PROS Andreas Setiawan Ferdy S Rondonuwu Sifat sifat optis fotosintesis Full text

(1)

Seminar Naslonal Efhlen$1 & Konservasl Energl FUERGI200S

I SSN 1907-0063 Scmarang, 12 Dsember 2005

SIFAT-SIFAT OPTIS

FO

TOSINTETIK KAROTENOID DAN

BAKTERIOKLOROFIL I• ADA ANTENA KOMPLEKS DAN

•

PROSJ>EKNY A S

E

BAGAI

ELEMEN BIOSELSURYA

Andeas

Setiawan, Fenly S. Rondonuwu

)uniSOn Fisiko, Ftr.ultas Sains dan Matematika. Univesitas Kristen Sarya Wacana.

J/. Diponegoro 52-60 Salatiga 50711. £moil:<mdre Jsmti>oo.com. fery �•ahoo. com

Abslrak

Fotosintesis adalah proses 11versi calya mawrari menjadi egi cimia melalui serangaian reaksi fotofisis. Terdapat duo pikmen pellling dalam /OSinrsis yoitu arotenoid n (baklerio)klorofil. Kar01enoid dan baklerioklOrojil secara 1.mic membentuk antena ompleks n bertangung jawab t as serapan cahaya matahri secara efisien. Untuk dapat memanfaaton antena kompleks pada bioselsury.. .komi midiki sfar-sifat optis karotenoid dan bakteriokloroil pods ontena kompleks Jesebul. Didapati balrwa trum serap /crotenoid bcrada pada kisaran riak gelombang 410 - 540 nm sedangkan bateriokloroil berada pda kisaran riak l _{om bang 350-400 nm dan 790- 850 nm. Dengn memeriksa spetum eritasi}_; jluoresensi dan snembandlnglwnnya denglm sprum serap diperoleh iformsi bhwa. pao antena kompleks, caha yang diserap ofeh karotenoid dapat dipindahan pada bakteriokloroji/ do/am bentuk tenaga eksitasi singlet dengan e[tSiensi mencapai 89%. J1ekaniSme yang terinci mengenaf trar tenaga paa antena kompleAs msih perlu dipelajari lebih lanjut nomun didugo bohwa transfer tenaga eksitasi Singler dari korotenoid-kc-baaeriokoloroil tcrjadi melatm· duo jalur yaitu: (0 _{tingk01 tenaga donor 118,}� karotenoid menuju tiat tnoga okseptor Q. bakteriodorofil dan (ii) tingkat renoga donor 21Ag. karotenoid menuju tingkaJ tenga aseptor Q, bakterioloroil.

Kata kunci: ontena komplef, b.teriokloril, enrgi traer, .arotenoid

Abstract

PhotOsynthesis is a process in which light is com·erted into a stable orm of chemical energy through a series of phot-sical reactions. Caro1enoid and (bocterio}chloroplry/1 are to

import am pigments in photoynthesis. 8)tit pigmens are sell led uniquely in the form of antenna

complx. 11te antenna complx functions s high eicienl light harvester. In order 10 make use such a high eicient antenna complx for bidSolarce/1, we invstigated optical properties of

caroumoid and bacteriochlorophyll in rhe antenna complx. It was found that carotenoid xhibits absorption in the spec1ral regimr around J20-SfO _{nnr whereas or bacterioch/orplry/1} in the spectral regions around 350 -JOO nm nd 790 -850 nm. xamination of luorescence

excitation spectrum observed at bacteriochlorophyll Q. and taking comparison with carotenoid absorption, we oblained that crotenoid transfers singlet enery excitation to bacleriO:hloroplry/1 with eiciency up w 89%. A complete unstanding of energy transfer mechanism in antenna complex required detarl im·estigations. 1/owever, it is expected that carotenoid-to-bacteriochlorophyll singleJ ercuivn �ner-traner are taking place via two channels: i) _{from donor state of}_ca_r_o_t_e_n_o_id1 B.· to acc7ptor state of bac:leriochlophy/1 Q, and (ii) from donor stute of carotenoid i A !. ro ucap;or state of bacteriochlorophyll Qr

Keywords: _{an1emn complex. bac}teriochloroph.r/1. �llrounoid. energi trr.

