Klorofil

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 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.