PENGAMATAN ASAM MALAT PADA TANAMAN CAM
Oleh :
Shafa Rana Nusaibah B1A016119
Kurnia Ulfah Priyani B1A016120
Risdan Miftahul Huda B1A016121
Bagus Saputra B1A016122
Anjar Sari B1A016123
May Regga Hasset T B1A016124
Rombongan : III
Kelompok : 4
Asisten : Ali Romadhoni
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN I
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS BIOLOGI
PURWOKERTO
2017
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tumbuhan CAM adalah tumbuhan yang dapat berubah seperti tumbuhan
C3 pada saat pagi hari (suhu rendah) dan dapat berubah seperti tumbuhan
C4 pada siang hari dan di malam hari. Tumbuhan CAM adalah tumbuhan yang
stomatanya membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari, memiliki
laju fotosintesis yang rendah bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan C4
(Kusomo, 1984).
Tumbuhan CAM, pada kelompok ini penambahan CO2 seperti pada
tanaman C4, tetapi dilakukan pada malam hari dan dibentuk senyawa dengan
gugus 4-C. Stomata pada siang hari dalam keadaan tertutup terjadi
dekarboksilase senyawa C4 tersebut dan penambatan kembali CO2. Tanaman
C4 terdapat pemisahan ruang, sedangkan pada CAM pemisahannya bersifat
sementara. Yang termasuk golongan tumbuhan CAM adalah Crassulaceae,
Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan
Oncidiuum lanceanum. Beberapa tumbuhan CAM dapat beralih ke jalur C3 bila
keadaan lingkungan lebih baik (Gardner, 1991).
Tumbuhan CAM (Crassulation Acid Metabolism) pada dasarnya adalah
tumbuhan sukulen, yaitu tumbuhan yang berdaun atau berbatang tebal dan
bertranspirasi rendah. Dalam kondisi kering, stomatanya pada malam hari
akan terbuka untuk mengabsorbsi CO2 dan menutup pada siang hari untuk
mengurangi transpirasi. Fiksasi CO2 tanaman CAM sama seperti tanaman C4,
hanya saja terjadinya pada malam hari dan energi yang dibutuhkan
diperoleh dari glikolisis. Namun dalam kondsi cukup lemah, banyak spesies
CAM mengubah fungsi stomata dan karboksilasi seperti tumbuhan C3.
Tumbuhan CAM (Crassulation Acid Metabolism) juga mempunyai metode
fisiologis untuk mereduksi kehilangan air dan menghindari kekeringan
(Salisbury & Ross, 1995).
B. Tujuan
1. Mengetahui fluktuasi kandungan asam malat pada tanaman CAM.
II. TELAAH PUSTAKA
Tanaman CAM adalah tanaman yang dapat berubah seperti tanaman C3 pada
saat pagi hari (suhu rendah) dan dapat berubah seperti tanaman C4 pada
siang hari dan malam hari. Tanaman CAM dijumpai pada tumbuhan sukulen, yang
memiliki daun atau batang berdaging. Tumbuhan ini beradaptasi terhadap
keadaan kering dengan transpirasi (evaporasi dari permukaan tumbuhan)
rendah yang amat diperlukan agar dapat bertahan. Dalam kondisi kelembaban
rendah, stomata terbuka pada malam hari untuk menyerap CO2, dan tertutup
pada siang hari untuk mengurangi beban transpirasi tumbuhan. Ciri-ciri
tanaman CAM yaitu fotosintesis terjadi pada mesofil, fiksasi CO2 terjadi
pada malam hari, siklus Calvin (reaksi gelap) terjadi pada siang hari,
biasanya tumbuh di daerah gurun, stomata membuka pada malam hari dan
menutup pada siang hari, dan membentuk senyawa 4-karbon (oksaloasetat)
untuk menyimpan CO2 (Sinaga et al., 2011).