PENOAIIULUAN

Kualitas hidup wnusia sangat ditcntukan olch sumbcr-sumber energi yang tc•·sedia . Saat ini konsumsi en�rgi du nia telah nelebihi angka 600 GW dan diduga akan tetus meningkat secard tajam da1am bebe'apa dckade nendatang. Ragian yang palin g bear dari suplai cncrgi sam ir\i bcrasal dari cne rgi kimia yaitu cn1pa bahan bakar fosil. Pcrso"'lan nH.:ndasa' dari cadangan encrgi rosil

adalah jumlahnya yang 1erus berkurang sedangkan tormasinya secaa prakis tidak terjadi (nOfl r!nwable). Pengunaan energi fosil itu jug3 menyebabkan pencemarH• dcngan tinkat yang !clah melanpaui nilai tolcransi. Oengan denikian kehidupan manusia di masa depan menjadi sangal i<rtncam kecuali penghernatan cncrgi dilak.ukan ."caa imensif dan inovasi-inovasi bau dulam teknologi konversi energi dapat dikembangkarl.

(2)

lt'lnar National Efhltntl & Konttrvatl Entr•l

UERCI .oos

ISSN 1907-0063 Scmantng, 12 Oc•cmbcr 2005

sel•m• ku

run wnktu ang hampor tanpa

s m seetulnya Ielah mcmanaatl.an ener&o matahari un

t

uk menjalankan

pos� ..ehidupan di

mi melalui ftosintesis. forostnlsis adalah ses kimia-fisis dimana ba.leria

f

otsmtesis. le n rumuh-tumbuan mcn&&unakan cahaya

matahari umu

k mensintcsa bahan·bahan organi�

Rcaksi

ftosintcsis terjdi mdalui ekumpulan

lem kompleks pikmen-protein

bersama dengan omonen redoks yang tcrikat disekitar eman lipid yang tca

t

ur. Melalui scderetan reaksi,

'mcsin' fotosintesis menah cahaya mcnjado i kimia yang subil dn dapat disimpan !lllllpni jutrum tnhun lamanya. Dahan bakar fsil yng aat ini digunakan untuk mendukung ektivitas manusi:' dan maknnan yang kla makan setiap ai ah asil sintcsis

Salah satu bagian yang aling enung

pada

fotsintcsis adalah

k

om

p

l

e

ks pigm

e

n-pccin yang sering disebut dengan antcna. Antena mt

bcan&&ung jawab tcrhadap an

ahaa.

An

t

ena pada

bkt

e

ria inacrobi. non-_sulfur

fo

t

os

int

c

t

il. se

pcrti Rpir1/um moluchianum n olr phnroidt$, terdiri d.ri dua jenis yaitu llglrt have.wng I (LIII) dan fig lt $/mg 2 (U 12). SruLtur L112 ad> Rpirilum molischionum celah d

i

tentukan t t

e

hti menggunakan diksi siar·X dcngan rcsolusi rn

ea

ai 24 anstrorn

(Kepke c

t al. 196). )lo� dr l2 terdiri an epasng sub unit oli

ept

ida da

n p

rotein a-helix, scbuah Larotenood (Car) dan tiga h _baokloroil (BChl). Dclapan b

lok

r tcrscbut onementuk sebuah

antena

menyeupai cincin sedemik1an chinga <nghasilkan erapan cahaya yang efisien pada

re

n

t

an

g

rink gelombang 30 -00 nm aa yag dierap oleh L2 diubah

menjadi energi

cksiiJSi molekul yang dapat dokonvcrsi menjadi ngi kimia mclalui enkaian s yang

ber

ln

gs

ung

pada

puat rcnksi.

Alam tclah emilih knigraso niL cua c

i

ne

in

LH2 melalui selcksi alnm yang san

g

nt lama. llasil ini mennn.an kepada kita bahwa konigurasi serua layak ditiru dalam mcnba

n

gun antena buatan pada

p

rs koneni cahaya menjadi encrgi lain yang lcbih rr•Lti•

Usaha·u.sahn untu. memanfat�an atau meniru sistcm focsintesis scbag.i amcna untu.. sel surya Ieiah dimulai. Suaru l.elomo

�

peneliti

cba mcngamati bahwa <le.tron dapat dihantarkan dari Lli2 mcnu

j

u nan

op

an

i�

el Ti01 yang senaJa di�llkkan pada inti LH2 (Cen et al. 205.

Kelomok peneliti

lain m

e

nunju..an bha Car dalam ntul. m dapat menyuntikkan elektron secara langsung pada

nanopani.cl Ti01 (Xiag t a. 205. Gliiuel eelumnya telah erha>

i

l merancang sel surya tcrsintesa ewama,

sebuah

rotoue ci surya mngua�an bcra,ai cwama sintcti.. eaga• light�lrarv!j'fer (0' Regan ct al, 191 ).

