Kunang-kunang termasuk dalam golongan Lampyridae, familia dalam ordo kumbang Coleoptera . Salah satu dari Genus Ptroptyx yang akan dijelaskan adalah Ptroptyx tener. Kunang-kunang adalah salah satu jenis serangga yang dapat mengeluarkan cahaya yang dikenal dengan istilah bioluminisensi. Pada kunang-kunang, kemampuan bioluminisensi, memiliki fungsi antara lain sebagai alat komunikasi, menarik perhatian pasangan, dan waspada terhadap predator.
Gambar 1 Bagian Abdomen Kunang-Kunang
Organ bioluminisensi yang ada pada kunang-kunang berada pada bagian atas ekor dan sisi yang yang mengenai sirip perut / abdomen. Kunang-kunang memiliki sel pemantul cahaya (fotosit) pada ruas abdomen ke 4 dan 5 yang mengandung banyak luciferin. senyawa luciferin bereaksi dengan adenosin triphosfat (ATP). senyawa luciferin menjadi aktif dengan bantuan enzim luciferase.Sebelum sampai ke mata kita, cahaya dari tubuh kunang-kunang mengalami refleksi dan refraksi. Dibawah ini adalah gambar dari bagian tubuh kunang-kunang yang masing masing memiliki kontribusi dalam mengurangi refleksi internal total yang dapat menyebabkan hilangnya foton sehingga dapat meningkatkan ekstraksi cahaya.
Lentera kunang-kunang terletak pada permukaan ventral abdomen di bawah kutikula Lentera ditemukan dalam segmen kedua dan ketiga dari perut. Tujuh substruktur diidentifikasi:(1)antena, (2) struktur kisi memanjang, (3) sisik, (4) dua dimensi kristal fotonik dalam kutikula, (5) celah antara kutikula dan photocytes, (6) membran pembungkus ruang photocytes, (7) photocytes, di mana reaksi bioluminescence berlangsung, terstruktur oleh akumulasi sebaran bola kecil, yang diidentifikasi sebagai peroksisom.(Reaksi cahaya luciferin-luciferase).
Di bawah ini merupakan proses mekanisme reaksi yang terjadi pada kunang-kunang :
Ganbar 3: Mekanisme Reaksi Kimia Pada Kunang-Kunang
Tahap pertama pembentukan senyawa luciferil adenalite (1) dengan cara penggabungan antara senyawa luciferin dan ATP. Tahap kedua merupakan tahap penentu reaksi, pada tahap ini terjadi reaksi antara luciferi adenilate (1) dengan oksigen menghasilkan senyawa aktif penghasil cahaya yaitu senyawa oxyluciferin (5). Namun sebelum terbentuk senyawa oxyluciferin, terbentuk terlebih dulu senyawa intermediet yaitu luciferin dioxetanon (4),untuk menjadi senyawa oxyluciferin, senyawa luciferin dioxetanon ini melepaskan CO2 sehingga terjadi eksitasi elektron dan melepaskan energi. Gambar dibawah ini adalah gambar proses eksitasi cahaya yang terjadi pada atom dioxietanon.
Gambar 6: Energi eksitasi
Energi eksitasi yang diinduksi dalam suatu molekul atau atom oleh suatu foton ditransmisikan dalam bentuk cahaya. Energi yang dibawa foton adalah sebagai berikut
Energi yang dilepaskan oleh senyawa luciferin dioxetanon selanjutnya di absorbsi oleh senyawa oxyluciferin yang kemudian akan dijadikan sebagai gemerlap cahaya kedap-kedip yang dikeluarkan oleh kunang-kunang. Warna cahaya yang dihasilkan oleh kunang-kunang berbeda-beda tergantung dari besarnya energi dan panjang gelombang yang dihasilkan, adapaun besarnya energi dan panjang gelombang yang dihasilkan pada proses pembentukan cahaya dipengaruhi oleh bentuk senyawa oxyluciferin. Jika senyawa oxyluciferin berbentuk keto, maka cahaya yang dihasilkan berwarna merah. Sementara itu jika senyawa oxyluciferin berbentuk enolate, cahaya yang dihasilkan berwarna hijau-kuning. Oxyluciferin bentuk keto dan enolate dapat terjadi dengan cara saling melepaskan dan menangkap H+ seperti pada gambar berikut :
Gambar 8 Tabel Panjang Gelombang Cahaya Tampak
Cahaya yang kita lihat dari kunang-kunang termasuk ke dalam gelombang elektromagnetik dan masuk dalam golongan cahaya tampak dengan kisaran energi yang dihasilkan sekitar 1,8-3,1 eV. Energi tersebut membentuk panjang gelombang dengan kisaran antara 0,4 nm – 0,7 nm. Cahaya kunang-kunang dapat berupa cahaya berwarna hijau, kuning, jingga, atau merah, yang dipengaruhi oleh panjang gelombang yang terbentuk yaitu sekitar 530 nm- 635 nm.
