Klorofil

Istilah dan Pengertian Klorofil

Kata klorofil berasal dari bahasa Yunani yakni Chloros yang artinya hijau dan Phyllos artinya daun. Istilah ini mulai diperkenalkan pada tahun 1818, dimana pigmen tersebut diekstrak dari tumbuhan yang menggunakan pelarut organik. Klorofil merupakan pigmen pemberi warna hijau pada tumbuhan, alga dan bakteri fotosintetik. Senyawa ini berperan dalam proses fotosintesis tumbuhan dengan cara menyerap dan mengubah tenaga cahaya matahari menjadi tenaga kimia.

Pada proses fotosintesis, ada 3 fungsi utama dari klorofil yakni pertama memanfaatkan energi matahari, kedua dapat memicu adanya fiksasi CO2 menjadi karbohidrat dan ketiga menyediakan dasar energetik untuk ekosistem secara keseluruhan. Karbohidrat yang dihasilkan dari proses fotosintesis melalui proses anabolisme diubah menjadi protein, lemak, asam nukleat, serta molekul organik lainnya.

Dalam sel fotosintesis pada tanaman, klorofil berada dalam kloroplas-kecil, berbentuk bulat, badan protoplasma padat yang berisi grana, atau disk, di mana molekul klorofil berada. Sebagian besar klorofil menyerap cahaya pada bagian merah dan biru-violet dari spektrum cahaya. Sedangkan bagian hijau tidak diserap dan tercermin, lalu memberikan klorofil warna yang khas.

Fungsi Klorofil

Fungsi klorofil pada tumbuah ialah untuk menyerap cahaya dan mentransfer melalui tumbuhan selama fotosintesis. Klorofil dalam tumbuhan ditemukan pada tilakoid, kloroplas. Klorofil memanfaatkan sinar matahari untuk membuat gula dimana menjadi zat kunci dalam kloroplas, yang sentra dengan produksi pangan dari sel tumbuhan.

Sinar matahari menyinari kloroplas pada tumbuhan kemudian diserap oleh klorofil dan lalu digabungkan dengan karbon dioksida serta air untuk membuat glukosa, atau gula. Proses ini juga akan menciptakan oksigen, yang nantinya digunakan hewan dalam respirasi mereka sendiri.

Mitokondria lalu menggunakan gula yang dihasilkan oleh klorofil untuk diubah  menjadi energi yang bisa digunakan oleh tumbuhan. Stroma mengelola asupan karbon dioksida dari tumbuhan, yang berperan penting untuk seluruh proses. Klorofil bukan satu-satunya struktur yang menggunakan cahaya. Misalnya, jenis Alga memiliki phycoerythrin, sedangkan ganggang coklat menggunakan fucoxanthin.

Klorofil menyerap semua warna sinar matahari selain hijau, itulah mengapa daun dapat tampak hijau oleh mata manusia. Namun pada musim gugur, daun perlahan kehilangan klorofil mereka karena pohon menutup proses fotosintesis. Hal ini disebabkan karena tidak ada sinar matahari yang cukup untuk menyelesaikan proses fotosintesis. Saat hijau dari klorofil memudar, bagian kuning atau orange yang berada di sepanjang daun kemudian terlihat karena makanan yang disimpan di daun.

Dalam proses fotesintesis dapat terjadi dalam 2 langkah yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang membutuhkan cahaya yang kemudian Energi foton di bawah sinar matahari dimanfaatkan untuk fotolisis atau pemecahan H2O, selanjutnya menghasilkan produksi ATP dan NADPH2, daya pereduksi.

Sedangkan reaksi gelap tidak membutuhkan cahaya dan hanya melibatkan pengurangan CO2 menjadi glukosa (C6H12O6) yang terjadi dalam serangkaian langkah yang dikendalikan oleh beberapa enzim. Reaksi gelap tidak dapat terjadi tanpa adanya cahaya karena pada produk akhir dari reaksi cahaya, yaitu ATP dan NADPH2, walaupun tidak memerlukan cahaya secara langsung.

Peran Klorofil dalam Fotosintesis

Fotosintesis merupakan suatu proses metabolisme dalam tanaman untuk membentuk karbohidrat yang menggunakan CO2 dari udara bebas dan air dari dalam tanah dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil. Fotosintesis adalah suatu proses penyusunan senyawa kimia dengan menggunakan energi cahaya. Proses fotosintesis akan terjadi jika ada cahaya dan pigmen perantara yaitu klorofil.

