KLOROFIL: CIRI, STRUKTUR, LOKASI, JENIS - BIOLOGI - 2025

The klorofil adalah pigmen biologi, menunjukkan bahwa itu adalah molekul yang mampu menyerap cahaya. Molekul ini menyerap panjang gelombang yang sesuai dengan warna violet, biru dan merah, serta 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 menyoroti kesamaan struktural klorofil dengan molekul hemoglobin.

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

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

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

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 dibesar-besarkan dan diasumsikan bahwa atom besi juga terletak di tengah molekul klorofil. Belakangan keberadaan magnesium dipastikan 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

Apa itu cahaya

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

Untuk lebih memahami 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 pegunungan yang berurutan.

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

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

Ketika foton mengenai objek, tiga hal dapat terjadi: diserap, dikirim atau dipantulkan.

Mengapa klorofil berwarna hijau?

Tanaman dianggap hijau karena klorofil terutama menyerap panjang gelombang biru dan merah serta memantulkan warna hijau. Nefronus

Tidak semua pigmen memiliki sifat 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 pigmen yang akan kita visualisasikan. Misalnya, jika ia menyerap cahaya pada semua panjangnya, kita akan melihat pigmennya benar-benar hitam. 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 tanaman.

Klorofil bukan satu-satunya pigmen di alam

Meskipun klorofil adalah salah satu pigmen yang paling terkenal, ada kelompok pigmen biologis lain seperti karotenoid, yang memiliki warna kemerahan atau oranye. Oleh karena itu, mereka menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda dari klorofil, berfungsi sebagai layar transfer 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 dianggap hijau bagi mata manusia dan berpartisipasi dalam fotosintesis. Kami menemukannya pada tumbuhan dan organisme lain dengan kemampuan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia.

Secara kimiawi klorofil adalah magnesium-porphyrins. Ini sangat mirip dengan molekul hemoglobin, yang bertanggung jawab untuk pengangkutan oksigen dalam darah kita. Kedua molekul hanya berbeda dalam jenis dan lokasi kelompok substituen pada cincin tetrapyrrolic.

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

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

Jika klorofil dikenai perlakuan panas, larutan mengambil pH asam, yang mengarah ke eliminasi atom magnesium dari pusat cincin. Jika pemanasan terus berlanjut atau larutan semakin menurunkan pH, fitol akan terhidrolisis.

Lokasi

Klorofil adalah salah satu pigmen alami yang paling banyak didistribusikan dan ditemukan di berbagai garis keturunan 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 terdapat struktur yang dibentuk oleh membran ganda yang disebut tilakoid, yang mengandung klorofil di dalamnya - bersama dengan jumlah lemak dan protein lainnya.

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

Pada organisme prokariotik yang melakukan fotosintesis, tidak terdapat kloroplas. Untuk alasan ini, tilakoid yang mengandung pigmen fotosintesis diamati sebagai bagian dari membran sel, diisolasi di dalam sitoplasma sel, atau mereka membangun struktur di membran bagian 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 tumbuhan di dalam pigmen bermuatan langsung dalam proses fotosintesis dan mengubah energi cahaya menjadi kimiawi.

Klorofil b

Klorofil b

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

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

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

Klorofil c dan d

Klorofil d

Klorofil jenis ketiga, c, yang kita temukan pada alga coklat, diatom, dan dinoflagellata. Dalam kasus alga 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 berfotosintesis. Dalam organisme ini terdapat klorofil yang dikenal bersama sebagai bakterioklorofil, dan seperti klorofil eukariota, mereka diklasifikasikan mengikuti huruf: a, b, c, d, e dan g.

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

fitur

Molekul klorofil adalah elemen penting dalam organisme fotosintetik, karena bertanggung jawab untuk penyerapan cahaya.

Di dalam mesin yang diperlukan untuk melakukan fotosintesis terdapat 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 pada puncak serapan 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 enzimatis 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. Cambridge University Press.
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 ke Biologi. Panamerican Medical Ed.
7. Hohmann-Marriott, MF, & Blankenship, RE (2011). Evolusi fotosintesis. Review tahunan biologi tumbuhan, 62, 515-548.
8. Humphrey, AM (1980). Klorofil. Kimia Pangan, 5 (1), 57–67. doi: 10.1016 / 0308-8146 (80) 90064-3
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas. Panamerican Medical Ed.
10. Lockhart, PJ, Larkum, AW, Steel, M., Waddell, PJ, & Penny, D. (1996). Evolusi klorofil dan bakterioklorofil: masalah situs invarian dalam analisis sekuens. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America, 93 (5), 1930–1934. doi: 10.1073 / pnas.93.5.1930
11. Palade, GE, & Rosen, WG (1986). Biologi Sel: Penelitian dan Aplikasi Dasar. Akademi Nasional.
12. Posada, JOS (2005). Fondasi untuk pembangunan padang rumput dan tanaman pakan ternak. Universitas Antioquia.
13. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Biologi Tumbuhan (Vol.2). Saya terbalik.
14. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Kehidupan: Ilmu Biologi. Panamerican Medical Ed.
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: warna apa asalnya?. Biologi genom, 7 (12), 245. doi: 10.1186 / gb-2006-7-12-245