Karakteristik Pigmen Fotosintetik dan Jenis Utama



itu pigmen fotosintesis mereka adalah senyawa kimia yang menyerap dan memantulkan panjang gelombang tertentu cahaya tampak, yang membuatnya terlihat "berwarna-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 penting untuk beberapa organisme autotrofik, seperti tanaman, karena mereka membantu mereka memanfaatkan berbagai panjang gelombang untuk menghasilkan makanan mereka dalam fotosintesis. Karena setiap pigmen bereaksi hanya dengan beberapa panjang gelombang, ada beberapa pigmen yang memungkinkan untuk menangkap lebih banyak jumlah cahaya (foton).

Indeks

  • 1 Karakteristik
  • 2 Jenis pigmen fotosintesis
    • 2.1 Klorofil
    • 2.2 Karotenoid
    • 2.3 Phycobilins 
  • 3 Referensi

Fitur

Seperti disebutkan di atas, pigmen fotosintesis adalah elemen kimia yang bertanggung jawab untuk menyerap cahaya yang diperlukan sehingga proses fotosintesis dapat dihasilkan. Melalui fotosintesis, energi Matahari diubah menjadi energi kimia dan gula.

Sinar matahari terdiri dari berbagai panjang gelombang, yang memiliki warna dan tingkat energi yang berbeda. Tidak semua panjang gelombang digunakan secara sama dalam fotosintesis, itulah sebabnya ada berbagai jenis pigmen fotosintesis.

Organisme fotosintetik mengandung pigmen yang hanya menyerap panjang gelombang cahaya tampak dan memantulkan yang lain. Himpunan panjang gelombang yang diserap oleh pigmen adalah spektrum penyerapannya.

Pigmen menyerap panjang gelombang tertentu, dan yang tidak menyerap mencerminkannya; warnanya hanyalah cahaya yang dipantulkan oleh pigmen. Misalnya, tanaman terlihat hijau karena mengandung banyak molekul klorofil a dan b, yang memantulkan cahaya hijau.

Jenis pigmen fotosintesis

Pigmen fotosintetik dapat dibagi menjadi tiga jenis: klorofil, karotenoid dan phycobilin.

Klorofil

Klorofil adalah pigmen fotosintesis hijau yang mengandung cincin porfirin dalam strukturnya. Mereka adalah molekul yang stabil dan berbentuk cincin di sekitar tempat elektron bebas bermigrasi.

Karena elektron bergerak bebas, cincin memiliki potensi untuk mendapatkan atau kehilangan elektron dengan mudah dan, oleh karena itu, memiliki potensi untuk memberikan elektron yang berenergi ke molekul lain. Ini adalah proses mendasar dimana klorofil "menangkap" energi sinar matahari.

Jenis klorofil

Ada beberapa jenis klorofil: a, b, c, d dan e. Dari jumlah tersebut, hanya dua yang ditemukan dalam kloroplas tanaman tingkat tinggi: klorofil a dan klorofil b. Yang paling penting adalah klorofil "a", seperti yang ada pada tanaman, alga dan cyanobacteria fotosintesis.

Klorofil "a" memungkinkan fotosintesis karena mentransfer elektron teraktivasi ke molekul lain yang akan menghasilkan gula.

Jenis kedua klorofil adalah klorofil "b", yang hanya ditemukan di ganggang hijau dan tanaman. Di sisi lain, klorofil "c" hanya ditemukan pada anggota fotosintesis dari kelompok chromist, seperti pada dinoflagellata..

Perbedaan antara klorofil dari kelompok-kelompok utama ini adalah salah satu tanda pertama bahwa mereka tidak berhubungan erat seperti 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. Mereka juga menyebutnya pigmen fotosintesis primer karena ia 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 memungkinkan 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 violet dan biru-hijau.

Karotenoid memberikan warna-warna cerah yang ada pada buah-buahan; misalnya, tomat merah disebabkan oleh kehadiran likopen, kuningnya biji jagung disebabkan oleh zeaxanthin, dan jingga dari kulit jeruk disebabkan oleh β-karoten.

Semua karotenoid ini penting untuk menarik hewan dan mempromosikan penyebaran benih tanaman.

Seperti semua pigmen fotosintesis, karoten membantu menangkap cahaya tetapi juga memainkan peran 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 berpartisipasi dalam penyerapan energi berlebih dan membantu menghilangkannya dalam bentuk panas.

Karoten biasanya pigmen merah, oranye atau kuning, dan termasuk senyawa karoten yang terkenal, yang memberi warna pada wortel. Senyawa-senyawa ini dibentuk oleh dua cincin kecil enam karbon yang dihubungkan oleh "rantai" atom karbon.