Asam malat (malic acid) adalah asam dikarboksilat yang memberikan rasa
asam dan getir dalam berbagai buah seperti apel hijau dan anggur. Asam
malat dapat disintesis dalam tubuh melalui siklus asam sitrat (Krebs) untuk
meningkatkan metabolisme energi. Asam malat memiliki rantai senyawa dasar
yang mencakup atom karbon terikat dengan ikatan ganda atom oksigen serta
senyawa hidroksida. Asam malat merupakan senyawa organik yang memiliki
rumus kimia C4H6O5. Zat ini juga memainkan peran dalam pembentukan adenosin
trifosfat (ATP) (Dwidjoseputro, 1990).
Tanaman CAM adalah tanaman yang dapat berubah seperti tanaman C3 pada
saat pagi hari (suhu rendah) dan dapat berubah seperti tanaman C4 pada
siang hari dan malam hari. Tanaman CAM adalah tanaman yang stomatanya
membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari, memiliki laju
fotosintesis yang rendah bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan C4.
Potongan melintang daun C3 menunjukkan mayoritas sel yang mengandung
kloroplas dan mesofil. Sebaliknya, C4 memiliki dua tipe sel yang mengandung
kloroplas, mesofil, dan bundle sheath. Tumbuhan C4 cenderung memiliki suhu
optimum yang lebih tinggi dibandingkan tumbuhan C3. Tidak seperti tumbuhan
C3, fotosintesis pada C4 tidak terhambat oleh oksigen dan memiliki titik
kompensasi CO2 yang lebih rendah. Kompensasi CO2 adalah banyaknya
konsentrasi CO2 yang diambil untuk fotosintesis dengan CO2 yang digunakan
untuk respirasi. C3 berkisar antara 20 hingga 100 µl CO2 per liter
sedangkan C4 berkisar 0 hingga 5 µl (Hopkins et al., 2008).
Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering
dibandingkan dengan tumbuhan C3. Namun tanaman C3 lebih adaptif pada
kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Padi, kentang, kedelai, kacang-
kacangan, dan kapas termasuk kelompok C3. Tanaman pangan yang tumbuh di
daerah tropis, terutama gandum, akan mengalami penurunan hasil yang nyata
dengan adanya kenaikan sedikit suhu karena gandum umumnya dibudidayakan
pada kondisi suhu toleransi maksimum. Perubahan iklim berpengaruh terhadap
jenis hama dan penyakit, juga akan memengaruhi kecepatan perkembangan
individu hama dan penyakit, jumlah generasi hama, dan tingkat inokulum
patogen, atau kepekaan tanaman inang (Ma'ruf et al., 2016).
III. MATERI DAN METODE
A. Materi
Alat yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah erlenmeyer,
buret dan statif, kompor, pipet tetes, gelas ukur, cutter atau gunting,
kertas saring, freezer, alat tulis, dan label.
Bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah potongan daun
nanas (Ananas comosus), larutan NaOH 0,01 N, indikator pp, dan akuades.
B. Metode
Cara kerja dalam praktikum kali ini :
1. Sampel daun pada pukul 06.00; 09.00; 15.00; 18.00; 21.00; 24.00; dan
03.00 ditimbang masing-masing sebanyak 1 g, selanjutnya daun diiris-
iris dengan luas ±1 mm2.
2. Sampel daun yang telah diiris-iris dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100
mL, lalu ditambah dengan akuades sebanyak 20 mL. Ekstraksi dilakukan
dengan cara pemanasan selama 15 menit. Ekstrak dituang ke dalam
erlenmeyer lain. Ekstraksi diulang dengan 10 mL akuades hingga sampel
tampak berwarna putih atau tidak berwarna.
3. Ekstrak dikumpulkan hingga volume ekstrak sebesar 50 mL. apabila
volume ekstrak kurang dari 50 mL maka ditambahkan akuades hingga
volume ekstrak 50 mL.
4. 10 mL ekstrak diambil dan ditambahkan 1% indikator pp sebanyak 5
tetes. Ekstrak dititrasi dengan NaOH 0,01 N, titrasi dihentikan jika
mencapai titik titrasi (terjadi perubahan warna merah muda).
