1.
Jelaskan apakah ada perbedaan kandungan pati pada daun terbuka dan daun tertutup, beri alasan!
Jawab
:
Kandungan pati pada daun terbuka dan daun tertutup memiliki perbedaan, yaitu pada daun terbuka terdapat kandungan pati dan pada daun tertutup tidak terdapat kandungan pati. Pati atau amilum merupakan salah satu hasil dari proses fotosintesis, yang berarti pada bagian daun yang terkena cahaya caha ya matahari terjadi te rjadi proses fotosintesis, sedangkan pada daun yang tidak terkena cahaya matahari tidak terjadi proses fotosintesis. Pada proses fotosintesis dibutuhkan cahaya matahari dan klorofil, apabila tidak ada cahaya matahari yang diserap oleh klorofil maka fotosintesis tidak akan terjadi dan amilum pun tidak akan terbentuk. Hal inilah yang akan menyebabkan tidak adanya warna ungu (mengindikasikan adanya amilum) pada daun yang ditutupi oleh aluminium foil. Sedangkan pada daun terbuka, pada saat daun diberi perlakuan terjadi perubahan warna menjadi biru kehitaman (ungu) yang mengindikasikan adanya pati pada daun tersebut.
2.
Jelaskan apa fungsi larutan lugol pada percobaan ini?
Jawab : Pada percobaan ini larutan lugol digunakan sebagai tes indikator yang bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya pati/amilum pada daun.
3. Carilah literatur tentang daur harian kandungan pati pada tumbuhan!
Jawab
:
Akumulasi bahan makanan cadangan dalam berbagai organ tumbuhan merupakan aktivitas tumbuhan yang sangat nyata. Pada tumbuhan semusim, bahan makanan terkumpul dalam biji, tetapi pada tanaman tahunan bahan makanan tersimpan juga dalam organ-organ lainnya. Tentunya bahan makanan simpanan ini dapat berakumulasi hanya jika fotosintesis telah berlangsung. Selama proses fotosintesis pembentukan karbohidrat sepanjang siang hari akan lebih cepat daripada pengangkutannya oleh respirasi dan translokasi,
sehingga ada akumulasi dalam bentuk pati. Oleh kerana itu akan terjadi penyimpanan hasil pati yang mungkin banyak dalam kloroplas selama sehari penuh. Pada malam hari, jika fotosintesis berhenti, respirasi dan translokasi karbohidrat berjalan terus, sehingga kandungan pati dalam daun berkurang sepanjang malam sampai tinggal sedikit atau habis sama sekali pada pagi hari. Menurut Klepper (1991) tunas mengalami peningkatan karbohidrat pada siang dan malam hari, sedangkan akar berat keringnya meningkat pada siang hari dan menurun kembali berat keringnya pada malam hari. Hal ini menunjukkan bahwa suplai karbohidrat ke akar pada malam hari terbatas. Proses fotosintesis akan menghasilkan karbohidrat, terutama glukosa. Diantara berbagai karbohidrat yang penting yang dapat dibentuk oleh tumbuhan dari glukosa adalah selulosa, sukrosa dan pati/amilum. Amilum didalam tumbuhan banyak tersimpan dalam akar, umbi ataupun biji-bijian. Butir-butir amilum itu sebenarnya semula terdapat di dalam kloroplas daun sebagai hasil fotosintesis. Pada kebanyakan tumbuhan dikotil juga monokotil, pati mulai terkumpul pada daun segera setelah terjadi proses fotosintesis yang berjalan cepat, sehingga pada tanaman dikotil mempunyai daun pati sedangkan daun monokotil mempunyai daun gula. Karbohidrat yang terbentuk pada tumbuhan dalam bentuk pati atau amilum. Pembentukan amilum pada umumnya berlangsung melalui proses yang sama secara berulang-ulang dengan menggunakan glukosa dari