LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN PIGMEN FOTOSINTESIS FOTOSINTESIS RIZKY YANUARISTA (1509 100 027) KELOMPOK VII JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011 Abstrak Praktikum pigmen fotosintesis ini bertujuan untuk memisahkan pigmen fotosintetik dengan metode kertas kromatografi. Metode kromatografi merupakan metode pemisahan warna berdasarkan afinitas pada fase diam dan fase bergerak. Prinsip dari metode kromatografi adalah perbedaan berat molekul. Pigmen fotosintetik yang dipisahkan adalah pigmen fotosintetik yang terdapat pada tiga macam daun dengan warna yang didominasi warna ungu, hijau dan kuning, yaitu warna hijau pada daun pepaya (Carica papaya), warna kuning pada daun puring warna kuning ( Codiaeum variegatum) dan warna ungu pada daun bayam merah ( Alternanthera amoena). Praktikum dilakukan dengan menggerus daun menggunakan mortar, lalu direndam dengan alcohol 70% dan dilakukan penyerapan larutan menggunakan kertas kromatografi. Hasil yang didapatkan adalah terpisahnya warna-warna pada yang menunjukkan ciri masing-masing pigmen fotosintesis pada kertas saring. Daun Carica papaya diduga mengandung pigmen klorofil a, klorofil b dan xantofil. Daun puring ( Codiaeum variegatum) yang berwarna kuning diduga mengandung pigmen warna xantofil atau karotenoid. Daun Alternanthera amoena diduga mengandung mengandung pigmen klorofil a, klorofil b, antosianin dan xantofil.
Kata kunci : Pigmen fotosintesis, kromatografi, klorofil. Abstract
Photosynthetic pigments lab aims to separate the photosynthetic pigments with paper chromatography method. Chromatographic method is based on the color separation method affinity to the stationary phase and mobile phase. The principle of chromatography is the difference in molecular weight. Photosynthetic pigments separated photosynthetic pigments contained in the three types of leaves with colors that dominated the color purple, green and yellow, green color on leaves Carica
papaya , the leaves yellow on yellow croton ( Codiaeum Codiaeum variegatum ) and the color purple in the leaves Alternanthera amoen . Practicum is done by pounding the leaves using a mortar, then soaked with the absorption of alcohol 70% and implement solutions using paper chromatography. The result is a color separation on the characteristics of each show photosynthetic pigments on filter paper. The result is a color separation on the characteristics of each show photosynthetic pigments on filter paper. Carica
papaya leaves suspected to contain the pigment chlorophyll a, b chlorophyll and Xantofil. Leaves of puring ( Codiaeum Codiaeum variegatum ) are suspected to contain a yellow pigment Xantofil or carotenoid.
Alternanthera amoen leaves suspected to contain contain pigment chlorophyll a, chlorophyll b, antosianin and Xantofil. Keyword : Photosynthetic pigments, Chromatographic, Chlorophyll.
PENDAHULUAN
karbondioksida
dan
air
diubah
menjadi
Fotosintesis adalah suatu proses yang
karbohidrat dan energi kimia (ATP dan NADPH)
hanya terjadi pada tumbuhan yang berklorofil
dengan bantuan energi matahari (dalam bentuk
dan bakteri fotosintetik, dimana pada proses ini
foton). Agar dapat menangkap cahaya matahari
tersebut diperlukan suatu pigmen fotosintesis
pada beberapa jenis bakteri (Darmawan dan
dengan panjang gelombang tertentu dapat
Baharsyah, 1983).
menyerap sinar matahari dengan panjang
Reaksi fotosintesis yang terjadi adalah sebagai
gelombang
berikut :
tertentu
pula.
Pigmen-pigmen
fotosintesis akan tereksitasi setelah menangkap
12 H2O + 6 CO 2 + cahaya C 6H12O6 (glukosa) + 6 O 2
energi foton matahari. Pada praktikum ini untuk
+ 6 H2O
memisahkan
pigmen
fotosintesis
dengan
(Dwijoseputro, 1990).
metode kertas kromatografi, yaitu suatu teknik pemisahan campuran berdasarkan perbedaan kecepatan
perambatan
komponen
dalam
medium tertentu. Tanaman yang digunakan dalam praktikum ini adalah daun pepaya ( Carica papaya) , , daun puring warna kuning ( Codiaeum
dan
variegatum)
daun
bayam
merah
( Alternanthera Alternanthera amoena). Permasalahan praktikum
yang
pigmen
dihadapi
fotosintesis
pada adalah
bagaimana memisahkan pigmen fotosintetik
Gambar 1. Proses Fotosintesis
dengan metode kertas kromatografi. Praktikum bertujuan
untuk
fotosintetis
pigmen
fotosintesis
memisahkan
dengan
metode
pigmen kertas
kromatografi.
perubahan karbon dioksida dan air menjadi karbohidrat dengan bantuan sinar matahari. Untuk dapat menangkap cahaya matahari tersebut diperlukan suatu pigmen fotosintesis dengan panjang gelombang tertentu dapat menyerap sinar matahari dengan panjang tertentu
pula.
Pigmen-pigmen
fotosintesis akan tereksitasi setelah menangkap energi foton matahari. Energi eksitasi akan untuk
reaksi
terang
yang
menghidrolisis air dan melepaskan oksigen ke udara. Selanjutnya pada reaksi gelap, energi hidrolisis
adalah reaksi terang, yang sangat bergantung terang
Fotosintesis merupakan suatu proses
digunakan
Tahap pertama dari sistem fotosintesis kepada ketersediaan sinar matahari. Reaksi
Fotosintesis
gelombang
Reaksi Terang/Fotolisis (Reaksi Hill)
digunakan
untuk
membentuk
karbohidrat. Pigmen-pigmen fotosintesis terdiri dari klorofil a, klorofil b dan karotenoid. Pada proses fotosintesis, terjadi penangkapan energi cahaya oleh zat hijau daun untuk pembentukan bahan organik. Fotosintesis hanya terjadi pada tanaman yang memiliki sel-sel hijau termasuk
merupakan
penggerak
bagi
reaksi
pengikatan CO2 dari udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid
yang
terdiri
dari
sistem
cahaya
(fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP + menjadi energi pembawa ATP dan NADPH (Mulia, 2007). Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuktumpuk tilakoid, maka disebut grana (Mulia, 2007). Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi
siklik
dan
fosforilasi
nonsiklik.
Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat
kepada
senyawa
organik
untuk
membentuk senyawa fosfat organik. Pada
Sementara itu pada saat yang bersamaan
reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya,
menerima H+ sehingga terbentuk NADPH2
fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi (Mulia,
(Mulia, 2007).
2007).
Reaksi yang terjadi : NADP + 2H+ + 2e NADPH 2
Fotosistem I (Fotofosforilasi Siklik) Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi
Fotosistem II
yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem
I.
Dalam
fotofosforilasi
siklik,
Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi
dua
tahap
yang
melibatkan
dua
klorofil
yang
berbeda,
yaitu
pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I
fotosistem
dan berakhir di fotosistem I (Mulia, 2007).
fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi
Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan
nonsiklik,
pergerakan
elektron
dimulai
di
oleh matahari, membuat elektron-elektron di
fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi
P700
ke fotosistem II (Mulia, 2007).
tereksitasi
(menjadi
aktif
karena
rangsangan dari luar), dan keluar menuju
Mula-mula, molekul air diurai menjadi
akseptor elektron primer kemudian menuju
2H + 1/2O2 + 2e-. Dua elektron dari molekul air
rantai
P700
tersimpan di fotosistem II, sementara ion H+
mentransfer elektronnya ke akseptor elektron,
akan digunakan pada reaksi yang lain dan O 2
P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak
akan dilepaskan ke udara bebas. Karena
dapat
Selama
tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron
perpindahan elektron dari akseptor satu ke
yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar
akseptor
menuju akseptor elektron primer. Setelah
transpor
elektron.
melaksanakan
hidrogen
lain,
Karena
fungsinya.
selalu
terjadi
bersama-sama
transformasi
elektron.
