tahunan biologi tanaman , 62 , 515-548.
  8. Humphrey, AM (1980). Klorofil. Kimia Makanan, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
  9. Koolman, J., & Rohm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas . Ed. Medis Panamerika.
  10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Evolusi klorofil dan bacteriochlorophyll: masalah situs invarian dalam analisis urutan. Prosiding National Academy of Sciences Amerika Serikat , 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
  11. Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Biologi Sel: Penelitian Dasar dan Kegunaan . Akademi Nasional.
  12. Posada, JOS (2005). Fondasi untuk pendirian padang rumput dan tanaman hijauan . Universitas Antiokia.
  13. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Biologi tumbuhan (Vol. 2). saya terbalik.
  14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Kehidupan: Ilmu Biologi. Ed. Medis Panamerika.
  15. Sousa, FL, Shavit-Grievink, L., Allen, JF, & Martin, WF (2013). Evolusi gen biosintesis klorofil menunjukkan duplikasi gen fotosistem, bukan penggabungan fotosistem, pada asal fotosintesis oksigenik. Biologi dan evolusi genom , 5 (1), 200–216. doi: 10.1093 / gbe / evs127
  16. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Fisiologi tumbuhan . Universitas Jaume I
  17. Xiong J. (2006). Fotosintesis: apa warna asalnya?. Biologi genom , 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245