Klorofil bertindak untuk menarik elektron dari cahaya matahari agar terjadi fotosintesis. Struktur kimianya sama dengan heme, suatu senyawa cincin pada haemaglobin, dimana poros Fe pada heme digantikan oleh Mg. Klorofil itu bertindak sebagai pengabsorbansi energi dari sinar matahari sehingga ia berubah menjadi molekul yang berenergi tinggi, yang dapat melepaskan elektron dari molekul air dan proton dari oksigen. Rekasi kimia fotosintesis adalah sebagai berikut.

Ada 2 fotosistem; fotosistem klorofil 1 dan fotosistem klorofil 2. Fotosistem klorofil 1 mengabsorbansi cahaya gelombang panjang (merah), fotosistem klorofil 2 mengabsorbansi cahaya gelombang pendek yang termasuk fotosistem klorofil 1 adalah klorofil a, sedangkan yang termasuk fotosistem klorofil 2 adalah klorofil a dan b, dengan kata lain klorofil a mengabsorbansi panjang dan sedikit gelombang pendek. Klorofil b hanya mengabsorbansi cahaya gelombang pendek (Yatim dalam Arrohmah, 2007).

Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II sehingga elektron-elektronnya terlepas dan elektron tersebut akan ditranfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami kekurangan elektron yang dapat dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisais air ini adalah elektron dan oksigen.

Pada saat yang sma dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang di tranfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH. ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus calvin dimana karbon dioksida diubah menjadi ribulosa (kemudian mejadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak tergantung pada ada tidaknya cahaya.

Ketika cahaya mengenai materi, cahaya itu dapat dipantulkan, diteruskan atau diserap. Pigmen tertentu akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan cahaya yang diserap akan hilang dengan melepaskan panas. Jika suatu  pigmen disinari dengan cahaya putih, warna yang terlihat adalah warna yang dipantulkan atau diteruskan oleh pigmen yang bersangkutan. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya tampak pada warna biru (400-450 nm) dan merah (650-700 nm) dibandingkan hijau (500-600 nm).

Tumbuhan dapat memperoleh seluruh kebutuhan energi mereka dari spektrum merah dan biru di dalam wilayah spektrum cahaya tampak dan pada wilayah antara 500-600 nm sangat sedikit cahaya yang diserap. Jadi warna hijau pada daun disebabkan karena klorofil menyerap cahay merah dan biru serta meneruskan dan memantulkan cahaya hijau.

Klorofil Dalam Produksi Oksigen

Produk sampingan dari proses fotosintesis adalah oksigen. Tumbuhan dapat menggunakan oksigen dalam respirasi sel, namun mereka juga melepaskan kelebihan oksigen ke udara. Maka dari itu, oksigen yang dihasilkan oleh tumbuhan ini sangat memiliki banyak manfaat untuk mendukung kehidupan di Bumi.

Oksigen diproduksi oleh tumbuhan di bagian pertama dari siklus cahaya fotosintesis. Tumbuhan membelah molekul air untuk menghasilkan elektron, ion hidrogen, dan oksigen diatomik (O2). Elektron selanjutnya memasok rantai transpor elektron yang menggerakkan produksi ATP. Terakhir, oksigen dilepaskan ke udara bebas maka dengan inilah oksigen yang kita hirup diproduksi.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Klorofil

Pembentukan klorofil dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut ini:

• • • Pembawa faktor, jika tidak ada klorofil maka tanaman tersebut akan terlihat putih (albino), contohnya seperti tanaman jagung.
    • Sinar matahari, dimana klorofil dapat terbentuk karena adanya sinar matahari yang mengenai langsung ketanaman.
    • Oksigen, Jika tidak ada oksigen maka tidak dapat membentuk klorofil meskipun meskipun diberikan sinar matahari.
    • Karbohidrat dapat membantu pembentukan klorofil untuk mengalami pertumbuhan. Tanpa karbohidrat, daun-daun tersebut tidak mampu mengahasilkan klorofil.
    • Nitrogen, Magnesium, dan Besi. Jika kekurangan salah satu dari zat-zat tersebut akan mengakibatkan klorosis pada tumbuhan.
    • Unsur Mn, Cu, dan Zn. Jika tidak ada unsur-unsur tersebut maka tanaman akan mengalami klorosis juga.
    • Air, kekurangan air pada tumbuhan mengakibatkan desintegrasi dari klorofil seperti terjadi pada rumput dan pohon-pohon dimusim kering.
    • Temperatur 30-400C merupakan suatu kondisi yang baik untuk pembentukkan klorofil pada kebanyakkan tanaman, akan tetapi yang paling baik ialah pada temperatur antara 26-300C (Dwidjoseputro, 1981)