Rantai
+
terjadi
transfer
elektron,
defisiensi
proton, yang memompa ion H + melewati
dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian
membran,
air tadi. Setelah itu mereka bergerak lagi ke
kemudian
menghasilkan
untuk
mereka melewati pheophytin, plastoquinon,
ATP
selama
komplek
ATP. Dari rantai transpor, elektron kembali ke
akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di
fotosistem I. Dengan kembalinya elektron ke
P700. Perjalanan elektron diatas disebut juga
fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali
dengan “skema Z”. Sepanjang perjalanan di
melaksanakan fungsinya. Fotofosforilasi siklik
rantai
terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi
mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis
pada semua organisme fotoautotrof (Mulia,
kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan
2007).
ATP (Mulia, 2007).
transpor,
b6f,
membawa
kemiosmosis, yang kemudian menghasilkan
Adanya klorofil a yang mengabsorpsi
sitokrom
yang
cepat
rantai
sintase
elektron,
dapat
gradien konsentrasi yang dapat digunakan menggerakkan
transpor
tetapi
menjadi
transpor ini menghasilkan gaya penggerak yang
elektron,
P680
dua
Sesampainya
di
plastosianin,
elektron
fotosistem
dan
tersebut
I,
dua
cahaya gelombang panjang merah (panjang
elektron tersebut mendapat pasokan tenaga
gelombang
yang
700
nm).
Kloroplas
mendapat
cukup
besar
dari
cahaya
matahari.
cahaya dari cahaya matahari maka elektron
Kemudian elektron itu bergerak ke molekul
yang
tereksitasi
akseptor, feredoksin, dan akhirnya sampai di
kemudian elektron yang dikeluarkan pada
ujung rantai transpor, dimana dua elektron
fotosistem I ini akan diterima oleh akseptor
tersebut telah ditunggu oleh NADP + dan H+, yang
ferodoksin selanjutnya ditransfer ke koenzim
berasal dari penguraian air. Dengan bantuan
NADP
suatu
terdapat
pada
(Nicotinamide
Phospat)
sehingga
kloroplast
Adenin menjadi
Dinucleotida ion
NADP . +
enzim
bernama
Feredoksin-NADP
reduktase, disingkat FNR, NADP +, H+, dan
2OH- 2e + H 2O + ½ O2
elektron tersebut menjalani suatu reaksi:
H2O 2 H+ + 2e + ½ O 2
NADP+ + H+ + 2e- —> NADPH
2 H2O 4H+ + 4e + O 2 Air akan mengalami disosiasi menjadi H +
NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan
dan OH-, dimana OH- bereaksi dengan NADP
digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau
menjadi NADPH sedangkan OH- menjadi reaktif
reaksi gelap (Mulia, 2007).
karena kekurangan elektron sehingga akan bereaksi dengan sesamanya membentuk air dan Oksigen. NADPH2 akan bereaksi dengan CO 2 yang didapat daun melalui stomata, H + akan bereaksi dengan atom C akan membentuk CH 2O kemudian menjadi glukosa (C 6H12O6) (Lakitan 2004).
Reaksi Gelap/ Fiksasi CO2 (Reaksi Blackman) Reaksi gelap terjadi di stroma. CO 2 diubah menjadi karbohidrat di dalam daun oleh sederetan reaksi yang ditemukan oleh Calvin dan Benson dengan suatu penelitian yang dilakukan tahun 1940. Calvin dan Benson menginkubasikan
cahaya gelombang panjang merah (panjang gelombang 700 nm) dan klorofil b yang panjang
gelombang
pendek yaitu kuning, hijau, dan biru dengan panjang gelombang 640 nm (Mulia, 2007). Pada sistem ini mengalami kenaikan orbit
elektron
tereksitasi. diterima
sehingga
Elektron akseptor
yang
elektron
akan
tereksitasi
akan
koenzim
plastokuinon,
sitokrom dan plastosianin menuju fotosistem I. Elektron mengalir untuk mengisi kekosongan pada fotosistem I dan melepaskan energi. Energi
ini
digunakan
untuk
mendorong
pembentukan (sintesis) ATP yang berasal dari ADP dan Pi (inorganik) (Lakitan 2004). Reaksi yang terjadi : ADP + Pi + energi cahaya ATP Fotosistem II yang kehilangan elektron ini akan segera diganti dari pemecahan air (fotolisis) (Mulia, 2007). 2 H2O 2H+ + 2 H2O -
14
CO 2
beberapa saat ganggang tersebut dihancurkan
Adanya klorofil a yang mengabsorpsi
cahaya
dan
radioaktif dalam cahaya, setelah berlangsung
Gambar 2. Fotosistem I dan II.
mengabsorpsi
ganggang
dan ekstraknya dianalisa terhadap metabolit radioaktif.
Dari
analisa
ditemukan
bahwa
senyawa radioaktif dalam sel yang pertama dijumpai adalah 3-fosfogliserat. Senyawa dari 3 karbon ini atau biasanya pada tumbuhan yang melakukannya disebut tumbuhan C3 yaitu golongan tumbuhan tinggi kecuali graminae tropis (Salisbury dan Ross, 1998). Penemuan di atas akhirnya disebut daur Calvin-Benson. Secara garis besar menurut Salisbury dan Ross (1998) daur Calvin-Benson terdiri dari empat proses : 1. CO2 ditambahkan pada ribulosa difosfat (RuDP)
lalu
katalisator
diikat
kemudian
karboksilase
dengan
membentuk
2
molekul asam fosfogliserat (PGA) ataupun 1 molekul
PGA
dan
1
molekul
fosfogliseraldehid (PGAld). 2. Molekul PGA direduksi menjadi 2 molekul fosfogliseraldehid
(PGAld)
dengan
menggunakan energi dari NADPH 2 dan ATP. ADP
dan
NADP
yang
terbentuk
digunakan kembali pada reaksi terang.
akan
3. Molekul fosfogliseraldehid diubah menjadi
terhadap panjang gelombang disebut spektrum
fruktosa difosfat (FDP) dan sebagian akan
absorpsi (jamak: spektra absorpsi) (Campbell,
membentuk
2000).
xylulosa
5-fosfat
(xyl-5P).
Molekul fosfogliseraldehid lainnya bersamasama
sedoheptulose
7-fosfat
(s-7P)
Spektrum absorpsi untuk klorofil a memberikan
petunjuk
tentang
keefektifan
menghasilkan ribulosa 5-fosfat (Ru-5P) dan
relative panjang gelombang yang berbeda
xylulosa 5-fosfat. Ribulosa 5-fosfat dihasilkan
dalam
secara langsung dari kedua pentose fosfat.
cahaya dapat melakukan kerja dalam kloroplas
4. Ribulosa 5-fosfat difosforilasi oleh ATP
hanya jika ia diserap. Seperti yang disebutkan
membentuk ribulosa difosfat yang kemudian
sebelumnya, cahaya biru dan merah paling baik
menerima CO 2 untuk melanjutkan daur
untuk fotosintesis, sementara hijau merupakan
(Lakitan 2004).
warna yang paling tidak efektif. Spektrum aksi
menggerakkan
fotosintesis,
karena
menggambarkan kinerja relative dari panjang
Pigmen Fotosintesis Pada
gelombang yang berbeda, dengan cara yang
umumnya
sel
fotosintesis
lebih
akurat
daripada
spektrum
absorpsi.
mengandung satu atau lebih pigmen klorofil
Spektrum aksi dipersiapkan dengan menerangi
yang berwarna hijau. Berbagai sel fotosintesis
kloroplas menggunakan warna cahaya yang
lainnya seperti pada ganggang dan bakteria,
berbeda dan kemudian membuat plot panjang
berwarna coklat, merah atau ungu. Hal tersebut
gelombang terhadap beberapa ukuran laju
disebabkan oleh adanya pigmen lain disamping
fotosintesis, seperti konsumsi karbon dioksida
klorofil,
atau pelepasan oksigen (Campbell, 2000).
yaitu
pigmen
pelengkap
seperti
karotenoid yang berwarna kuning, merah atau
Spektrum aksi untuk fotosintesis tidak
ungu serta pigmen fikobilin yang berwarna biru
sama persis dengan spektrum absorpsi klorofil
atau merah.
a.
Begitu cahaya bertemu atau mengenai materi,
cahaya
itu
dapat
diteruskan
(ditransmisi),
(diabsorpsi).