gula nukleosida yang mirip UDPG yang disebut sebagai Adenosin Difosfat (ADPG). Pembentukan pati terjadi melaui suatu proses yang melibatkan sumbangan berulang unit glukosa dari gula nukleotida serupa dengan UDPG yang disebut adenosin difosfoglukosa, ADPG. Pembentukan ADPG berlangsung dengan menggunakan ATP dan glukosa-1-fosfat di kloroplas dan plastid. Molekul amilosa yang sedang tumbuh dengan unit glukosa yang mempunyai gugus reaksi C-4 pada ujungnya, bergabung dengan C-1 glukosa yang ditambahkan dari ADPG. Pati sintetase, yang mengkatalisis reaksi tersebut diaktifkan oleh K+. Cabang pada amilopektin antara C-6 pada rantai utama dan C-1 pada rantai cabang dibentuk oleh berbagai isoenzim dari beberapa enzim yang secara ringkas
disebut enzim percabangan atau enzim Q. Tingkat cahaya yang tinggi dan siang hari yang panjang, menguntungkan fotosintesis dan translokasi karbohidrat. Sehingga menyebabkan penimbunan satu atau lebih butir pati di kloroplas dan penyimpanan pati di amiloplas. Pembentukan pati di kloroplas diuntungkan oleh cahaya terang, sebab enzim yang membentuk ADPG secara alosetrik diaktifkan oleh 3-PGA dan dihambat secara alosetrik Pi (Preiss). Kandungan 3-PGA agak meningkat saat terang sewaktu penambahan CO2 terjadi, tapi kandungan Pi agak turun karena ditambah ADP untuk membentuk ATP selama fosforilasi fotosintesis. Pati yang merupakan simpanan energi di dalam sel-sel tumbuhan ini berbentuk butiran-butiran kecil mikroskopik dengan berdiameter berkisar antara 5-50 nm. Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan merupakan karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. Pati terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, danumbi-umbian. Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain, Dalam daun terdapat amilum (polisakarida) yang merupakan hasil proses fotosintesis (Dwidjoseputro, 1990). Hal ini dibuktikan bahwa pada daun kontrol berwarna bercak-bercak ungu rata pada seluruh daunnya sedangkan pada daun yang diberi perlakuan yaitu bagian tengah daun ditutup dengan aluminium foil, pada bagian tertutup ini berwarna hijau muda dan hampir tidak berwarna. Warna ungu muncul saat daun ditetesi dengan larutan I-KI yang dibentuk oleh ikatan antara amilum yang mampu mengikat iodium sehingga menghasilkan warna ungu. Bagian daun yang tertutupi dengan aluminium foil tidak mampu menyerap cahaya sehingga tidak terjadi fotosintesis menyebabkan amilum tidak terbentuk (Loveless, 1987). Karbohidrat utama yang disimpan pada sebagian besar tumbuhan adalah pati dan selulosa. Pati atau amilum banyak terdapat pada kloroplas daun, yang merupakan tempat proses fotosintesis. Karbohidrat tersimpan dalam bentuk amiloplas, yang terbentuk sebagai hasil translokasi sukrosa atau karbohirat lain dari daun. Jumlah pati pada bagian jaringan bergantung pada banyaknya faktor