O•erl.•an

bahwa

pi�rnen·p1kmcn

alanllah se

e

rto Car dan (bal.teno).olorofil dapat do;unal.an pada ci ua Gel ehingga ang�a eisiensi ..onversi cnhaya menJadi h�trik padJ NI- 1n1 dapal terus menmgkat Pcnelitian

pcncliuan ccrsebut mcmbcri pe

t

u

n

juk bah"a po.mcn-pi.men fotosontsos dan Lll2 bersamo

tikel

Ti01 eaa rinsip d

a

pat dipa.ao seagao ci sura bcrbass ahan orani. biselsuya). Keun&&ulan dari bioselsuya rancangan Gnw:l adalah ramoh lingkungan, knstruksi yan, eha dan muah

Dcnan

et

sutya Jenis ini

pua1 proses

r

e

kombinsl ylng mcnJadi ah uuma pda sel surya k

on

ve

n

si

on

al dapa

t

dohindari. lni b:rarti bah�oa btosesurya G11tul dapat enong.atkan eisiensi .onvcrsi h

a

ya

-

li

s

t

r

ik doata. niloo ci surya konvcnsional.

Namun

kmikin, stuJi rmndalam tcnl3ng mekanismc injcksi

elcktron mU;lh

tcrhambat oleh knnya en&ctahuan mcngcao

srul.tur tenaga pikmcn-pikmen

fo

t

os

i

ntcsis :a

prose> tnnsfer tcnagn

p

adt LH2. • Paer mi mcmbahas mengcnai

siC

at�sifat O'His pikmcn·ptlncn foto�inte�JS dan tnnsfer tenJga no

p

il.me

n

-

p

ilmen fotsontsis pada I 112

Sccam

spc

s

ifi

k

� ciSICI\SI tnn>fer antara Car

ke

OChl ada erial fotsintsis <tr �photroit stain 2.4 I a

k

nn

d1pelapn

men&&unakan

spe�tros.opi scrap

n tl.souso lluo�nsi. Mula�mulo

kara.tcnstik �pektrum

serap

pimen-pt.men mnom

er

i

�

OChl dan Car dipan kemudin

sektrum

scrap Lll2 yao

t

u

sistim ontegsi Car-OChl-p<tcon dibahas

Akhtma se�uum

Oensi cksitasi

p

ada I 112

akan ditampilkan dan dondonkan untul. hui cflsicst rgi

trnsfer

r

p

i�

me

n ada L2 terscbut.

EKSPERIMENTAL

-•rcpMasl

Sarnel

Untuk menyclodoki

s

iatsofat ots pil.mcn

pikmcn ftosintesis

pada Rhodcbacter sphaeroides 2.4.1, kmi mela.ukan dc�omosisi mcm-an untu� melakukan csta�i piknten Car sphcroidenc, OChl dan "t<

m

t•abungan l.omplcl.s

p

n<n-oten LH2. i Prosedur cktm�si Cr tciJh

dilapor

k

an caa detail (f'ujio ct al, 203). Sccarn

s

ingl.a� shcroidee diek t. di s

e

l odobacter sphaer01dt

s

c

ra

in 2.4.1, dan dimumikan denan mcn&&unakan kromatografi kolon alumina dan

si

lika

gel diJanjutkan dengan

derclan reknsralisasi pad3 n·hexac untuk mcmisahkan

all-trans

dan 15-cu ll_rotenoid. Pada peroban oni doguna.an ol-ans scroc 1-cis �pheroidcne cida

k

dtpa..a

i

karcna dian!,ap \cbagai produk dcnda'' yattu tt\tl rsomcr�s• u/-rns clama

preparasi

l'adJ

p!ngu..uran

�pektrum

-rap, nl·.JO� s

p

h

c

r01dem: dtlanu..an

(3)

Seminar Nadonal Efhlentl _&Konsevasl Enervl FUERGI2-S

ISSN 1907-006.! Serna rang, 12 Oc.cmbcr 2005

AChl diekrak dan sci cr

•pharos strain R. 261 Sci mula-mula d•lcnn;k•n dengan

resh W

�I yang Ieiah kcring dilnru1kan pad� MeOII dennn lamahan 'edikit sodiun-L-askorbat. l..aruuw cersebut di WIIrjllge pada pulann 5000 rpm sclnmn 5 mcnil dnll pada suhu 44C. L.angkah ini bertujuan untuk memisahkan supematan d..n p3datan lain yang tid.tk crguna. Sucmatan ini dievaporsi aa

ccpal menggunnkan aspir:lor n din lcm.,li dengan aclon Pemumionnt dilakukan tl:nran mencrapkan koom t.e. Pdl pcngukum spcum scrap, DChl dilaru1kan pada

a�lon. Prepnrasi LH2 meng•kuli dur sepcni padn publikasi scclumnya (Cogdell e1 al, 1983; !vans c1 al, 1988) dcngan pcrsiopan akhir yang dimodiliknsi. Pada pcuobaan ini, persinpan okhir Lll2 dilakukan dengan mcnsuspensikan Lll2 pada pen)lngga 20 mM Tri-fiCL (pll 8) yang mngandung 0.2% sucre onchcolate (SMC).