Bahan-bahan
dipantulkan,
absorpsi
terlalu
rendah
memperkirakan keefektifan panjang gelombang tertentu dalam menggerakkan fotosintesis. Hal
diserap
ini sebagian disebabkan karena klorofil a
menyerap
bukanlah satu-satunya pigmen yang penting
cahaya-tampak disebut pigmen. Pigmen yang
secara fotosintetik dalam kloroplas. Hanya
berbeda
dengan
klotofil a yang dapat berperan serta secara
panjang gelombang yang berbeda, dan panjang
langsung dalam reaksi terang, yang mengubah
gelombang yan diserap akan menghilang. Jika
energi matahari menjadi energi kimiawi. Tetapi
suatu pigmen diterangi dengan cahaya putih,
pigmen lain dalam membran tilakoid dapat
warna yang kita lihat ialah warna yang paling
menyerap cahaya dan mentransfer energinya
dipantulkan atau diteruskan oleh pigmen yang
ke klorofil a, yang kemudian mengawali reaksi
bersangkutan. (Jika suatu pigmen menyerap
terang. Salah satu dari pigmen aksesoris ini
semua panjang gelombang, pigmen itu akan
ialah bentuk klorofil yang lain, yaitu klorofil b.
tampak hitam.) Kita melihat warna hijau saat
Klorofil b ini hampir identik dengan klorofil a,
kita melihat daun karena klorofil menyerap
tetapi perbedaan structural yang kecil di antara
cahaya merah dan biru ketika meneruskan dan
keduanya telah cukup untuk membuat kedua
memantulkan
pigmen tersebut mempunyai spektra absorpsi
pigmen
akan
untuk
menyerap
cahaya untuk
atau
Spektrum
yang
cahaya
hijau.
Kemampuan
menyerap
berbagai
yang berbeda, sehingga warnanyapun juga
panjang gelombang cahaya diukur dengan
berbeda.
menempatkan
dalam
sementara klorofil b berwarna kuning-hijau. Jika
spektrofotometer. Grafik yang merupakan plot
foton cahaya matahari diserap oleh klorofil b,
penyerapan (absorpsi) cahaya oleh pigmen
energi disalurkan ke klorofil a, yang kemudian
larutan
pigmen
itu
Klorofil
a
berwarna
biru-hijau
berperilaku seolah-olah klorofil inilah yang telah
Bakteri hijau mengandung klorofil klorobium
menyerap foton tersebut. Pigmen aksesoris
(Larkum dkk, 2005).
lainnya termasuk karotenoid, hidrokarbon yang
Macam Klorofil :
mempunyai warna berbagai campuran kuning
1. Klorofil-a (C55H72O5N4Mg): warna hijau tua
dan jingga. Beberapa karotenoid mungkin
(hijau biru), biasanya terdapat pada semua
memperluas spektrum dari warna-warna yang
tanaman.
dapat
menggerakkan
fotossintesis.
demikian,
sebagian
karotenoid
berfungsi
terutama
bukannya
meneruskan
dalam energi
Namun
2. Klorofil-b (C 55H70O6N4Mg): warna hijau muda
tampaknya
(hijau kekuningan), biasanya terdapat pada
fotoproteksi: ke
kebanyakan tanaman.
klorofil,
3. Klorofil-c: warna hijau coklat. Klorofil c dibagi
senyawa ini malah menyerap dan melepaskan
menjadi 2, yaitu klorofil c1 (C 35H30O5N4Mg)
energi cahaya yang berlebihan, yang jika tidak
dan c2 (C35H28O5N4Mg). Biasanya terdapat
dilepas akan merusak klorofil. (yang menarik,
pada golongan alga.
karotenoid yang serupa mungkin memiliki peran
4. Klorofil-d (C54H70O6N4Mg) :warna hijau merah
fotoproteksi dalam mata manusia (Campbell,
pada ganggang merah, biasanya terdapat
2000).
pada Cyanobacteria (Larkum dkk, 2005).
Klorofil
Menurut Klorofil
adalah
kelompok
(Larkum.
Dkk,
2005)
pigmen
menyatakan bahwa klorofil a dianggap sebagai
fotosintesis yang terdapat dalam tumbuhan,
klorofil satu peran dalam pengolahan fotokimia
menyerap cahaya merah, biru dan ungu, serta
phototrophs oksigen, sedangkan klorofil d (CHL
meref leksikan cahaya hijau yang menyebabkan
d), ditemukan dalam jumlah kecil di ganggang
tumbuhan memperoleh ciri warnanya. Terdapat
merah pada tahun 1943, sering dianggap
dalam kloroplas dan memanfaatkan cahaya
sebagai
yang diserap sebagai energi untuk reaksi-reaksi
penemuan selama tahun lalu, menjadi jelas
cahaya dalam Terdapat dalam kloroplas dan
bahwa CHL d adalah klorofil utama sebuah
memanfaatkan cahaya yang diserap sebagai
cyanobacterium bebas dan luas yang hidup
energi untuk reaksi-reaksi cahaya dalam proses
dalam
fotosintesis (Larkum dkk, 2005).
cahaya
isolasi
artefak.
lingkungan tampak
Sekarang,
cahaya
dan
setelah
dipisahkan
radiasi
infra
dari
merah
Klorofil-a dalam aseton menunjukkan
ditingkatkan. Selain itu, klorofil d CHL d tidak
maksimum serapan pada 663 nm dan 420 nm,
hanya memiliki peran panen tetapi juga dapat
sedangkan
maksimum
menggantikan CHL dalam sepasang khusus
serapannya 660, 670, 678, dan 685 nm.
klorofil dalam dua pusat reaksi fotosintesis
Pergeseran
(Larkum dkk, 2005).
dalam
sel
disebabkan
oleh
berbeda-beda
dari
Dalam (Dere, 1998) menyatakan bahwa
pengikatan molekul klorofil-a dengan berbagai
kandungan klorofil yang terkait dengan tingkat
protein khas di dalam sel tumbuhan (Larkum
pigmen hampir sama pada semua kelompok
dkk, 2005).
alga, tetapi klorofil b dan c diubah, dan begitu
adanya
spektrum
utuh
keadaan
ini
yang
Klorofil-b adalah klorofil kedua yang
pula tingkat karotenoid tergantung pada jenis
terdapat dalam tumbuhan hijau sedangkan
alga kondisi dan lingkungan, dan terutama
klorofil-c terdapat dalam ganggang coklat,
peningkatan tingkat karotenoid dalam kondisi
diatom, dan dinoflagellata. Sel fotosintesis
stres. Walaupun peran karoten pigmen pada
prokariot yang tidak menghasilkan O 2 tidak
alga tidak diketahui, telah menyarankan bahwa
mengandung klorofil-a akan tetapi mengandung
mereka
bakterioklorofil-a
melindungi pasif dan telah mendapat peran
atau
bakterioklorofil-b.
pigmen
berfungsi aksesori
sebagai mentransfer
filter
cahaya
energi
dan
oksigen. Vechetel dan et al. (1992) dalam
b. Kromatografi Penukar Ion
penelitian mereka menentukan bahwa pigmen
Merupakan bidang khusus kromatografi
karoten merupakan pigmen photosyntethic
cairan-cairan. Seperti namanya, system ini
yang paling penting, dan mereka dicegah
khusus digunakan untuk spesies ion. Penemuan
klorofil dan membran tilakoid dari kerusakan
resin sintetik dengan sifat penukar ion sebelum
pada energi yang diserap oleh fotooksidasi
perang
(Dere, 1998).
pemisahan rumit dari logam tanah jarang dan
Dunia
II
telah
dapat
mengatasi
asam amino (Dere, 1998). c. Kromatografi Penyaringan Gel Merupakan proses pemisahan dengan gel yang terdiri dari modifikasi dekstran-molekul polisakarida linier yang mempunyai ikatan silang. Bahan ini dapat menyerap air dan membentuk susunan seperti saringan yang dapat
memisahkan
molekul-molekul
berdasarkan ukurannya. Molekul dengan berat
Gambar 3. Spektrum absorbsi klorofil a dan klorofil b
antara
100
dipekatkan
sampai dan
beberapa
dipisahkan.
juta
dapat
Kromatografi
permeasi gel merupakan teknik serupa yang Kurva berwarna
terputus-putus
putih
dan
menggambarkan
solid
spektrum
menggunakan polistirena yang berguna untuk pemisahan polimer (Dere, 1998).
absorpsi klorofil a dan b. Kurva hitam di atas menggambarkan efektivitas pelbagai panjang gelombang
cahaya
dalam
d. Elektroforesis
menguatkan
Merupakan kromatografi yang diberi
fotosintesis. Angka-angka menunjukkan betapa
medan listrik disisinya dan tegak lurus aliran
miripnya spektrum absorpsi kombinasi klorofil a
fasa gerak. Senyawa bermuatan positif akan
dan b dengan spektrum kerja fotosintesis (Dere,
menuju ke katode dan anion menuju ke anoda.
