pigmen fotosintetik adalah senyawa kimia yang menyerap dan memantulkan panjang gelombang tertentu dari cahaya yang terlihat, yang membuat mereka tampil “warna-warni”. Berbagai jenis tanaman , alga dan cyanobacteria memiliki pigmen fotosintesis, yang menyerap pada panjang gelombang yang berbeda dan menghasilkan warna yang berbeda, terutama hijau, kuning dan merah.
Pigmen ini diperlukan untuk beberapa organisme autotrofik , seperti tanaman, karena mereka membantu mereka mengambil keuntungan dari berbagai panjang gelombang untuk menghasilkan makanan mereka dalam fotosintesis . Karena setiap pigmen hanya bereaksi dengan beberapa panjang gelombang, ada pigmen berbeda yang memungkinkan lebih banyak cahaya ditangkap (foton).
Pigmen fotosintesis ditemukan pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria
Indeks artikel
Karakteristik pigmen fotosintesis
Seperti disebutkan di atas, pigmen fotosintesis adalah unsur kimia yang bertanggung jawab untuk menyerap cahaya yang diperlukan untuk proses fotosintesis berlangsung. Melalui fotosintesis, energi dari Matahari diubah menjadi energi kimia dan gula.
Sinar matahari terdiri dari panjang gelombang yang berbeda, yang memiliki warna dan tingkat energi yang berbeda. Tidak semua panjang gelombang digunakan sama dalam fotosintesis, itulah sebabnya ada berbagai jenis pigmen fotosintesis.
Organisme fotosintesis mengandung pigmen yang hanya menyerap panjang gelombang cahaya tampak dan memantulkan yang lain. Himpunan panjang gelombang yang diserap oleh pigmen adalah spektrum serapannya.
Pigmen menyerap panjang gelombang tertentu, dan yang tidak diserap dipantulkan; warnanya hanyalah cahaya yang dipantulkan oleh pigmen. Misalnya, tumbuhan tampak hijau karena mengandung banyak molekul klorofil a dan b, yang memantulkan cahaya hijau.
Jenis-jenis Pigmen Fotosintetik
Pigmen fotosintesis dapat dibagi menjadi tiga jenis: klorofil, karotenoid, dan fikobilin.
– Klorofil
Mikroskop melihat kloroplas, organel yang mengandung klorofil
Klorofil adalah pigmen fotosintesis hijau yang mengandung cincin porfirin dalam strukturnya. Mereka adalah molekul berbentuk cincin yang stabil di mana elektron bebas untuk bermigrasi.
Karena elektron bergerak bebas, cincin memiliki potensi untuk dengan mudah mendapatkan atau kehilangan elektron dan karena itu memiliki potensi untuk memberikan elektron berenergi ke molekul lain. Ini adalah proses mendasar dimana klorofil “menangkap” energi dari sinar matahari.
Jenis-jenis klorofil
Ada beberapa jenis klorofil: a, b, c, d, dan e. Dari jumlah tersebut, hanya dua yang ditemukan di kloroplas tumbuhan tingkat tinggi: klorofil a dan klorofil b. Yang paling penting adalah klorofil “a”, seperti yang ada pada tumbuhan, ganggang dan cyanobacteria fotosintesis.
Struktur molekul klorofil: a, b, dan c
Klorofil “a” memungkinkan fotosintesis dengan mentransfer elektron aktifnya ke molekul lain yang akan membuat gula.
Jenis klorofil kedua adalah klorofil “b”, yang hanya ditemukan pada apa yang disebut ganggang hijau dan tumbuhan. Untuk bagiannya, klorofil “c” hanya ditemukan pada anggota fotosintesis dari kelompok chromista, seperti dinoflagellata.
Perbedaan antara klorofil dalam kelompok utama ini adalah salah satu tanda pertama bahwa mereka tidak sedekat yang diperkirakan sebelumnya.
Jumlah klorofil “b” adalah sekitar seperempat dari total kandungan klorofil. Untuk bagiannya, klorofil “a” ditemukan di semua tanaman fotosintesis, itulah sebabnya ia disebut pigmen fotosintesis universal. Ini juga disebut pigmen fotosintesis primer karena melakukan reaksi utama fotosintesis.
Dari semua pigmen yang berpartisipasi dalam fotosintesis, klorofil memainkan peran mendasar. Untuk alasan ini, sisa pigmen fotosintesis dikenal sebagai pigmen aksesori.
Penggunaan pigmen aksesori memungkinkannya untuk menyerap rentang panjang gelombang yang lebih luas dan karenanya menangkap lebih banyak energi dari sinar matahari.
– Karotenoid
Karotenoid adalah kelompok penting lain dari pigmen fotosintesis. Ini menyerap cahaya ungu dan biru-hijau.
Karotenoid memberikan warna-warna cerah yang ada pada buah-buahan; misalnya, warna merah pada tomat karena adanya likopen, warna kuning pada biji jagung disebabkan oleh zeaxanthin, dan warna oranye pada kulit jeruk karena -karoten.
Lycopene memberikan warna cerah yang dimiliki tomat merah
Semua karotenoid ini penting dalam menarik hewan dan mempromosikan penyebaran benih tanaman.
Seperti semua pigmen fotosintesis, karotenoid membantu menangkap cahaya tetapi juga memiliki fungsi penting lainnya: menghilangkan energi berlebih dari Matahari.