Sc�l rskop i

Ssun:m oprik untu� mcngukur sektrum 'crap lcrdiri i: (I) sumbcr chaya onlinu ai lampu Xenon (Xe),

(2)

monokomalr ganda cbas abcrnsi (JUSCO 25D) y•ng d•lcngknpi dengan

k1�i 1200 gocsa/mm, dan (3) pholomulliplicr

(PMT) sebagai dcleklor. Oerkas culmya dari lampu

Xc dcngan diameter ckitar 8 nun mula-rnula tlicjajar�nn dcngan mcngunakan sepasang ccrmm :tluminium dan dllewat.an pa kuvet 1mplc dcngan anjang linln optis 10 m \erku l kemudian difokskan cnn mngunakn euah e' pada ch elcbr 0.1 nun yang tcrletak didcpan tnonokromator ganda. Sck1rum dipiahkan olch monokroma1or ganda �chingga dislrubusi inlensilasnya dapnl diukur

dcngan mensgunakan PMT. Rc.whL�i yang dapat

dicnpai dcngan sistem ini adaloh kung dari I

nm. Pcngukuran nilai scnpan sebngni fungsi ria. gclombang

A(}

dil�u�nn dcngan me1ode sndtd yaitu A(t) =

log(/(t)//0(t)).

d1mona I,J.) alah inlcnSII> yng drkur uniUk lu-.1 bcrisi elaru1 scdangkan

(A)

adalah mtensis yang diukur untu.. kuvet trisi pilmen dan elarul.

Spek1rum nuorcscn>i cksiln>i l12 diulur

dengan susunan op1ik yang 1crdiri dnri (I) lanpu Xc �cbagai sumber cahaya kontinu.

(2)

.scbuah n1onokromator tunggal, (J) scbuah monokromator ganda, dan (4) dua buoh PM 1 (PM II dn PMT2). Mula-mula ers cahaya dari Jampu Xe

dofo�uskan di denn onoromator menggunaluon scbwh ea kolima1or MonoUoma1or m1 l>crlun•i unluk memilih nak gclombang cril (mookui..) yang dun,m..an (variabcl). Riak. Ctlomban; 1erp1lih kemudian dreeah menJadi dua b:.ginn (crbandingan •ntcnliiU)� adalah 1·1) Bitginn :rtama diarahk<�n pada PMTI. PM n ini h.•• fung,• unruk mcngkal•bnl)i _{juml:1h foton p:1da}

r> lcrpilih. £lagian kedua d•foku•hn J. ..uvec s1hnder erdiamtcr ) mm yang

erisi

_3mt untuk mcnyediakan cnergi pada protcs ek!1taU pikmen. Bcrkas kcdua ini disebut :ras eksilasi. Ses;.•at sc1elah eksitasi, pikmcn folsiruesis _n�an mcnghasilkun cmisi bcrupa Ouorc.cnsi. O::ns tluorcscnsi selanjutnya dikumpulkan dcngan mcngguna..an sebuah tcnsa ..ohmJtf )..1! d1ema1kan pada h tegak lus lcrhacbp

i

erkas clsilasi n difokskan ada sill r01 mm di depnn onkromOior 41 Mono.nmtor ganda di et c- ccir pa �cluJran rial gelombang 850 nm )'.tng diJ�f dcngan PMT2. Alasan pemilihon rial ;olomng pado 850 nn akan dijelaskan kcnudion (••!, tjr11).

IIASIL I>AN \EMOAHASAN

Scklrum �rap lakloriol..lorom

Spcrum ap i BChl pa ptlrul lll

drlnJUI.Un poda Gamar I a Scklrum ini tn i liga b3&in utama yauu dua pn:. �rapan II padn al gclombang sckilar 357 nm yang �ia disebul plio Sorel,

scklnun

•crap IO)am sek11ar 769 nrn y.uog biasa disebul pila Q,. don saiU _p11n ,cropan intcnnelim yang muncul p.1da rik gclombnng 577 nm yang dikcn"l dengan pim Q, Nanlpak bahwa BChl soja "'""" 1ido� efisin dalam �erupan focon pada rcnt . mg c;Jiuya amt\ n 400 700 m �atcna "ropan cl'tll•")' jsu lcrjodi a pil uhra•iolcl (UV) c1 o on o mch dcka1

,., ,.,

OlS > 0 O ·- 0 '� ' � 020

'

01� 010

o. Oy

0�

0>'G

Gambor I (a) Seltrum serap Qnomri� l'

pada pclaru1 a<elon. (b) D1agam

lll!\k>l·llagI

tcnilga 'ilng d1perolch dan .lat.a .Cp�trull �c1. Gari� dcngan tanda pnnah kc .un� mcnunjukkan muu,i�i-lntmi�i yang tcrlibat.