1998).
Sedangkan kecepatan gerak tergantung pada besarnya muatan (Dere, 1998) .
Kromatografi Kromatografi
adalah
suatu
teknik
e. Kromatografi Kertas
pemisahan campuran berdasarkan perbedaan kecepatan
perambatan
komponen
Kromatografi kertas merupakan salah
dalam
satu metode pemisahan berdasarkan distribusi
medium tertentu. Beberapa macam Metode
suatu senyawa pada dua fasa yaitu fasa diam
kromatografi :
dan fasa gerak. Pemisahan sederhana suatu
a. Kromatografi Lapis Tipis
campuran senyawa dapat dilakukan dengan
Yaitu kromatografi yang menggunakan
kromatografi kertas, prosesnya dikenal sebagai
lempeng gelas atau alumunium yang dilapisi
analisis
dengan lapisan tipis alumina, silika gel, atau
berfungsi sebagai pengganti kolom. Prinsip dari
bahan serbuk lainnya. Kromatografi lapis tipis
metode kromatografi adalah perbedaan berat
pada
molekul (Dere, 1998).
umumnya
dijadikan
metode
pilihan
pertama pada pemisahan dengan kromatografi (Dere, 1998).
kapiler
dimana
lembaran
kertas
Ada tumbuh minat dalam industri makanan untuk bahan pewarna alami dan rasa elicited karakteristik otentik makanan (Uhl,
1995). Daun pandan (Pandan Wangi) dapat
terkandung di dalamnya. Diperhatikan ada
ditemukan secara luas di negara-negara tropis
berapa macam pigmen diperoleh dalam pigmen
yang termasuk Thailand karena kandungan
tersebut dan dianalisa.
berkompleks yang tinggi, dan karenanya pandan menjadi populer untuk digunakan sebagai
HASIL DAN PEMBAHASAN
bahan pewarna hijau dalam makanan. Daun
Hasil
pandan juga mengandung aromatik senyawa 2-
Metode
kromatografi
merupakan
asetil-1-pirolina yang memiliki senyawa yang
metode pemisahan warna berdasarkan afinitas
sama ditemukan di Basmati dan Beras melati
pada fase diam dan fase bergerak. Berikut
(Jiang, 1990; Laksanalamai dan Ilangantileke,
merupakan
1993) (Porrarud, 2010).
warna yang terlihat dari kertas kromatografi: Daun
hasil
pengamatan
berdasarkan
Alternanthera
amoena
METODOLOGI
mengandung mengandung pigmen klorofil a,
Alat dan bahan
klorofil b, antosianin dan xantofil.
Alat-alat
yang
digunakan
dalam kuning
praktikum ini adalah mortar, cawan petri, kertas saring ukuran 3 x 15 cm dan penjepit kayu. Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum
Hijau muda
ini adalah daun yang warnanya didominasi warna hijau dipergunakan daun pepaya ( Carica papaya) , ,
daun yang warnanya didominasi
warna kuning dipergunakan daun puring warna kuning (Codiaeum variegatum) dan daun yang
Hijau tua
warnanya didominasi warna ungu dipergunakan daun bayam merah ( Alternanthera amoena).
ungu Gambar 4: Pigmen Alternanthera amoena.
Cara kerja Daun pepaya ( Carica papaya), daun
Alternanthera amoena
puring warna kuning ( Codiaeum variegatum)
Klasifikasi :
dan daun Alternanthera amoena ditimbang
Regnum
: Plantae
sebanyak 1 gram dengan neraca analitik.
Divisio
: Spermatophyta
Masing-masing daun digerus dalam 3 mortar
Classis
: Dicotiledoneae
berbeda. Setelah daun halus lalu direndam
Ordo
: Caryophyllales
dalam 25 ml alcohol 70% sampai seluruh klorofil
Familia
: Amaranthaceae
terlarut dan ekstrak terlihat berwarna hijau.
Genus
: Alternanthera
Ekstrak
Species
: Alternanthera amoena
dibiarkan
beberapa
menit
sampai
ampas daun mengendap. Kemudian masingmasing cairan ekstrak dituangkan ke dalam cawan petri berbeda. Kertas saring ukuran 3 x 15 cm yang telah disediakan diambil dan dijepit pada salah satu ujungnya dengan menggunakan penjepit. Lalu dicelupkan bagian ujung yang lain dari kertas saring tersebut ke dalam ekstrak klorofil yang berada di cawan petri. Kertas saring dibiarkan tergantung untuk beberapa lama sampai terlihat pemisahan pigmen yang
Gambar 5: Alternanthera amoena
Deskripsi : Terna berumur pendek, dengan daundaun kadang bersifat sukulen, tanpa daun penumpu. Bunga tunggal berbilang 1-5 atau tidak ada terdapat di ketiak daun, menyerupai bulir,
seringkali
Benang
sari
berlekatan
berwarna
pada
kehijau-hijauan.
pangkalnya
menjadi
buluh.
seringkali
Bakal
buah
menumpang, beruang 1 dengan 1-tak hingga
Gambar 7 : Carica papaya
bakal biji. Tangkai putik tidak ada atau berbentuk benang dengan kepala putik yang
Deskripsi :
berbentuk kancing atau terbelah. Bakal biji kampilotrop, tegak atau bergantungan pada tali pusar yang basal. Buahnya buah buni,kadang diselubungi tenda bunga. Biji dengan lembaga yang
bengkok
melingkari
endospermnya
(Tjitrosoepomo, 2010). Daun
Carica
Semak atau pohon kecil yang batangnya tidak berkayu, daun tunggal berbagi atau majemuk menjari. Bunga banci atau berkelamin tunggal, aktinimorf, poligam, dasar bunga seperti lonceng. Daun mahkita 5, pada bunga jantan berlekatan, pada bunga betina manjadi
papaya
mengandung
pigmen klorofil a, klorofil b dan xantofil.
buluh yang bebas. Buahnya buah buni dengan daging tebal dan lunak. Biji dengan endosperm dan lembaga yang lurus (Tjitrosoepomo, 2010). Daun puring ( Codiaeum variegatum) yang berwarna kuning mengandung pigmen warna xantofil atau karotenoid.
Hijau tua
kuning
Hijau muda
Gambar 6: Pigmen Carica papaya Carica papaya
kuning
Klasifikasi : Regnum
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Classis
: Dicotiledoneae
Ordo
: Parietales
Familia
: Caricaceae
Genus
: Carica
Species
: Carica papaya
Gambar 8: Pigmen Codiaeum variegatum Codiaeum variegatum
Klasifikasi : Regnum
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Classis
: Dicotiledoneae
Ordo
: Euphorbiales
Familia
: Euphorbiaceae
Genus
: Codiaeum
Species
: Codiaeum variegatum
terkandung di dalam daun tersebut yang akan di uji kandungannya dengan menggunakan metode
kromatografi
kertas.
Praktikum
dilakukan dengan menimbang daun pepaya (Carica papaya), warna kuning pada daun puring warna kuning ( Codiaeum variegatum)
Gambar 9 : Codiaeum variegatum
dan warna ungu pada daun bayam merah Alternanthera amoena) ditimbang sebanyak 1 ( Alternanthera
Deskripsi :
gram dengan neraca analitik. Masing-masing
Tumbuhan berkayu, terna. Daun terna atau
majemuk,
berhadapan.
duduknya
Bunga
tersebar
berkelamin
daun
digerus
dalam
3
mortar
berbeda.
atau
Penggerusan dengan mortar bertujuan untuk
tunggal,
menghaluskan daun sehingga klorofil terpisah
berumah satu atau dua. Bunga jantan dengan
dari daun.
benang sari yang sama jumlahnya dengan daundaun hiasan bunga, bunga betina dengan putik yang terdiri dari 3 daun buah dengan 3 tangkai putik yang berlekatan. Buahnya buah kendaga yang kalau masak pecah menjadi 3 bagian buah, ada yang berupa buah buni dan buah batu. Biji dengan
endosperm
yang
besar,
lembaga
letaknya sentral (Tjitrosoepomo, 2010).