Sebagai hasil dari struktur molekul mereka, mereka tidak larut dalam air melainkan mengikat ke membran di dalam sel.

Karotenoid tidak dapat secara langsung menggunakan energi cahaya untuk fotosintesis, tetapi harus mentransfer energi yang diserap ke klorofil. Karena alasan ini, mereka dianggap sebagai pigmen aksesori. Contoh lain dari pigmen aksesori yang sangat terlihat adalah fucoxanthin, yang memberi warna coklat pada rumput laut dan diatom.

Karotenoid dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok: karotenoid dan xantofil.

Karoten

Karoten adalah senyawa organik yang didistribusikan secara luas sebagai pigmen pada tumbuhan dan hewan. Formula umumnya adalah C40H56 dan tidak mengandung oksigen. Pigmen ini adalah hidrokarbon tak jenuh; yaitu, mereka memiliki banyak ikatan rangkap dan termasuk dalam seri isoprenoid.

Pada tanaman, karoten memberikan warna kuning, oranye atau merah untuk bunga (calendula), buah-buahan (labu) dan akar (wortel). Pada hewan mereka terlihat dalam lemak (mentega), kuning telur, bulu (kenari) dan kerang (lobster).

Karoten yang paling umum adalah β-karoten, yang merupakan prekursor vitamin A dan dianggap sangat penting bagi hewan.

Xanthophylls

Xanthophylls adalah pigmen kuning yang struktur molekulnya mirip dengan karotenoid, tetapi dengan perbedaan yang mengandung atom oksigen. Beberapa contoh adalah: C40H56O (cryptoxanthin), C40H56O2 (lutein, zeaxanthin) dan C40H56O6, yang merupakan karakteristik fucoxanthin dari ganggang coklat yang disebutkan di atas..

Secara umum, karotenoid memiliki warna lebih oranye daripada xanthophylls. Baik karotenoid dan xantofil larut dalam pelarut organik seperti kloroform, etil eter, dan lainnya. Karoten lebih larut dalam karbon disulfida dibandingkan dengan xantofil.

Fungsi karotenoid

- Karotenoid berfungsi sebagai pigmen aksesori. 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. Karoten mengumpulkan oksigen ini melalui ikatan rangkapnya dan mengubah struktur molekulnya menjadi energi yang lebih rendah (tidak berbahaya).

- Keadaan bersemangat klorofil bereaksi dengan oksigen molekuler untuk membentuk keadaan oksigen yang sangat merusak yang disebut oksigen singlet. Karoten mencegahnya dengan mematikan keadaan eksitasi klorofil.

- Tiga xantofil (violoxanthin, antheroxanthin dan zeaxanthin) berpartisipasi dalam disipasi energi berlebih dengan mengubahnya menjadi panas.

- Karena warnanya, karoten membuat bunga dan buah terlihat untuk penyerbukan dan penyebaran oleh hewan.

Phycobilins 

Phycobilin adalah pigmen yang larut dalam air dan, karenanya, ditemukan dalam sitoplasma atau stroma kloroplas. Mereka hanya terjadi pada cyanobacteria dan ganggang merah (Rhodophyta).

Phycobilins tidak hanya penting bagi organisme yang menggunakannya untuk menyerap energi cahaya, tetapi mereka juga digunakan sebagai alat penelitian.

Ketika terpapar senyawa cahaya yang kuat seperti pycocyanin dan phycoerythrin, mereka menyerap energi cahaya dan melepaskannya memancarkan fluoresensi dalam kisaran panjang gelombang yang sangat sempit..

Cahaya yang dihasilkan oleh fluoresensi ini sangat khas dan dapat diandalkan, sehingga phycobilin dapat digunakan sebagai "label" kimiawi. Teknik-teknik ini banyak digunakan dalam penelitian kanker untuk "menandai" sel tumor.

Referensi

  1. Bianchi, T. & Canuel, E. (2011). Biomarker Kimia dalam Ekosistem Perairan (Edisi pertama). Princeton University Press.
  2. Evert, R. & Eichhorn, S. (2013). Biologi Tanaman Raven (Edisi ke-8). W. H. Freeman dan Penerbit Perusahaan.
  3. Goldberg, D. (2010). Barron's AP Biology (Edisi ke-3). Seri Pendidikan Barron, Inc.
  4. Nobel, D. (2009). Fisiologi Fisikokimia dan Tumbuhan Lingkungan (Edisi ke-4). Elsevier Inc.
  5. Pigmen Fotosintesis. Diperoleh dari: ucmp.berkeley.edu
  6. Renger, G. (2008). Proses Utama Fotosintesis: Prinsip dan Peralatan (IL ed.) Penerbitan RSC.
  7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (Ed. 7). Cengage Learning.