Terang dan redupnya gemerlap cahaya kedap-kedip dipengaruhi oleh gas NO yang dihasilkan oleh enzim NOS. Gas NO sebagai saklar pada sistem kedap-kedip cahaya yang dihasilkan kunang-kunang, gas NO imerupakan inhibitor dari penggunaan O2 pada mitokondria. Oksigen yang tidak digunakan dalam mitokondria akan diarahkan oleh gas NO menuju peroksisom, semakin banyak jumlah oksigen yang masuk ke peroksisom maka akan semakin terang cahaya yang dihasilkan kunang-kunang dan sebaliknya jika jumlah oksigen yang masuk ke peroksisom sedikit, maka cahaya yang dihasilkan kunang-kunang akan redup.
Perbedaan antara lampu kunang-kunang dan lampu biasa (lampu bohlam dan neon), serta lampu LED, antara lain:
a.Berdasarkan sumber energi, (1) Cahaya kunang-kunang berasal dari “Sinar Dingin” yang tidak mengandung ultraviolet maupun sinar inframerah; (2) Lampu biasa (Bohlam dan Neon): Cahayanya berasal dari perubahan energi listrik menjadi energi kalor dan cahaya; (3) Lampu LED: Cahayanya berasal dari perubahan energi listrik menjadi energi cahaya, tapi keluarannya bersifat “sinar dingin” tanpa mengandung sinar ultraviolet.
b.Berdasarkan efisiensi cahaya, (1) Kunang-kunang: Cahaya kunang-kunang sangat efisien, sampai 96%-100% energinya benar-benar diubah menjadi cahaya; (2) Lampu: Kurang efisien karena hanya berkisar 5%-15% dari energi listrik yang diubah menjadi cahaya. Namun, sisanya sebagian besar diubah menjadi energi panas; (3) Lampu LED: Lampu paling hemat energi (80%-90%) dibanding lampu lainnya, lampu LED 4 watt setara dengan lampu pijar (biasa) 25 watt, energi watt yang dipakai lebih kecil dianggap menghemat listrik hingga 1/5 dari biasanya.
Aplikasi eksitasi cahaya kunang-kunang melalui reaksi kimia dalam kehidupan sehari-sehari, misalnya pada: (1) Perangkat pendeteksi kuman mematikan untuk tempat pemandian umum dan industri makanan; (2) Glow stick atau light stick, memancarkan cahaya karena adanya reaksi antara 2 cairan kimia di sebut sebagai cyalume yang terdiri dari hydrogen peroxide dan fluorescent dye.
Disusun oleh Abdul Latip, S.Pd, Neneng Maryam S.Pd, Shelly Efwinda, S.Pd, Yuliana Sari, S.Pd
Rujukan :
Bay, Annick dkk. 2013. Improved light extraction in the bioluminescent lantern of a Photuris firefly (Lampyridae). Jurnal.
Bay, Annick dkk. 2009. Light extraction from the bioluminescent organs of fireflies. Jurnal
Sarvida, Meli dkk. 2013. Pengaruh Logam Berat Terhadap Sifat Fisis Pemancaran Cahaya dari Bioluminisensi Kunang-kunang (Pteroptyx tener). Jurnal
Anonim. 2009. ATP and Firefly Bioluminescence. USA: Carolina
Anonim. 2011. What is chemilluminescence. Diakses di www.scienceinschool.org
Trimmer, Barry dkk. Nitric Oxide and Firefly Flshing.Diakses di www.ase.tufts.edu/biology/firefly. TUFTS University
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