Gambar 10 : Penggerusan daun Alternanthera amoena
Pembahasan Praktikum bertujuan
pigmen
untuk
fotosintetik
fotosintesis
memisahkan
dengan
pigmen
metode
kertas
kromatografi. Metode kromatografi merupakan metode pemisahan warna berdasarkan afinitas pada fase diam dan fase bergerak. Prinsip
Gambar 11 : Penggerusan daun Carica papaya
kromatografi adalah perbedaan berat molekul. Pigmen fotosintetik yang dipisahkan adalah pigmen fotosintetik yang terdapat pada tiga macam daun dengan warna yang didominasi warna ungu, hijau dan kuning. Sehingga nanti dapat
diperkirakan pigmen warna apa yang
terdapat
dalam
ketiga
warna
daun
yang
berbeda tersebut.
Gambar 12 : Penggerusan daun Codiaeum variegatum
Praktikum menggunakan tiga macam daun dengan warna yang didominasi warna
Setelah daun halus lalu direndam dalam
ungu, hijau dan kuning, yaitu warna hijau pada
25 ml alcohol 70% sampai seluruh klorofil
daun pepaya (Carica papaya), warna kuning
terlarut dan ekstrak terlihat berwarna hijau.
pada daun puring warna kuning ( Codiaeum
Alkohol 70% berfungsi sebagai zat pelarut untuk
variegatum) dan warna ungu pada daun bayam
memisahkan klorofil dan pigmen warna lain dari
Alternanthera amoena). Penggunaan merah ( Alternanthera
daun. Ekstrak dibiarkan beberapa menit sampai
daun dengan warna yang berbeda bertujuan
ampas daun mengendap. Kemudian masing-
untuk
masing cairan ekstrak dituangkan ke dalam
membedakan
pigmen
warna
yang
cawan petri berbeda. Kertas saring ukuran 3 x
Berdasarkan hasil pengamatan, pada
15 cm yang telah disediakan diambil dan dijepit
daun puring (Codiaeum variegatum) tidak
pada salah satu ujungnya dengan menggunakan
ditemukan warna hijau-biru dan warna hijau-
penjepit. Lalu dicelupkan bagian ujung yang lain
kuning yang menunjukkan adanya pigmen
dari kertas saring tersebut ke dalam ekstrak
warna klorofil a dan klorofil b pada daun
klorofil yang berada di gelas benda. Kertas
tersebut. Padahal, menurut (Pratama, 2009)
saring
untuk
semua tumbuhan mengandung pigmen warna
merambatnya pigmen warna yang terdapat
klorofil a dan klorofil b. Semua tanaman hijau
pada masing-masing ekstrak daun. Kertas saring
mengandung klorofil a dan klorofil b. Klorofil a
dicelupkan dengan posisi lurus sehingga cairan
terdapat sekitar 75 % dari total klorofil.
ekstrak meresap perlahan-lahan dalam pori-pori
Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar
kertas saring sampai terlihat pemisahan pigmen
1% basis kering. Dalam daun klorofil banyak
yang terkandung di dalamnya. Setelah beberapa
terdapat bersama-sama dengan protein dan
menit terlihat pemisahan warna yang berbeda
lemak yang bergabung satu dengan yang lain.
pada ketiga kertas saring.
Dengan lipid, klorofil berikatan melalui gugus
digunakan
Pemisahan
sebagai
ekstrak
media
daun
berwarna
fitol-nya sedangkan dengan protein melalui
dominan hijau pada daun pepaya ( Carica
gugus
papaya), menunjukan adanya urutan warna dari
Ketidakmunculan warna hijau-biru dan kuning-
atas kertas saring adalah kuning, hijau tua, dan
hijau yang menandakan adanya pigmen warna
hijau muda. Warna kuning terserap lebih
klorofil
dahulu, hal ini menunjukkan adanya pigmen
disebabkan
warna xantofil (C40H54(OH)2) atau karotenoid
penggerusan daun, sehingga pigmen pada daun
(C40H56O2) yang memiliki berat molekul sama
tidak semuanya terlarut sempurna pada alkohol
dan yaitu 568. Adanya pigmen warna xantofil
70%.
atau karotenoid yang memiliki berat molekul
permukaan
paling rendah dibandingkan pigmen warna
(Codiaeum variegatum) sehingga susah hancur
klorofil a dan klorofil b. Selanjutnya setelah
dan terlarut klorofilnya.
warna kuning di bagian tengah dan paling
hidrofobik
a
dan
Hal
dari
klorofil
karena
ini
Pemisahan
b
kurang
juga
daun
yang
ekstrak
mungkin
halus
disebabkan
puring
dalam
kerasnya
warna
daun
kuning
berwarna
dominan
muda.
adanya
amoena, menunjukan adanya urutan warna dari
pigmen klorofil a (C 55H72O5N4Mg) dengan berat
bawah kertas saring adalah kuning, hijau tua,
molekul
b
dan hijau muda. Warna kuning terserap lebih
(C55H70O6N4Mg) dengan berat molekul sebesar
dahulu, ini menunjukkan adanya pigmen warna
907. Klorofil a terletak di sebelah atas klorofil b
xantofil (C40H54(OH)2) atau karotenoid (C 40H56O2)
dikarenakan klorofil a memiliki berat molekul
yang memiliki berat molekul sama dan yaitu
yang
b,
568. Berat molekul tersebut lebih rendah bila
sehingga afinitas klorofil a lebih besar dan
dibandingkan berat molekul pigmen warna
terserap dahulu.
klorofil a dan b. Selanjutnya setelah warna
tersebut
sebesar
lebih
kecil
Pemisahan
menunjukkan
893
dan
dibandingkan
klorofil
kuning di bagian tengah dan paling bawah yaitu
( Codiaeum
warna hijau tua selanjutnya hijau muda. Hal
variegatum) yang didominasi warna kuning
tersebut menunjukkan adanya pigmen klorofil a
pada kertas saring. Hal ini menunjukkan adanya
(C55H72O5N4Mg) dengan berat molekul sebesar
pigmen warna karotenoid atau xantofil pada
893 dan klorofil b(C55H70O6N4Mg) dengan berat
daun.
atau
molekul sebesar 907. Klorofil a terletak di
karotenoid (C40H56O2) dengan berat molekul
sebelah atas klorofil b dikarenakan klorofil a
568.
memiliki
dominan
Pigmen
xantofil
daun
daun Alternanthera
puring
berwarna
ekstrak
klorofil
pada
porifin-nya.
bawah yaitu warna hijau tua selanjutnya hijau Hal
ungu
cincin
kuning
(C 40H54(OH)2)
berat
molekul
yang
lebih
kecil
dibandingkan
klorofil
b,
sehingga
afinitas
klorofil a lebih besar dan terserap dahulu.
kerusakan akibat oksidasi oleh oksigen saar penyinaran tinggi (Salisbury dan Ross, 1998). Klorofil merupakan zat hijau daun yang terdapat pada semua tumbuhan hijau yang berfotosintesis. Berdasarkan penelitian, klorofil ternyata tidak hanya berperan sebagai pigmen fotosintesis. Klorofil mempunyai manfaat antara lain, sebagai obat kanker otak, paru-paru, dan mulut. Klorofil juga dapat digunakan sebagai desinfektan, antibiotik dan food suplemen.
Gambar 13 : Pigmen yang terserap di kertas
Klorofil dapat digunakan sebagai food suplemen
saring. Berdasarkan
praktikum
yang
telah
dilakukan dapat dikatakan berat molekul klorofil b (hijau muda) > klorofil a (hijau muda) > xantofil (kuning). Jarak yang ditempuh oleh pigmen klorofil tergantung dari berat molekul klorofil tersebut. Jika berat molekulnya rendah atau ringan, maka pigmen fotosintesis akan terbawa
larutan
kromatografi
lebih
jauh.