Spcklnun pada VambJr '1 th l!

berhubun�an denan lranSISI clelr001l n

lmg.al

dlr G

ground

SWi) .: unH-IIntll t:naJ ch1t•ui singe1 BChl_ T-n\1\Hrans•• �S l�rh31 3llah ( f -.

�.

G -Q,. (, • t

Tin.�:U-IIn�k:u cncrgi s•nglcl BChJ lln traOSlP ltan�tll tc\ebul dapat d•gambar..an b:rd:l\3rk:ll d,lta .e�trurn oer1p <.hill ditUilJUU.;m p.ul.• iam' I h Oleh karen a tram•>• lrJnSI\1 tcrsclll

(4)

1t•l11r Maslo1al Efhlensl

&

Kon1ervad

En•r•l

UUGI00S

Sena

ran�. 12 Osember 2005

ISSN 1907-0063

ln cm s (ticaly t)

dan

Jt-tinl tenaga yang terlibat adalah tingkal a singlet maka transisi bali� (deexitalin)

a

n di

o

lln

a

o1is. Tssi

balik ini teljadi melalui proses Ouoresensi.

Sptktrum crap Karoteooid

11r . ur olekul r

01ee.

Gis-garis runggal pada b>ckbone menunjukkan

an

op gl n (C-C) serdngkan

s a kn ikan angkap kan (C=C). Jmlah i<aan

nka

p enun pada oie l n =

I

0 (lhat nomoran

kaun p).

s r yang memnruk 2 pada

ftsintehl< bakteria hbr <phas an 2.4.1 adalah spheroidne. Spheroidene alh r ngn jumlah n

np n

uun

n • 10. Bia karateristik

s

pekt

u

m

dilcnkan

olch jumlah aao rangkap n. Scara

umm um si n rger h

meralt keta n e

mb

ah. Stn•ktur molckul d. ditunjukkan

a

Gamr 2.

) _{b) 0 35}

'OI � 0.25

l

00 . _O.t5

0.10

r 3. (a)

m sp

er

i

k r

spheroideoe ada elt n-heoe.

b)

Oiagnm

tinat-tingkat

a

yng diroleh dari

>a

.m .

Garis deoan

ta h

ke atas

menunjukkan ransisi-transisi yang terliba. T

i

n

t

ga 2

1

A,; s horisontal putus

)

jua ditamp

i

lkan eagai ding.

Swm

sp

sphcroidee yang diln pada elut -e dirunjukan ada Gambar Ja. aa sekrum serap menunjukkan bahwa spheroidene emil iki ern eekt if ado riak gelomang 400 - 500 nm. Serapan itu memiliki

uktur on pukk

nyata

a

ria� gclombang 483. 452 dan 427 nm.

Rantai Car (lihat Gambar 2) kiru-kim

emiliki

siri c.

(r t al. 1953. Calis el

al. 1956), yang mcnghasilkan oingkat-tongkat

oenaga singlet yang dapao _{diklasifikasikan} kc dalom kelompok k1

A;. 1'8;. m1 A1'

dan n'B,'. Disini supcrskrip 'I' di&un3kan untuk mcnandni kadan-kcadaan single!; • dan - adalah nda

Pariscr ang menunjukkan simetri konfigursi

elektronik; g (gemde) dan u (uncerade) masing·

msing mcnyatakan arits eap n njil dari

fungsi gclombang total; k, /, m dan n menandakan

deretan kan-keadaan clcktronik yang memiliki simeri yang ma i cgi tcrenah ke yang Jebih tinggi (perhntikan bahwa disini n berbeda dcngan simbol yang dipakai untuk menyatakan

jumlah ikatan

n

gk_apn yang euan

p_adu rantai

Cr). Jika

ransisi optis foton tnggal

mulai ri _tt

I 'AI

_{maka tingkat-tingkat}

m1 A1'

dan n'B.' diklasifikasn ebagai kan keadan yang 'diperolekan secarJ optik'. sdangkan

tinat-tinao

k'A;,

I'B;

diklasifikasikan sebaai kadaan-kcadaan 'dilrang sra optis' (Pariser et al, 1953, Colis ct al, 1956). Un tingatt a r muta' dari kcadaan dasar ke tin<at yang lebih tinggi telab terdokumentsi dengan baik yailu:

I

'AI (Ground) < 2

1A;

<

I'B;.

