Pigmen fotosintesis

      Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang berklorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari (dalam bentuk foton) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH). Energi kimia ini akan digunakan untuk fotosintesa karbohidrat dari air dan karbon dioksida. Jadi, seluruh molekul organik lainnya dari tanaman disentesa dari energi dan adanya organisme hidup lainnya tergantung pada kemampuan tumbuhan atau baketri fotosintetik untuk berfotosintesis.

            Klorofil adalah pigmen hijau fotosintesis yang terdapat dalam tanaman, algae, dan Cynaobacteria. Fungsi klorofil pada tanaman adalah menyerap energi dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintesis yaitu suatu proses biokimia dimana tanaman mensintesis karbohidrat (gula menjadi pati), dari gas karbon dioksida dan air dengan bantuan sinar matahari.

            Klorofil merupakan pigmen hijau tumbuhan dan merupakan pigmen yang paling penting dalam proses fotosintesis. Sekarang ini, klorofil dapat dibedakan dalam 9 tipe yaitu, klorofil a,b,c,d, dan e. Bakteri klorofil a dan b, klorofil chlorobium 650 dan 660. Klorofil a biasanya untuk sinar hijau biru. Sementara klorofil b untuk sinar kuning dan hijau. Klorofil lain (c,d,e) ditemukan hanya pada alga dan dikombinasikan dengan klorofil a. Bakteri klorofil a dan b dan klorofil chlorobium ditemukan pada bakteri fotosintesis. Bakteri ini memiliki sistem membran yang terbentuk akibat invaginasi membran sitoplasma.

            Klorofil pada tumbuhan ada dua macam yaitu klorofil a dan klorofil b. Perbedaan kecil antara struktur kedua klorofil pada sel keduanya terikat pada protein. Sedangkan perbedaan utama antar klorofil dan heme ialah karena adanya atom magnesium (sebagai pengganti besi) ditengah cincin profirin, serta samping hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai fitol.

            Kloroplas berasal dari proplastid kecil (plastid yang belum dewasa, kecil, dan hampir tak berwarna, dengan sedikit atau tanpa membran dalam). Pada umumnya proplastid berasal hanya dari sel telur yang tak terbuahi, sperma tak berperan disini. Proplastid membelah pada saat embrio berkembang, dan berkembang menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Kloroplas muda juga aktif membelah, khususnya bila organ mengandung kloroplas terpajang pada cahaya. Jadi, tiap sel daun dewasa sering mengandung beberapa ratus kloroplas. Sebagian besar kloroplas mudah dilihat dengan mikroskop cahaya tapi struktur rincinya harus dilihat dengan mikroskop elektron.

            Struktur klorofil berbeda-beda dari struktur karotenoid, masing-masing terdapat penataan selang-seling ikatan kovalen tunggal dan ganda. Pada klorofil, sistem ikatan yang berseling mengitari cincin porfirin, sedangkan pada karotoid terdapat sepasang rantai hidtokarbon yang menghubungkan struktur cincin terminal. Sifat inilah yang memungkinkan molekul-molekul menyerap cahaya tampak demikian kuatnya, yakni bertindak sebagai pigmen. Sifat ini pulalah yang memungkinkan molekul-molekul menyerap energi cahaya yang dapat digunakan untuk melakukan fotosintesisis. Persamaan antara spektrum tindakan fotosintesis dan spektrum absorbs klorofil menunjukkan bahwa dalam prose itu pigmen yang paling penting ialah klorofil.  Akan tetapi kedua spektrum itu tidak sama. Energi diserap oleh karotenoid diteruskan klorofil a, disini energi digunakan dalam fotosintesis. Klorofil b mempunyai fungsi yang sama.

            Beberapa karotenoid pada membran tilakoid juga mengirim energi eksitesinya ke pusat reaksi yang sama dengan klorofil. Secara in vitro, pigmen-pigmen yang berwarna kuning ini hanya menyerap cahaya biru dan ungu. Cahaya hijau, kuning, jingga dan merah dipantulkn oleh kedua pigmen ini. Kombinasi panjang gelombang yang dipantulkan oleh kedua pigmen karotenoid ini tampak berwarna kuning. Ada bukti yang menunjukkan bahwa beta-karoten lebih efektif dalam mentransfer energi kedua pusat reaksi dibanding lutein atau pigmen xanthofil yang disebut fucoxanthofil adalah sangat efektif dalam mentransfer energi. Disamping berperan sebagai penyerap cahaya, karotenoid pada tialkoid juga berperan untuk melindungi klorofil dari kerusakan oksidatif oleh O₂, jika intensitas cahaya sangat tinggi.

            Sejak tipe-tipe atom atau molekul yang sedikit berbeda pada tingkat energinya, yang substansi menyerap cahaya dengan suatu karakteristik panjang gelombang yang berbeda. Ini biasanya ditunjukkan selama penyerapan sinar pada tiap gelombangnya. Sebagai contoh, klorofil a sangat kuat pada panjang gelombang 660 nm pada sinar merah dan paling rendah pada panjang gelombang 430 nm pda sinar biru. Ketika gelombang itu berpindah maka sinar yang ada di sebelah kiri adalah sinar hijau yang bisa kita lihat.

            Daun dari kebanyakan spesies menyerap lebih dari 90 % cahay ungu dan biru, demikian pula untuk cahaya jingga dan merah. Hampir seluruh penyerapan ini dilakukan oleh pigmen-pigmen pada kloroplas. Pada membrane tilakoid, setiap  foton dapat mengeksitasi satu elektron dari pigmen karotenoid atau klorofil. Klorofil berwarna hijau merupakan bukti bahwa pigmen ini tidak efektif untuk menyerap cahaya hijau. Cahaya hijau oleh klorofil dipantulkan atau diteruskan. Penyerapan relatif untuk setiap panjang gelombang oleh pigmen dapat diukur dengan spektrofitometer.

            Fotosintesis hanya berlangsung pad asel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplas yang mengandung pigmen atau klorofil hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

            Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain gen, bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki klorofil. Cahaya, beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya, tanaman lain tidak memerlukan cahaya unsure N, Mg, Fe merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalm sintesis klorofil. Air, bila kekurangan air akan terjadi disintegrasi klorofil. Semua tanaman hijau mengandung klorofil a dan b. klorofil a terdapat sekitar 75% dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% basis kering. Dalam daun klorofil banyak terdapat sama-sama dengan protein dan lemak yang bergabung satu dengan yang lain. Dengan lipid, klorofil berikatan melalui gugus fitolnya sedangkan dengan protein melalui gugus hidrofobik dari cincin porifinnya. 

“”Ikatlah ilmu dengan menuliskannya.” (Ali bin Abi Thalib)