Perhitungan kadar asam malat:
Keterangan:
V = volume NaOH
Fp = faktor pengenceran
W = berat sampel
N = normalitas NaOH
67 adalah nilai kesetaraan asam malat
B. Pembahasan
Hasil pengamatan diperoleh persen asam malat pada pukul 18.00
sebesar 100,5%, pukul 21.00 asam malat meningkat menjadi 201%, pukul
24.00 sebesar 489,1%, pukul 03.00 sebesar 281,4%, pukul 06.00 sebesar
234,5%, pukul 09.00 sebesar 167,5%, pukul 12.00 sebesar 462,3%, dan pukul
15.00 asam malat sebesar 261,3%. Hasil tersebut dapat dilihat terus
mengalami peningkatan dari pukul 18.00 sampai 24.00. Hasil % asam malat
pada pukul 03.00 dan 06.00 juga masih menunjukan jumlah yang cukup
tinggi. Hal tersebut sesuai dengan pendapat Salisbury & Ross (1995), yang
menyatakan bahwa pada saat gelap (malam hari), pati dirombak melalui
reaksi glikolisis sampai PEP terbentuk CO2 (lebih tepatnya HC03-)
bereaksi dengan PEP membentuk asam oksaloasetat dengan bantuan enzim PEP
karboksilase, yang kemudian direduksi menjadi asam malat oleh bantuan
enzim malat dehidroginase yang bergantung pada NADH. Ion H+ dari asam
malat diangkut ke vakuola pusat (dalam) yang besar oleh ATPase dan pompa
pirofosfatase dan ion malat mengikuti H+ ke dalam vakuola. Sel mesofil
tumbuhan CAM menyimpan asam organik yang dibuatnya selama malam hari di
dalam vakoulanya hingga pagi, ketika stomata tertutup. Disini, asam malat
terhimpun kadangkala bahkan mencapai konsentrasi 0,3 M atau lebih, sampai
fajar tiba (Salisbury & Ross, 1995).
Jumlah asam malat pada pukul 09.00 sudah mengalami penurunan, hal
tersebut terjadi karena sinar matahari sudah mulai tinggi sehingga
cahayanya mampu mempengaruhi jumlah asam malat hal tersebut sesuai dengan
referensi yang menyebutkan bahwa pada siang hari, ketika reaksi terang
dapat memasok ATP dan NADPH untuk siklus Calvin, CO2 dilepas dari asam
organik yang dibuat pada malam hari itu sebelum dimasukkan ke dalam gula
dalam kloroplas (Campbell et al., 2000). Namun pada pukul 12.00 jumlah %
asam malat hasil pengamatan menunjukkan jumlah yang meningkat secara
signifikan, begitu juga terjadi pada pukul 15.00 yang masih menunjukan %
asam malat yang cukup relatif tinggi jika dibandingkan dengan pukul 18.00
yang intensitas cahanya sudah berkurang. Hasil pengamatan ini tidak
sesuai dengan pendapat Campbell et al. (2000), yang menyatakan bahwa pada
selama siang hari, asam malat berdifusi secara pasif keluar dari vakuola
dan di dalam sitosol asam malat didekarboksilasi untuk membebaskan
kembali CO2 oleh salah satu atau lebih dari tiga mekanisme yang juga
terdapat pada seludang berkas tumbuhan C4. Hasil tersebut kemungkinan
terjadi karena kurang tepat saat melakukan titrasi sehingga mempengaruhi
volume titrasi dan akibatnya berpengaruh pada % asam malat yang
dihasilkan.
Mekanismenya bergantung terutama pada spesies tumbuhan CO2 yang
dilepaskan menjadi sangat terkonsentrasi di dalam sel dan difiksasi
kembali (tanpa fotorespirasi) oleh rubisko menjadi 3PGA pada daur Calvin
yang kemudian mengarah kepada pembentukan sukrosa, pati, dan produk
fotosintesis lainnya. Rubisko menjadi aktif pada siang hari, seperti pada
tumbuhan C3 dan C4. Peranan rubisko serupa dengan fungsinya di seludang
berkas tumbuhan C4 yaitu menambat kembali CO2 yang hilang dari asam
organik, seperti misalnya asam malat. PEP karboksilase di sitosol
tumbuhan CAM merupakan enzim yang berperan dalam penambatan C02 menjadi
malat pada malam hari (berlawanan dengan aktivitasnya yang rendah pada
tumbuhan C4 pada saat gelap) (Salisbury, 1995).