Jadi trasisi

I

'A;

� 2'A; adalah dilarang secam optis scdankan

Si

si

I

1

--

I

1 8; adalah dierbolcbkan

ll

optis. Transisi

11AI -

11S.'melibatkan foton dcngan ri>k gclombang cahay• tampak. Jadi speum

p

r ang ditunjuklan pada Gam bar Ja tidak lain ada lab transisi

I

1

A;

-I

10'.

Sr scrap yang mcmiliki puncak

k tajam da _{483, 452} n 27 m

berhubungan en tinkat-ti\gt energi

vibrsional (v) dari kan elektronik I 18' _ k n pada 483 m berhun dengan

tmnsisi I

'A; ("')- I 18,'

('O);

452 nm untuk

nsisi I'A; (.)) - I

•o; (-I); n

427 nm untuk

I 1 A;

())

-

I 18,

• ('2). Trnsisi-nsisi

terbut ditunjukkan pada Gnbar lb.

l

tea

2'A;

"&

ma tsisi op1is

dari keadaan r

I

A;

adalah terlang

sebetulnya teh diamati keeannya dcn•

menn enik sektrskopi proil rnansi

Raman (Furuichi ct al, 200). Untuk spheroidene didati ha tin

a

t tenaga

21Af

t_erlk di awah tingkat tcaa

I 18,

.

egai

erbnding

a

n, tingka

t

tennga

2' A"

ditunjukkan

ju_{g a pada}_Gam_arJb (garis putus-putus)

(5)

Seminar Nadonal

fhlentl

. Kontervul Enervt FISEGI 05

ISSN 1907-0063 Serna ran, 12 Desember 2005

Scklrum Serap LH2

0.6

' ' ..

0.0

��0��0��0��

Rak gOmg (>)

Gambar 4. Scm erap L2 ada coyangga 20 m� Tris-HCI, pH 8. Puncak-punak serapan

Car dan 8Chl er ka rah merah jika

dibandincan dengan serapan

en g

ama

pada pclarut non-polar. P=hnya pueak Bhl

Q1 mjadi 880 dan B850 Q, disebaban

karena BChl membentuk dua kclompok cincin

agrigat berbeda, masing·masing deogan 8 dan I� BChl.

Spektmm scrap tU ditunjukkan pada

Gambar 4. Namak bahwa spcktrum LH2 merupakan hasil komposisi serapan Car dan BChl.

Dilihat dai strukM dan lclak dari kelompok

puncak yang mucul pada sisi scm dcngan riak

gelombang pcndck dapat dikeahui bahwa

kelomok puncak in• erasal dari Car. Puncak

pada 511, 478 dan 451 n ut-tumt adalah

ansisi Car

11A$ (=O)-

11B,'

(O, 11A&. (O)

-

11B,' ('1),

dan 11A1'

(O) - 11B,' (2).

·

Puncak kecil yang muncul pada 589 m erasal

i srapan pita Q, 8Chl. Dua puncak tajn pada

799 dan 847 nm brasa1 i seraan pita Q, 8Chl.

Pcmisahan pita Q, meojadi dua pita mnunjukan

bahwa spcktrum itu al dari dua kelompok

arigat 8Ch1 yang berbeda. 2 hodobacter

sphaeroides diduga _m1np dengan LH2

pirilum

molischianum ang terentuk i dua macam cincin arigat masing-masing

terbentuk dari 8 n

16

OChl. Pada Rhoospirilum

mo/ishianum.

canctn aigat dcngan 8 bakteriokoloril menghasilkan · serapan Q, pada riak gelombang sekiar 800 nm sedangan cincin

agrigat

16

BChl mcnghsilkan srapan ada riak

gelombang 850 nm (2). nn demikian dapat

diduga bahwa pita serapan yng muncul pada riak

gelombang 799 nm dan 847 nm pada LH2

Rhodobacter spltoeroids ain 2.4. I adalah

serapan _{Or dcngan agrigat yang berbeda. Tingkat}

tenaga yang bcrsesuaian dengan serapan Q1 pada LH2 masing masing disebut 0800 dan 3850 (simbol B untuk BChl dan angka 800 dan 850 ensal dai puncak ik gelombang scrap). Perlu

dicrhatikan bahwa spektrum serap Car dan BChl

a si.tematis bergeser ke arah riak gelombang

merah jika diandingkan dcngan scktrum masing.

masing pikmen pada clarut non-olar. >tlt scpcrti Tris-HCI yang digunakan seagai pell

LH2 ini adalah clarut olar scdangkan aseton n

n-hcxanc adalah pelarut-clarut non-polar. lni menunjukkan bahwa lingkungan temat pikmen. pikmen itu dilan1tkan mempcngaruhi lclak relatif tingkat-tingkat tenaga eksitaSi vibronik (vibrasi· elektronik). Ineraksi anlara pikmcn dan peut tclah didiskusikan scara seksama pada penelitian

lain (Christensen,

1999).