Sebaliknya, jika berat molekul pigmen besar, maka pigmennya pun akan terbawa lebih dekat. Energi tiap foton berbanding terbalik dengan panjang gelombang, sehingga panjang gelombang ungu dan biru mempunyai foton yang lebih berenergi dibandingkan dengan panjang gelombang jingga dan merah. Cahaya biru kurang efisien dari sudut energi dalam fotosintesis dibandingkan cahaya merah. Daun sebagian besar spesies tumbuhan menyerap lebih dari 90% panjang gelombang ungu dan biru yang mengenainya, dan hampir sebesar presentase panjang gelombang jingga dan merah. Klorofil berwarna hijau karena tidak efektif dalam menyerap panjang gelombang hijau,
melainkan
melalukannya.
Klorofil
memantulkan a
dan
klorofil
dan b
menyerap sangat sedikit cahaya hijau dan kuning-hijau tetapi menyerap dengan kuat panjang gelombang ungu, biru, jingga dan merah. Karoten dan lutein menyerap panjang gelombang biru dan ungu namun memantulkan gelombang hijau, kuning, jingga dan merah. Disamping sebagai pigmen fotosintesis, karoten juga
berfungsi
melindungi
klorofil
dari
karena mengandung nutrisi yang dibutuhkan untuk tubuh manusia (Hendriyani, 2009). Adanya manfaat klorofil yang banyak tersebut, maka diperlukan suatu usaha untuk meningkatkan tanaman.
kandungan
Usaha
klorofil
peningkatan
pada
kandungan
klorofil tersebut salah satunya bisa dilakukan dengan volume penyiraman yang sesuai dengan jenis tanaman yang ditanam. Oleh karena itu perlu diketahui volume penyiraman yang tepat pada suatu tanaman agar pertumbuhan dan kandungan klorofilnya maksimal (Hendriyani, 2009). Kebanyakan pertumbuhan kapasitas
tanaman
yang
layang.
bagus
Kapasitas
mempunyai pada
kondisi
lapang
adalah
keadaan dimana air hanya berada dalam poripori mikro tanah dan disebut sebagai air tersedia,
sedang
pori-pori
makro
tanah
ditempati oleh udara (Hendriyani, 2009). Perbedaan tingkat energi warna sangat penting bagi tanaman, karena setiap tanaman memerlukan sejumlah besar energi untuk melangsungkan fotosintesis. Untuk itu, selama fotosintesis berlangsung, tanaman menyerap cahaya matahari dengan tingkat energi tertinggi di sekitar ujung ultraviolet dari spektrum, yaitu violet dan biru, dan juga warna sekitar ujung inframerah (panas) dari spektrum, yaitu merah, oranye dan kuning. Daun melakukan semua proses ini melalui pigmen klorofil yang terdapat dalam
kloroplas.
Tidak
seluruh
foton
mempunyai tingkat energi yang cocok untuk menggiatkan pigmen daun. Gardner et al. (1991), mengemukakan bahwa di atas 760 nm
foton tidak memiliki cukup energi dan di bawah
untuk sinar kuning dan hijau. Klorofil lain (c, d,
390 nm foton memiliki terlalu banyak energi,
e)
ditemukan
hanya
pada
menyebabkan ionisasi dan kerusakan pigmen.
dikombinasikan
dengan
klorofil
Sehingga foton yang memiliki tingkat energi
klorofil a dan b dan klorofil chlorobium
yang cocok untuk fotosintesis memiliki panjang
ditemukan pada bakteri fotosintesin. (Devlin,
gelombang antara 390 – 760 nm yaitu cahaya
1975).
campak (Salisbury & Ross, 1998). Terdapat
beberapa
macam
Ada pigmen
dua
kelompok
alga a.
dan bakteri
pigmen
atau
fotosistem yang terpisah, yang bekerja sama
yang dapat diketahui yaitu :
dalam fotosintesis yaitu fotosistem I dan
a. Klorofil a : menangkap atau menyerap energi
fotosistem II. Fotosistem I terletak di tilakoid
pada fotosistem I (menangkap cahaya pada
dan di daerah tengah grana yang menghadap
panjang gelombang 680-760 nm)
stroma. Fotosistem I berfungsi mengoksidasi
b. Klorofil b : menangkap atau menyerap energi
c.
plastosianin
tereduksi
dan
memindahkan
pada fotosistem II (menangkap cahaya pada
electron ke protein Fe-S larut yang disebut
panjang gelombang 670 nm)
feredoksin.
Karotenoid
:
warna
kuning,
Fotosistem
II
berfungsi
untuk
untuk
menggunakan energy cahaya untuk mereduksi
mengabsorbsi cahaya kuning, contohnya
plastokuinon teroksidasi menjadi bentuk yang
wortel
teroksidasi
d. Xantofil : warna kuning pada daun tua
penuh
dengan
menggunakan
elektron dari air (Salisbury & Ross, 1998).
e. Fikosantin : warna merah tua, contohnya:
Faktor yang mempengaruhi terhadap laju
ganggang merah f. Fikoeritsin: warna merah cerah, contohnya:
fotosintesis
ganggang merah
Beberapa faktor yang mempengaruhi
g. Fikosianin: warna merah tua dan biru pada buah dan bunga
laju fotosintesis adalah : a. Intensitas cahaya Laju
fotosintesis
maksimum
ketika
banyak cahaya. b. Konsentrasi karbon dioksida Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis. c. Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya.
Gambar 14 : Spektrum cahaya dan pigmen berdasarkan panjang gelombangnya.
Umumnya
laju
fotosintensis
meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim. d. Kadar air
Klorofil
merupakan
pigmen
hijau
Kekurangan
air
atau
kekeringan
tumbuhan dan merupakan pigmen yang paling
menyebabkan stomata menutup, menghambat
penting dalam proses fotosintesis. Sekarang ini,
penyerapan
klorofil dapat dibedakan dalam 9 tipe : klorofil
mengurangi laju fotosintesis.
a, b, c, d, dan e. Bakteri klorofil a dan b, klorofil
e. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)
karbon
dioksida
sehingga
chlorobium 650 dan 660. klorofil a biasanya
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat
untuk sinar hijau biru. Sementara klorofil b
berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar
fotosintat bertambah atau bahkan sampai
Proses fotosintesis pada tanaman C3, C4 dan
jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
CAM
f. Tahap pertumbuhan
Tanaman C3 dan C4 dibedakan oleh
Penelitian menunjukkan bahwa laju
cara mereka mengikat CO 2 dari atmosfir dan
fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan
produk awal yang dihasilkan dari proses
yang
assimilasi (Pratama, 2009).
sedang
berkecambah
ketimbang
tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan
Pada tanaman C3 siklus Calvin terjadi di
tumbuhan berkecambah memerlukan lebih
sel-sel mesofil. Pada tanaman C3, CO 2 diikat
banyak energi dan makanan untuk tumbuh
oleh enzim RuBP (RuBP merupakan substrat
(Salisbury dan Ross, 1998).
untuk pembentukan karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, juga
Faktor
yang
mempengaruhi
terhadap
pembentukan klorofil
dapat mengikat O 2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi (fotorespirasi adalah
Beberapa faktor yang mempengaruhi
espirasi,proses
pembongkaran
karbohidrat
laju fotosintesis adalah :
untuk menghasilkan energi dan hasil samping,
a. Faktor pembawaan (Gen)
yang terjadi pada siang hari) . Jika konsentrasi
Jika gen ini tidak ada maka tanaman albino.
CO2
di
atmosfir
ditingkatkan,
hasil
dari
kompetisi antara CO 2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar
b. Cahaya
(Pratama, 2009).
Tanaman yang berada pada tempat
Pada tanaman C4, CO 2 diikat oleh PEP
gelap akan tampak pucat. Terlalu banyak sinar
(enzym pengikat CO 2 pada tanaman C4) yang
berpengaruh buruk pada klorofil.
tidak dapat mengikat O 2 sehingga tidak terjadi
c. Oksigen
kompetisi antara CO 2 dan O2. Lokasi terjadinya
Kecambah yang ditumbuhkan pada
assosiasi awal ini adalah di sel-sel mesofil
tempat gelap dan dibawa ke tempat yang
(sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil
bercahaya tak bisa membentuk klorofil, jika
yang terletak di bawah sel-sel epidermis daun).
tidak diberikan oksigen.