genetik dan lingkungan serta lama cahaya. Pati terbentuk pada siang hari ketika fotosintesis melebihi laju gabungan antara respirasi dan translokasi, kemudian hilang pada waktu malam melalui kedua proses tersebut (Dwidjoseputro, 1990). Pengangkutan amilum dari sel ke sel adalah dalam bentuk gula karena gula larut dalam air. Reaksi iodium dengan amilum menimbulkan warna biru kehitamhitaman. Amilum terdiri atas 2 bagian, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa lebih mudah larut dalam air. Untuk mengetahui adanya karbohidrat dalam tanaman dapat dilakukan suatu pengujian. Menurut Tjitrosomo (1985), bahwa akumulasi pati dalam daun sebagai cadangan sementara mudah diperlihatkan. Proses pembentukan amilum melalui fotosintesis adalah sebagai berikut: 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 CO2 + Energi Menurut Salisbury and Ross (1992) amilum terbentuk dari hasil fotosintesis. Pada proses fotosintesis dibutuhkan cahaya matahari dan klorofil, apabila tidak ada cahaya matahari yang diserap oleh klorofil maka fotosintesis tidak akan terjadi dan amilum pun tidak akan terbentuk. Hal inilah yang akan menyebabkan tidak adanya warna ungu (mengindikasikan adanya amilum) pada daun yang ditutupi oleh aluminium foil. Proses pembentukan amilum menurut Borner dan Varner (1976) yaitu:
Pertama-tama melalui reaksi antara sukrosa dengan air sehingga terbentuk fruktosa ADP UDP Sukrosa + H2O Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP + Fruktosa (s) (I) (s) (s)
Fruktosa yang dihasilkan dari hidrolisis sukrosa tadi akan mengalami interkonversi menjadi Glukosa-1P. Selanjutnya glukosa-1P akan mengalami dua jalur reaki yang berbeda. Jalur pertama yaitu Glukosa-1P bereaksi dengan ATP atau UTP menghasilkan Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP. Jalur ke dua yaitu glukosa-1P akan bereaksi dengan enzim fosforilase dan berunah menjadi amilum. Fruktosa Glukosa-1P Glukosa-1P + ATP atau UTP Glukosa-ADP atau Glukosa UDP
Glukosa-1P + Fosforilase Amilum
Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP yang dihasilkan bereaksi dengan enzim amilum sintetase dan berubah menjadi amilum. Glukosa-ADP atau Glukosa-UDP + Amilum sintetase Amilum
Menurut Hopkins (1995) amilum terdiri dari campuran amilosa dan amilopektin. Amilosa bereaksi dengan Iod (I) menghasilkan perubahan warna komplek merah ungu. Warna ini ditimbulkan oleh ikatan lemah diantara molekul pati/amilum dan Iod. Faktor – faktor
yang
mempengaruhi
pembentukan
amilum
menurut
Dwidjoseputro (1990) adalah:
Temperatur. Pada umumnya temperatur yang rendah memiliki pengaruh yang baik bagi
pengubahan amilum menjadi gula. Menurut Purvis dan Yelenosky (1983), sumber karbohidrat yang terdapat di dalam daun akan terkumpul di dalamnya pada saat tumbuhan berada pada kondisi dengan temperatur r endah.
Pengaruh air. Persediaan air yang agak berlebihan menambah kegiatan penyusunan amilum.
Konsentrasi ion-ion H+ Perubahan pH membawa perubahan kegiatan enzim. Ada beberapa enzim
yang bekerja berlawanan, jika lingkunganya mengalami perubahan pH.
Konsentrasi gula. Di dalam sel terdapat suatu keseimbangan antar gula dan persediaan amilum.
Pada malam hari, sebagian dari amilum ada yang diubah menjadi gula sekedar untuk menjaga ketetapan konsentrasinya. Tidak terbentuknya warna biru kehitaman pada daerah yang tidak terkena cahaya matahari menunjukkan bahwa daerah tersebut tidak mengalami fotosintesis. Cahaya merupakan faktor utama dalam proses fotosintesis dan jika tidak ada cahaya maka fotosintesis tidak dapat berlangsung. Intensitas cahaya yang tinggi terjadi pada siang hari yang panjang saat musim panas dapat menyebabkan terjadinya penimbunan satu atau lebih butir pati di kloroplas dan penyimpanan pati di amiloplas sebagai organ cadangan sel non-fotosintesis.