!

·�

" c

w

0.35 -Soret

0.30

Absorpsi Flufestnsl

-uo---0.0

Car BChl

Gnbar 5. Diaam lingkat-lingkat tenaga Car dan 8Chl pada LH2. T menyatakan ncrgi Sfer dan IC mcnyatakan konvesi intnal renaga·tenaga singlet pada energi eksiasi tingi ke yang lebih rendah.

Skema tingkat-tingkat tenaga r dan BCbl

pada LH2 bern data spektnlm serapnya

ditu.njukan ada Gam bar 5.

Energi Transfer Car-ke-BChl Pada LIJ2

Dari Gambar 5 terlihat hwa lingkat tcna

r 1

1B

'

berada di alas tingkat tenaga Q, n

tingkat tenaga Car 21A,· berada di atas lin:t tcnaga BChl 3800 dan 3850 Q,. Secara encrtik dapat diharapkan bahwa tcnaga cksitasi singlet Cat

I _{'B,' dapat dialihkan pada OChl 3850 Q, melalui}

dua jalur yaitu I

1B.' -

Q, - Q, dan

I

',,'-2'A;-Q,.

Untuk menyelidiki apakah energi transfer Cat· ke-BChl dapal terjadi maka dilakukan pengukl

spekrum nuoresensi pada beragai eegi foton eksitasi. Pada pengukun ini, Car dieksitasiln pada tinkat tenaga

11 B.'

mnggunakan caya monokromatik yang riak gelombangnya dapat ditala secara sistematis dari 400

-

550 mn.

Flourcnsi diamati pada panjang gclombang 8·18 nm yaitu pada puncak seaan 6Chl B850 Q, Dengan cara ini. folon dapat diemisikan dalam bentuk lluorescnsi olch B850 _0,hanya jika ada

(6)

.,_

Na•lonal Efhlentl

..

Konte.tl Enervl

fU!RGI 2S

ISSN 1907-0063 Semarang, 12 D�stmb�r 2005

s.-egi dari Car. Tk ada ton yang

<reonansi dcn_{gan tingkat tenaga pada O}_C_hl

_1.0

\ ...

�

=��

� :· ::

)) ,

. _{. .} ...

::

i :

: �

:

�

: � :

. . ..

./ ..

. _.

��···

·-.

�0.0

��7�00�

Rlk eg (n)

mr 6. Prbandingan serum p LH2

s -puts) dengan sektrum lluoresensi

eksitsi dii"f Car s

al.

Kda

um teebut dinormalisasi pada sempan Q,.

Gr 6 memperlihatkan spektrun

nuocnsi eksisi (lihat garis eal) yong diamoti

a ria< gelombang 847 nm. Se.ba gai perbandingan, seum serap LH2 dirunjuUan

kcmali pada ambar yang sama (garis putus

utus). Namok bahwa sektrum lluoensi

esitasi enyeupai ektrum rap r.

Untuk daat menentukan otal energi sr

a spen fluorsensi eksitasi diukur pada ng 40 -650 nm yaitu m eneup rntng

n ar dan BChl Q,. Jia seluruh cnergi Q,

ditnser e Q, (hal ini di<an a Q, tidak mngalami lluorensi. Data engukuran

tidal< diampilkan) maka normalisasi m

eksitasi flusnsi temadap serapan dapot

dilakukan nm menyn tingi sektrum Q,

i kda sektrum scrap n fluoresensi eksitasi.

enan

m ,

egi csfr W Car-k�Chl

at ditisi dengan membandingkan tingi

rcalif innsis crp dan Osi eksitasi a ria< gelombang disekitar serapan Car. Oengan

mtde itu,

k ha

eissi energi sfer

Car·k�BChl dapat berbeda, terganrung tingkat vnk r g dti

j

i _au.Jika r dei ksitasin

pa rik gelornbong 5 II nm didapati bahwa

egi nsfer total i tingkat tenaa vibronik

11B.'