CO2 yang sudah terikat oleh PEP kemudian
d. Karbohidrat (dalam bentuk gula)
ditransfer
Pada
daun
yang
etiolasi+gula
ke
sel-sel
"bundle
sheath"
(sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan
menghasilkan klorofil.
phloem) dimana kemudian pengikatan dengan
e. Nitrogen, Magnesium, Besi
RuBP terjadi. Karena tingginya konsentasi CO 2
Merupakan bahan kimia (keharusan),
pada sel-sel bundle sheath ini, maka O 2 tidak
kerusakan zat tersebut klorosis. Mn, Cu, Zn
mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan
diperlukan dalam jumlah kecil (mikro) tetapi
RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecil and G
harus ada, bila kekurangan akan klorosis
sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang
f. Air
tinggi terhadap CO2, sehingga reaksi fotosintesis Kekurangan air berakibat desintegrasi
-2
-1
terhadap CO 2 di bawah 100 m mol m s sangat
dari klorofil. Misalnya di pohon di musim kering.
tinggi,
g. Temperatur
bertambah sedikit dengan meningkatnya CO 2
Temperatur
yang
cocok o
untuk o
laju
Sehingga,
assimilasi dengan
tanaman
meningkatnya
C4
hanya
CO 2
di
pembentukan klorofil adalah 3 - 48 C pada
atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung dari
kebanyakan tanaman, tapi temperature yang
tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO 2 yang
o
o
paling baik antara 26 - 30 C. (Pratama, 2009).
berlebihan (Pratama, 2009).
Tanaman C4 lebih efisien dari pada tanaman C3 dalam hal fiksasi CO 2 karena bekerja
pada
konsentrasi
lebih
rendah.
Sehingga pada hari yang sangat panas tanaman C4 menutup stomatanya untuk mengurangi kehilangan air, tetapi dapat memperoleh CO 2 untuk keperluan fotosintesisnya. Alasan inilah yang
menyebabkan
tanaman
C4
mampu
beradaptasi pada habitat dengan suhu tinggi, kelembapan rendah dan sinar matahari terik
Gambar 15 : proses fotosintesis pada tanaman C3.
pada siang hari (Pratama, 2009). Tanaman
CAM
(Crassulacean
Acid
Metobilism) mengikat atau menfiksasi CO 2 pada malam
hari
ketika
stomatanya
membuka
dengan bantuan enzim PEP Karboksilase dan mengubahnya menjadi oksaloasetat pada waktu yang berlainan, setelah itu berubah menjadi malat maka di simpan dalam vakuola. Ketika stomata menutup pada siang hari, malat mengalami
reaksi
dekarboksilasi
dan
Gambar 16 : proses fotosintesis pada tanaman C4.
menghasilkan piruvat dan CO 2. selanjutnya CO 2 memasuki siklus calvin untuk membentuk PGAL (G3P) (Pratama, 2009). Klorofil berwarna hijau tidak efektif dalam menyerap panjang gelombang hijau, melainkan memantulkan cahaya hijau. Klorofil a dan klorofil b menyerap sangat sedikit cahaya hijau dan kuning-hijau tetapi menyerap dengan kuat panjang gelombang ungu, biru, jingga dan merah. Karoten dan lutein menyerap panjang
Gambar 17 : proses fotosintesis pada tanaman
gelombang biru dan ungu namun memantulkan
CAM.
gelombang hijau, kuning, jingga dan merah. Disamping sebagai pigmen fotosintesis, karoten juga
berfungsi
melindungi
klorofil
dari
KESIMPULAN Kesimpulan
yang
dapat
ditarik
kerusakan akibat oksidasi oleh oksigen saar
berdasarkan praktikum yang telah dilakukan
penyinaran tinggi (Salisbury, 1998).
adalah pigmen fotosintetik yang terkandung
Perbedaannya terdapat pada tahap
pada tumbuhan khususnya pada daun dapat
calvin,
pada
dipisahkan dengan metode kromatografi kertas,
dengan
RuBP
dengan prinsip perbedaan berat molekul. Hasil
sedangkan tumbuhan C4 memulainya dengan
yang diperoleh adalah berupa pigmen warna
pembentukan PEP+CO 2.
yang terbentuk pada kertas saring. Jarak yang
awal
untuk
tumbuhan
memulai C3
siklus
memulainya
ditempuh oleh pigmen klorofil tergantung dari berat molekul klorofil tersebut. Urutan berat molekul klorofil b (hijau muda) > klorofil a (hijau muda) > xantofil (kuning).
DAFTAR PUSTAKA
Drying
Campbell. 2000. Biologi. Erlangga: Jakarta.
International Food Research Journal 17:
Dwijoseputro
1031-1042 (2010).
.
1990.
Pengantar
Fisiologi
Tumbuhan . Penerbit PT. Gramedia :
Jakarta.
And
Its
Characteristic.
Pratama, Tomi anugrah dkk. 2009. Laporan Praktikum Fisiologi Tumbuhan Pigmen
Dere, Sukran. Dkk. 1998. Spectrophotometric
Fotosintetik. Jurusan biologi, Fakultas
Determination of Chlorophyll - A, B and
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Total Carotenoid Contents of Some
Alam, Universitas Andalas: Padang.
Algae
Species
Solvents.
Using
Department
of
Different
Biology
:
Turkey. D. Van Nostrad Company : New York. Franklin, Gardner . 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. UI PRESS. Jakarta.
Hendriyani, Ika Susanti dan Nintya Setiari. 2009. Kandungan Klorofil Dan Pertumbuhan Kacang Panjang (Vigna Sinensis) Pada Tingkat Penyediaan Air Yang Berbeda. J. Sains & Mat. Vol. 17 No. 3, Juli 2009: 145-150.
B.
2004.
Dasar-Dasar
Fisiologi
Tumbuhan. PT Raja Grafindo Persada:
Jakarta. Larkum, Anthony W.D. dkk. 2005. Chlorophyll d: the puzzle resolved. School of Biological
Sciences, Building A08, University of Sydney : Australia. Mulia, Isnan. 2007. Fotosintesis. IPB Press: Bogor. Porrarud,
S.
Gembong.
2010.
Taksonomi
Tumbuhan. Gadjah Mada University
Press: Yogyakarta.
Devlin, R. M. 1975. Plant Physiology. Edition III.
Lakitan,
Tjitrisoepomo,
And
and
Pranee,
A.
2010.
Microencapsulation Of Zn-Chlorophyll Pigment From Pandan Leaf By Spray
Salisbury, F. B. dan C. W. Ross. 1998. Fisiologi Tumbuhan. ITB: Bandung.
Tabel Pengamatan NO. 1.
PERLAKUAN
PENGAMATAN
Disiapkan daun yang akan dibuat praktikum
Gambar 18: Daun Codiaeum variegatum
Gambar 19: Daun Alternanthera amoena
Gambar 20: Daun Carica papaya 2.
Ditimbang 1 gram daun
Gambar 21: Penimbangan daun Carica papaya
Gambar 22: Penimbangan daun Alternanthera amoena
Gambar 23: Penimbangan daun Codiaeum
variegatum
3.
Daun digerus di dalam mortar
Gambar 24: Penggerusan daun Alternanthera amoena
Gambar 25: Penggerusan daun Codiaeum variegatum
Gambar 26: Penggerusan daun Carica papaya 4.
Setelah halus, ditambahkan dengan alkohol 70% sebanyak 25ml
Gambar 27: penambahan 25 ml alkohol 70%
Gambar 28: penambahan 25 ml alkohol 70% pada Alternanthera amoena
Gambar 29: penambahan 25 ml alkohol 70% pada Codiaeum variegatum
Gambar 30: penambahan 25 ml alkohol 70% pada Carica papaya 5.
Diaduk
hingga
cairannya
ke
tercampur, cawan
petri,
dipindahkan ampasnya
dibuang
Gambar 31: hasil pengadukkan yang telah tercampur rata
Gambar 32: Codiaeum variegatum dipindah ke cawan petri
Gambar 33: Carica papaya dipindah ke cawan petri
Gambar 34: Alternanthera amoena dipindah ke cawan petri
Gambar 35: setelah dipindah ke cawan petri 6.