Jadi, jika daun menerima sejumlah besar energi dan energi ini tidak digunakan, kelebihan ini dapat merusak molekul kompleks fotosintesis. Karotenoid terlibat dalam menyerap energi berlebih dan membantu membuangnya sebagai panas.
Karotenoid umumnya pigmen merah, oranye, atau kuning, dan termasuk senyawa karoten yang terkenal, yang memberi warna pada wortel. Senyawa ini terdiri dari dua cincin enam karbon kecil yang dihubungkan oleh “rantai” atom karbon.
Sebagai hasil dari struktur molekulnya, mereka tidak larut dalam air, melainkan mengikat membran di dalam sel.
Karotenoid tidak dapat secara langsung menggunakan energi cahaya untuk fotosintesis, tetapi harus mentransfer energi yang diserap ke klorofil. Untuk alasan ini, mereka dianggap sebagai pigmen aksesori. Contoh lain dari pigmen aksesori yang sangat terlihat adalah fucoxanthin, yang memberi warna coklat pada ganggang laut dan diatom.
Karotenoid dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok: karoten dan xantofil.
Karoten
Karoten merupakan senyawa organik yang tersebar luas sebagai pigmen pada tumbuhan dan hewan. Rumus umum mereka adalah C40H56 dan tidak mengandung oksigen. Pigmen ini adalah hidrokarbon tak jenuh; yaitu, mereka memiliki banyak ikatan rangkap dan termasuk dalam deret isoprenoid.
Struktur molekul -karoten
Pada tumbuhan, karoten memberikan warna kuning, oranye, atau merah pada bunga (calendula), buah (labu), dan akar (wortel). Pada hewan mereka terlihat dalam lemak (mentega), kuning telur, bulu (kenari) dan cangkang (lobster).
Karoten yang paling umum adalah -karoten, yang merupakan prekursor vitamin A dan dianggap sangat penting bagi hewan.
Xantofil
Xantofil adalah pigmen kuning yang struktur molekulnya mirip dengan karoten, tetapi dengan perbedaan bahwa mereka mengandung atom oksigen. Beberapa contohnya adalah: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) dan C40H56O6, yang merupakan karakteristik fucoxanthin dari alga coklat yang disebutkan di atas.
Struktur molekul lutein
Karoten umumnya lebih berwarna oranye daripada xantofil. Baik karoten dan xantofil larut dalam pelarut organik seperti kloroform, etil eter, dan lain-lain. Karoten lebih larut dalam karbon disulfida dibandingkan dengan xantofil.
Fungsi karotenoid
– Karotenoid berfungsi sebagai pigmen tambahan. Mereka menyerap energi radiasi di wilayah tengah spektrum yang terlihat dan mentransfernya ke klorofil.
– Mereka melindungi komponen kloroplas dari oksigen yang dihasilkan dan dilepaskan selama fotolisis air. Karotenoid mengambil oksigen ini melalui ikatan rangkap dan mengubah struktur molekulnya menjadi energi yang lebih rendah (tidak berbahaya).
– Keadaan tereksitasi klorofil bereaksi dengan oksigen molekuler untuk membentuk keadaan oksigen yang sangat merusak yang disebut oksigen singlet. Karotenoid mencegah hal ini dengan mematikan keadaan tereksitasi klorofil.
– Tiga xantofil (violoxanthin, antheroxanthin dan zeaxanthin) berpartisipasi dalam pembuangan kelebihan energi dengan mengubahnya menjadi panas.
– Karena warnanya, karotenoid membuat bunga dan buah terlihat untuk penyerbukan dan penyebaran oleh hewan.
– Ficobilin
Phycobilins adalah pigmen yang larut dalam air dan karena itu ditemukan dalam sitoplasma atau stroma kloroplas. Mereka hanya terjadi di cyanobacteria dan ganggang merah ( Rhodophyta ).
Ganggang merah (Rhodophyta)
Phycobilins tidak hanya penting bagi organisme yang menggunakannya untuk menyerap energi dari cahaya, tetapi juga digunakan sebagai alat penelitian.
Ketika senyawa seperti pycocyanin dan phycoerythrin terkena cahaya yang kuat, mereka menyerap energi cahaya dan melepaskannya dengan memancarkan fluoresensi dalam rentang panjang gelombang yang sangat sempit.
Cahaya yang dihasilkan oleh fluoresensi ini sangat khas dan dapat diandalkan sehingga fikobilin dapat digunakan sebagai “tanda” kimia. Teknik ini banyak digunakan dalam penelitian kanker untuk “menandai” sel tumor.
Referensi
- Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Biomarker Kimia dalam Ekosistem Perairan (Edisi ke-1). Pers Universitas Princeton.
- Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Raven Biologi Tumbuhan (edisi ke-8). WH Freeman dan Perusahaan Penerbit.
- Goldberg, D. (2010). Biologi AP Barron (edisi ke-3.). Seri Pendidikan Barron, Inc.
- Nobel, D. (2009). Fisiokimia dan Lingkungan Tumbuhan Fisiologi (edisi ke-4). Elsevier Inc.
- Pigmen Fotosintetik. Dipulihkan dari: ucmp.berkeley.edu
- Renger, G. (2008). Proses Primer Fotosintesis: Prinsip dan Aparatur (IL. Ed.) Penerbitan RSC.
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (edisi ke-7) Cengage Learning.
