Klorofil

Untuk kegunaan lain, lihat Klorofil (disambiguasi).

"Zat hijau daun" beralih ke halaman ini. Untuk grup musik yang berasal dari Bandar Lampung, Indonesia, lihat Hijau Daun.

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 memvisualisasikan sebagai warna hijau. Pada tumbuhan darat dan alga hijau, klorofil dihasilkan dan terisolasi pada plastida yang disebut kloroplas.

Klorofil dilihat pada skala yang berbeda

Klorofil adalah zat yang menyebabkan warna hijau pada banyak tumbuhan dan ganggang.

Dilihat melalui mikroskop, klorofil terkonsentrasi di dalam organisme dalam struktur yang disebut kloroplas – ditampilkan di sini dikelompokkan di dalam sel tumbuhan.

Tanaman dianggap hijau karena klorofil menyerap terutama panjang gelombang biru dan merah tetapi cahaya hijau, yang dipantulkan oleh struktur tanaman seperti dinding sel, kurang diserap.

Ada beberapa jenis klorofil, tetapi semuanya memiliki ligan klorin magnesium yang membentuk sisi kanan diagram ini.

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.

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. Pada 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 Karbon dioksida 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, terdapat pigmen lain, yang disebut dengan 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. Klorofil beperan pada fotosintensis bersifat autotrof karna dapat membuat makanan sendiri.

Warna

Bagian lain dari sistem fotosintesis tanaman hijau masih memungkinkan untuk menggunakan spektrum cahaya hijau (misalnya, melalui struktur daun-perangkap cahaya, karotenoid, dan lain-lain). 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 Universitas Maryland, telah menunjukkan bahwa spesies arkea 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.

Pengukuran kandungan klorofil

Klorofil dapat diekstraksi dari protein menjadi pelarut organik. Dengan cara ini, konsentrasi klorofil dalam daun dapat diperkirakan. Ada juga metode untuk memisahkan klorofil a dan klorofil b.

Biosintesis

Pada beberapa tumbuhan, klorofil berasal dari glutamat dan disintesis melalui jalur biosintetik bercabang yang digunakan bersama dengan heme dan siroheme. Klorofil sintase adalah enzim yang melengkapi biosintesis klorofil a:

klorofilida a + fitil difosfat $\rightleftharpoons$ klorofil a + difosfat

Penuaan dan siklus klorofil

Proses penuaan tanaman melibatkan degradasi klorofil: misalnya enzim klorofilase (EC 3.1.1.14) menghidrolisis rantai samping fitil untuk membalikkan reaksi di mana klorofil dibiosintesis dari klorofilida a atau b. Karena klorofil a dapat diubah menjadi klorofilida b dan klorofil b dapat diesterifikasi ulang menjadi klorofil b, proses ini memungkinkan terjadinya siklus antara klorofil a dan b. Selain itu, klorofil b dapat langsung direduksi (melalui 71-hidroksiklorofil a) kembali menjadi klorofil a, sehingga menyelesaikan siklusnya. Pada tahap penuaan selanjutnya, klorofilida diubah menjadi sekelompok tetrapirol tak berwarna yang dikenal sebagai katabolit klorofil nonfluorescent (NCC) dengan struktur umum:

Senyawa ini juga telah diidentifikasi dalam buah yang matang dan memberikan warna khas musim gugur pada tanaman yang meranggas.

Distribusi

Peta klorofil dari tahun 2002 hingga 2024 dari NASA, menunjukkan miligram klorofil per meter kubik air laut setiap bulannya. Tempat dengan jumlah klorofilnya sangat rendah, menunjukkan jumlah fitoplankton yang sangat rendah, berwarna biru. Tempat yang konsentrasi klorofilnya tinggi, yang berarti banyak fitoplankton tumbuh, berwarna kuning. Pengamatan tersebut berasal dari Moderate Resolusi Imaging Spectroradiometer (MODIS) pada satelit Aqua milik NASA. Tanah berwarna abu-abu gelap, dan tempat MODIS tidak dapat mengumpulkan data dikarenakan lautan es, kegelapan kutub, atau awan berwarna abu-abu muda. Konsentrasi klorofil tertinggi, tempat tumbuhan laut kecil yang hidup di permukaan, berada di perairan kutub yang dingin atau di tempat di mana arus laut membawa air dingin ke permukaan, seperti di sekitar khatulistiwa dan di sepanjang pantai benua. Bukan air dingin itu sendiri yang menstimulasi fitoplankton. Sebaliknya, suhu dingin seringkali menjadi tanda bahwa air telah naik ke permukaan dari dasar laut, membawa nutrisi yang menumpuk seiring berjalannya waktu. Di perairan kutub, nutrisi terakumulasi di permukaan air selama bulan-bulan musim dingin yang gelap ketika tanaman tidak dapat tumbuh. Saat sinar matahari kembali muncul di musim semi dan musim panas, tanaman tumbuh subur dalam konsentrasi tinggi.

Kegunaan

Kuliner

Klorofil sintetis terdaftar sebagai pewarna makanan tambahan dengan nomor E140. Koki menggunakan klorofil untuk warna hijau pada berbagai makanan dan minuman seperti pasta dan minuman beralkohol. Seperti pada Absinthe yang warna hijaunya didapatkan secara alami dari klorofil dari berbagai macam tumbuhan yang digunakan dalam produksinya. Metode yang digunakan adalah dengan cara mencampur klorofil dengan sedikit minyak sayur untuk mendapatkan larutan yang diinginkan.

Pemasaran

Pada tahun 1950–1953, klorofil digunakan sebagai alat pemasaran untuk mempromosikan pasta gigi, pembalut, sabun, dan produk lainnya. Hal ini berdasarkan klaim yang menyebutkan bahwa klorofil merupakan penghambat bau yang memiliki nilai komersial dan segera menyebabkan banyak perusahaan menciptakan merek yang mengandung klorofil. Namun, segera diketahui bahwa hype seputar klorofil tidak berdasar dan penelitian yang mendasarinya mungkin hanya tipuan. Akibatnya, merek dengan cepat menghentikan penggunaannya. Pada tahun 2020-an, klorofil kembali menjadi subjek klaim medis yang tidak berdasar, ketika influencer media sosial mempromosikan penggunaannya dalam bentuk "air klorofil".

Lihat pula

• Daun
• Bakterioklorofil, senyawa terkait pada bakteri fototrofik
• Klorofilin, turunan semi sintetik dari klorofil
• Klorofil dalam maksimum
• Fluoresensi klorofil, untuk mengukur stres tanaman
• Hipotesis Bumi Ungu, hipotesis ilmiah yang menjelaskan evolusi afinitas spektral merah-biru terhadap klorofil.

Referensi

• Kamus Biologi Bagian Fisiologi, penyunting Dr. Mien A. Rifai dkk, diterbitkan oleh PT Rineka Cipta, Jakarta. tahun 1996)