Dilihat pigmen yang terkadung di dalam daun dengan menggunakan kertas saring untuk penyerapan pigmennya. Ditunggu hingga penyerapannya.
Gambar
Gambar 36: kertas saring
Gambar 37: penyerapan pigmen pada Codiaeum variegatum
Gambar 38: penyerapan pigmen pada Alternanthera amoena
Gambar 39: penyerapan pigmen pada Carica papaya
Gambar 40: penyerapan dilakukan selama ±10 menit 7.
Diamati hasil penyerapan pigmennya
Gambar 41: hasil penyerapan pigmen (dari kiri ke kanan) Alternanthera amoena (klorofil a,klorofil b, antosianin, xantofil),Codiaeum variegatum (xantofil / karotenoid),Carica papaya (klorofil a, klorofil b, xantofil)
KANDUNGAN KLOROFIL DAN PERTUMBUHAN KACANG PANJANG ( Vigna sinensis) PADA TINGKAT PENYEDIAAN AIR YANG BERBEDA
METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan tahap-tahap sebagai berikut: pertama dilakukan persiapan benih yaitu dengan cara melakukan seleksi biji. Seleksi biji kacang panjang dilakukan dengan merendam biji tersebut dalam air. Biji yang digunakan adalah biji yang tenggelam karena biji tersebut baik untuk dikecambahkan, sedangkan biji yang terapung dibuang. Selanjutnya persiapan media tanam. Media tanam yang dipakai adalah campuran tanah, pupuk dan sekam. Media tanam dengan vo lume yang sama dimasukkan ke masing-masing polybag. Selanjutnya biji V. Sinesis hasil seleksi ditanam dalam media yang telah disiapkan, baik kelompok perlakuan maupun kontrol. Tiap polybag ditanam 5 biji V. sinesis. Setelah biji tumbuh, dipilih 1 tanaman yang tumbuh optimal pada tiap-tiap polybag dengan tinggi sama. Tahap selanjutnya adalalah pengukuran Kapasitas Lapang untuk menentukan volume penyiraman yaitu dilakukan dengan cara media tanam dalam polybag disiram dengan air sampai menetes (jenuh) kemudian didiamkan selama 3 hari sampai tidak ada air yang menetes. Selanjutnya, media tanam ditimbang berat basah dan berat keringnya. Berat basah ditimbang setelah tidak ada air yang menetes dari dalam polybag. Berat kering ditimbang setelah media tanam dioven pada suhu 1 00°C selama 24 jam sampai diperoleh berat konstan. Kapasitas lapang dihitung dengan rumus :
Keterangan : W = Kapasitas Lapang Tb = Berat Basah Tk = Berat Kering Perlakuan pada penelitian ini adalah volume penyiraman (P) berdasarkan kapasitas lapang yaitu sebagai berikut: P1 : volume 342 mL (1/2 kapasitas lapang) P2 : volume 683 mL (kapasitas lapang) P3 : volume 1025 mL (1 1/2 kapasitas lapang) Setiap perlakuan dengan 3 ulangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan parameter pertumbuhan dan kandungan klorofil V. sinensis dengan perlakuan penyiraman yang berbeda pada akhir penelitian tersaji pada tabel 4.1 berikut ini : Tabel 4.1. Pertumbuhan dan kandungan klorofil (g/mL) tanaman kacang panjang (V. sinesis) pada tingkat penyediaan air yang berbeda
Keterangan: P1 = penyiraman ½ kapasitas lapang P2 = penyiraman berdasarkan kapasitas lapang P3 = penyiraman 3/2 kapasitas lapang Angka-angka yang diikuti superskrip huruf yang sama dalam suatu kolom menunjukkan hasil berbeda tidak nyata berdasarkan hasil uji F pada taraf signifikansi 95%. Hasil uji Anova dengan taraf kepercayaan 95% pada penelitian ini menunjukkan bahwa perlakuan penyiraman yang berbeda terhadap V. sinesis memberikan pengaruh yang berbeda tidak nyata terhadap pertumbuhan V. sinesis.
Hasil penelitian terhadap pertumbuhan kacang panjang (tinggi tanaman) dengan perlakuan tingkat penyediaan air yang berbeda pada akhir penelitian digambarkan dalam bentuk histogram pada gambar 4.2 berikut :
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanaman kacang panjang dengan perlakuan P1 (volume 342 mL) memperlihatkan pertumbuhan yan cenderung lebih bagus daripada tanaman dengan perlakuan P2 (volume 683 mL) dan P3 (volume 1025 mL). Tanaman dengan perlakuan P1 mempunyai tinggi tanaman yang cenderung lebih tinggi serta barat basah dan berat kering yang cenderung lebih besar dari tanaman P2 dan P3. Perbandingan antara P2 dan P3 menunjukkan bahwa tanaman P2 mempunyai tinggi tanaman yang cenderung lebih tinggi serta berat basah dan berat kering yang cenderung lebih besar daripada tanaman P3. Hasil ini menunjukkan bahwa pertumbuhan tanaman kacang panjang paling optimal adalah ada tanaman dengan perlakuan P1 (volume penyiraman setengah dari kapasitas lapang). Hasil uji F dengan taraf kepercayaan 95% menunjukkan bahwa perlakuan penyiraman yang berbeda terhadap V. Sinensis memberikan pengaruh yang berbeda tidak nyata terhadap kandungan klorofil V. sinensis. Hasil penelitian terhadap kandungan klorofil kacang panjang (klorofil a, b, dan total) dengan perlakuan tingkat penyediaan air yang berbeda pada akhir penelitian digambarkan dalam bentuk histogram pada gambar berikut :
Faktor utama pembentuk klorofil adalah nitrogen (N). Unsur N merupakan unsur hara makro. Unsur ini diperlukan oleh tanaman dalam jumlah banyak. Unsur N diperlukan oleh tanaman, salah satunya sebagai penyusun klorofil. Tanaman yang kekurangan unsur N akan menunjukkan gejala antara lain klorosis pada daun. Tanaman tidak dapat menggunakan N2 secara langsung. Gas N2 tersebut harus difiksasi oleh bakteri menjadi amonia (NH3).
Tanaman kacang panjang dengan volume penyiraman berdasarkan kapasitas lapang mengandung kadar air yang sedang dalam media tanamnya sehingga udara masih bisa memasuki poripori dalam media tanam. Kondisi ini sesuai untuk habitat Rhizobium sp karena Rhizobium sp merupakan bakteri aerob yang membutuhkan O2. Habitat yang sesuai untuk Rhizobium sp ini dapat meningkatkan kemampuan bakteri ini dalam mengikat N2. N2 selanjutnya akan diubah menjadi amonia yang larut dalam air dan kemudian terangkut ke daun. Hal ini menyebabkan sintesis klorofil pada daun menjadi optimal. Sehingga kacang panjang dengan volume penyiraman sesuai dengan kapasistas lapang mempunyai kandungan klorofil yang cukup banyak. Tanaman kacang panjang dengan volume penyiraman setengah dari kapasitas lapang mengandung kadar air yang rendah dalam media tanamnya. Hal ini memyebabkan pengangkutan amonia ke daun kurang optimal. Selain itu, kandungan air yang rendah dalam media tanam secara langsung juga akan menghambat sintesis klorofil pada daun. Ketersediaan air yang kurang menyebabkan laju fotosintesis menurun yang mengakibatkan sintesis klorofil menurun. Kekurangan air juga menyebabkan kenaikan temperatur dan transpirasi sehingga menyebabkan disintegrasi klorofil. Hal ini menyebabkan pembentukan klorofil pada perlakuan P1 kurang optimal sehingga jumlah klorofil yang terbentuk pada daun sedikit. Tanaman dengan volume penyiraman satu setengah kapasitas lapang mengandung kadar air yang tinggi dalam media tanamnya. Kondisi tersebut merupakan kondisi yan tidak sesuai untuk habitat Rhizobium sp karena kandungan air terlalu banyak sehingga tidak ada ruang untuk udara. Kondisi ini menyebabkan terjadinya penurunan kemampuan Rhizobium sp untuk mengikat N2. Hal ini menyebabkan jumlah N2 yang terangkut ke daun sedikit sehingga klorofil yang terbentuk pada daun menjadi berkurang.