Jumlah pati yang disimpan atau dibentuk akan semakin meningkat dengan meningginya intensitas cahaya. Pati merupakan produk berlebih atau kelebihan produk dari fotosintesis (Taiz, 1995). Hopkins (1995), menyatakan bahwa pembentukan karbohidrat terjadi pada tempat dimana cahaya menyinari bagian yang hijau karena bagian tersebut mangandung klorofil. Kahadiran karbohidrat dapat diketahui dari Iodin-Amilum. Bagian daun yang tertutup ketas alumunium foil dan dikenai sinar matahari, maka setelah dimasukkan dalam alkohol panas dan aquades panas, kemudian ditetesi larutan iodin, maka bagian tersebut tidak akan terbentuk warna ungu, tetapi bagian yang tidak ditutupi nampak berwarna ungu. Dwijoseputro (1986), menggambarakan hubungan antara amilum dan I-KI dalam reaksi berikut: C5H8O4 + I – KI C5H8O4 + I5- + KI Menurut Salisbury dan Ross (1992) pembentukan pati atau amilum terjadi terutama melalui satu proses yang melibatkan sumbangan berulang unit glukosa dari gula nukleotida serupa dengan UDPG yang disebut adenosin difosfoglukosa (ADPG). Pembentukan ADPG berlangsung dengan menggunakan ATP dan glukosa 1-fosfat di kloroplas dan plastid lainnya. Reaksi berikut merangkum pembentukan pati dari ADPG : ADP + amilosa kecil (unit n-glukosa) → amilosa (lebih besar dengan unit n+1glukosa) + ADP.
Menurut Lakitan (2000) karbohidrat yang terbentuk pada tumbuhan dalam bentuk pati atau amilum. Pembentukan amilum pada umumnya berlangsung melalui proses yang sama secara berulang-ulang dengan menggunakan glukosa dari gula nukleosida yang mirip UDPG yang disebut sebagai Adenosin Difosfat (ADPG). Pembentukan ADPG berlangsung dalam kloroplas atau plastida lainnya menggunakan Atp dan glukosa-1-p : (n-glukosa) amilosa → (n+1 glukosa) amilosa ADPG → ADP
Pembentukan pati terjadi melaui suatu proses yang melibatkan sumbangan berulang unit glukosa dari gula nukleotida serupa dengan UDPG yang disebut adenosin difosfoglukosa, ADPG. Pembentukan ADPG berlangsung dengan menggunakan ATP dan glukosa-1-fosfat di kloroplas dan plastid. Molekul amilosa yang sedang tumbuh dengan unit glukosa yang mempunyai gugus reaksi C-4 pada ujungnya, bergabung dengan C-1 glukosa yang ditambahkan dari ADPG. Pati sintetase, yang mengkatalisis reaksi tersebut diaktifkan oleh K+. Cabang pada amilopektin antara C-6 pada rantai utama dan C-1 pada rantai cabang dibentuk oleh berbagai isoenzim dari beberapa enzim yang secara ringkas disebut enzim percabangan atau enzim Q. Tingkat cahaya yang tinggi dan siang hari yang panjang, menguntungkan fotosintesis dan translokasi karbohidrat. Sehingga menyebabkan penimbunan satu atau lebih butir pati di kloroplas dan penyimpanan pati di amiloplas. Pembentukan pati di kloroplas diuntungkan oleh cahaya terang, sebab enzim yang membentuk ADPG secara alosetrik diaktifkan oleh 3-PGA dan dihambat secara alosetrik Pi (Preiss). Kandungan 3-PGA agak meningkat saat terang sewaktu penambahan CO2 terjadi, tapi kandungan Pi agak turun karena ditambah ADP untuk membentuk ATP selama fosforilasi fotosintesis (Salisbury & Ross,1992). Tanaman jika pada bulan-bulan yang dingin, konsentrasi gula tinggi sedangkan kadar amilum menyusut, bulan-bulan panas keadaan itu berkebalikan. Persediaan air yang berlabihan menambah kegiatan penyusunan amilum. Perubahan pH membawa perubahan kegiatan enzim. pH 7 merupakan pH optimal untuk pembentukan gula, sedang gula akan terbentuk menjadi amilum jika pH sampai dibawan 7 (Kimball, 1989).