Beberapa faktor yang mempengaruhi kandungan asam malat diantaranya
karena fotosintesis dan berikut faktor faktor yang mempengaruhi
fotosintesis pada tanaman CAM menurut Lakitan (2007) yaitu:
1. Faktor internal
Artinya bahwa fotosintesis dipengaruhi oleh faktor-faktor genetis
dari tubuh tumbuhan itu sendiri misalnya pada stomata, kloroplas, atau
organ-organ lain yang berhubungan dengan proses fotosintesis.
2. Faktor eksternal
Artinya bahwa proses fotosintesis dipengaruhi oleh berbagai
faktor lingkungan diantaranya:
a) Intensitas cahaya
Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya. Cahaya matahari
adalah sumber energi utama bagi kehidupan seluruh makhluk hidup
didunia. Bagi tumbuhan khususnya yang berklorofil, cahaya matahari
sangat menentukan proses fotosintesis.
b) Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan
yangdapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
c) Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat
bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat
seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
d) Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup,
menghambat penyerapan karbondioksida sehingga mengurangi laju
fotosintesis. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis). Jika kadar
fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan
naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh,
laju fotosintesis akan berkurang.
e) Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi
pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa.
Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih
banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
f) pH
Tumbuhan akan berfotosintesis dengan baik pada pH netral yaitu
sekitar pH 6-7dan akan mengalami penurunan laju fotosintesis pada
pH yang terlalu asam atau terlalu basa. Dari ke enam faktor di
atas, yang paling mempengaruhi laju fotosintesis adalah faktor
cahaya baik intensitas ataupun panjang gelombangnya (warna).
g) Cahaya
Cahaya merupakan komponen yang sangat penting dalam fotosintesis
karena tanpa bantuan cahaya proses fotosintesis tidak dapat
berlangsung. Cahaya merupakan faktor mutlak yang harus dipenuhi
dalam proses fotosintesis.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan dapat disimpulkan
bahwa kandungan asam malat mengalami fluktuasi pada pukul 24:00 sebesar
489,1% dan mulai mengalami penurunan pada pukul 03:00 menjadi 281,4%.
Pada pukul 12.00 kandungan asam malat kembali mengalami fluktuasi menjadi
462,3% dan mengalami penurunan pada pukul 15:00 menjadi 261,3%.
B. Saran
Sebaiknya pada saat melakukan titrasi, pembukaan keran harus
dibuka secara perlahan agar cairan keluar tetes demi tetes dan tidak akan
terjadi kesalahan data.
DAFTAR REFERENSI
Campbell, N. A., Reece, J. B., & Mitchel, L. G. 2000. Biologi Edisi Kelima
Jilid 3. Jakarta : Erlangga.
Dwidjoseputro. 1990. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : PT. Gramedia
Pustaka Utama.
Gardner. 1991. Fisiologi Tumbuhan Budidaya. Jakarta : Universitas Indonesia
Press.
Hopkins, William, G., Norman, P. A., & Hüner. 2008. Introduction to Plant
Physiology. Fourth Edition. Hoboken : John Wiley & Sons Inc.
Kusumo, S. 1984. Zat Pengatur Tumbuh Tanaman. Jakarta : CV Yasaguna.
Lakitan, B. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : Raja Grafindo
Persada.
Ma'ruf, A., Safitri, S. A., & Sinaga, A. 2016. Pengaruh pemanasan global
terhadap beberapa tanaman C3 di Indonesia. Jurnal Penelitian Pertanian
BERNAS, 12 (2), pp. 44-54.
Salisbury, F. B., & Ross, C. W. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung :
Institut Teknologi Bandung Press.
Sinaga, Agustina, & Jekson, N. 2011. Sukses SNMPTN. Jakarta : Mizan
Publika.
Winter, K., Holtum, J. A. M., & Smith, J. A. C. 2015. Crassulacean acid
metabolism: a continuous or discrete trait?. New Phytologist, 208, pp.
73-78.