(xO)

menuju Q, adalah sebesar 89o yaitu

��tae tinggi pucak flunsi eksitasi

tcrttadap puncak scrap pada riak _{�elombang yong}

a. Tni

t

inat vibrnik I

B'

yng lebih tinggi akan men

h

siln total energi nnsfer

dnm eisinsi yang lebih rendah. Hal ini dapat dilihat dari eandinan tinggi ueak-punak

Onsi eksitasi terhadap serapan yang mcnjadi scmakin keeil pada tingkat vibroni� Cr ang lebih

tingi (v = I. 2 dan 3).

KSIMPULAN

Kombinasi Car dan BCh I dalam membentuk Lll2 di_aati emerikan eaan efektif disekiar :iak selombang eahaya tampak 400 - 900 nm.

Pada Lll2. n yang dsep okh kateoid

ditransfer pada BChl dalam bentuknya encrgi eksitasi singt nn efSiesi meapai 89%, tergantung tingkat vibronik karotenoid yang tfat. M_enise tnsfer tenaga pada LH2 masih erlu dipelajari lebih lanjut dengan menggunakan sesopi uhraceat namun diduga bahwa ransfer tenaga eksitasi Car-ke-BChl

tejadi elalui dua jalur yaitu: (i) tingkat tenaga

donor 11B

,

• karotenoid menuju tingkat tenaga

akseptr Q. baktrioklofil n (ii) tingkat ena donor 2'A; rotenoid menuju ting�at tenaga

aor Q, ioklorofil.

OATAR PUTAKA

ls P.R., tt T. W. and Albrecht . C., (1983)

"Penurbation selction rules for _multiphtr

elnic sopy of neutal ahemant hydrocarbons", J. m . 18, hal. 16-22.

Chen X. -H ..

Zg

., Weng Y. X., Du . C.

Ve M.-P., Yamh G. -Z., Fujii R., Rondonuu F.

S., Koyaa V, Wu Y. S. d J. -P. hn. (2005), "Protein structural demation inducd

lie shoncning of photonhetic bacteria

light-harvsting omplex LH2 excited smte", s. Jol 88, . 42624273.

Chistensen . L., (1999) "The electronic states of Ctenois", ditd by Frank H. A., Yung A. J.,

Briton G. and Cogdell, . J.) Avancs in

Phtthuis, e

tmsy

f

Carotenois, Kluwer Acad. Pres, New York. Chater 8, hal. 137-157.

Cogdell R. J., Dunt 1., Valentne J., Lindsay J. G.

and Scmidt K., (1983), Me iolation d artial

cteltion of the light-barvcsting pigment protein complement of Rhdopseudomos acidophila", Biochem ct Biop$. At. 722, hal.

427-435.

Ens M. 0., Cogdell R. J. and Briton G .. (1988) "Detennination of the bacterichlorophyll: C3rOtenoid ratio of the B890 antenna complex of

Rhdospirillum unn nnd the 0800.850

cmplex of Rhodor phaeoides". Blochem. et

8/opy.r .. A. 935, hal. 292-298.

Fujii R., lnaba T .. Wae Y .. Koa V. and

Zhang J. -P .. (2003), "Two difeent pathways of

intenal cnsion in t(s depeding on

the length of onjugatd chain", wm.

Ps. Lett.

369. hal. 165-172.

l'uruichi K .. Sashima T. and Koy1ma V .. (2002),

"The first detection of the JAg state in o•s

using resonance . Raman excitation profiles".

(7)

Seminar

National Efhtontl

c

Konsovad Ener•l

FISERGIOS

Kepke J .• Hu X .• Mnke C .• Schulten K. d

Michel H .•

(16).

e yal tructure of te

light-sting II _(8&.&50) _m

dospirillum mo!ischianum', tructure S, haL

581-597.

O'Rean, G. and Gratel M.,

( 1991

)

,

"A lowst. high eficiency olar cell d uon dy· sensititcd colloidal Ti, films�. Nate

353,

hal. 737-740.

i< . d rr R. G.,

(1953.

"A mi·

empal

y

of lhe eniC sa d

electrnc Sre of emplex unad

molecues�, J. , s. 3, hal. 447t. Xiang J .• Rondonuwu F. S., �itani Y., Fujii ,

Watanabe Y. and Koyama Y., (205),

"Mchanism of elcOn injection rom etinoic

cid nd ctenoic is to Ti01 nnoparticls

and chrg:' mbination via T1 te s tmd y supid to mind

time-rsold

in

_eo:

e

n c

njun nh�,

.

m 8 19, a. 1766-17077.

ISSN 1907-003 Scm a ang, 12 Oesember 25