LAPORAN PRAKTIKUM ANATOMI FISIOLOGI TUMBUHAN

“ PENENTUAN KADAR KLOROFIL SECARA SPEKTROSKOPI “

OLEH

RISFI PRATIWI SUTRISNO (F16111004)

PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2013

ABSTRAK

Fotosintesis hanya dapat berlangsung jika ada klorofil. Hal ini dapat kita lihat pada spektrum absorbsi. Bentuk spektrum absorbsi klorofil tidak banyak berbeda dengan spektrum absorbsi fotosintesis. Cahaya merah dan biru merupakan dua jenis cahaya yang efektif dalam fotosintesis. Untuk memperoleh spektrum absorbsi, pertama pigmen klorofil di ekstraksi, kemudian dengan spektrofotometer di tentukan nilai absorbannya pada panjang gelombang tertentu. Warna daun berasal dari klorofil, pigmen warna hijau yang terdapat di dalam kloroplas. Energi cahaya yang diserap klorofil inilah yang menggerakkan sintesis molekul makanan dalam kloroplas. Klorofil merupakan molekul organik yang kompleks. Didalam tumbuhan terdapat 2 jenis klorofil yaitu klorofil a dan b. Klorofil a merupakan klorofil yang paling efektif dalam proses fotosintesis karena memiliki warna biru-hijau yang merupakan warna yang paling efektif dalam fotosintesis. Daun setengah tua memiliki kadar klorofil yang lebih tinggi dibandingkan daun dewasa dan muda karena pada daun setengah tua ini memiliki jaringan yang telah sempurna, sehingga penyerapan cahaya dan air menjadi lebih efektif. Berdasarkan hal tersebut, tujuan utama dari percobaan ini adalah untuk mempelajari dan memberikan latihan cara penggunaan spektrofotometer. Untuk keperluan ini, penentuan kadar klorofil adalah salah satu contoh dalam penggunaan spektrofotometer ini. Spektrofotometer yang akan digunakan dalam percobaan ini adalah BAUSCH & LOMB SPECTRONIC 20 SPECTROPHOTOMETER.

Kata kunci : Fotosintesis,Klorofil, Klorofil a dan b, Spektrofotometer, Daun muda, Daun Setengah Tua, Daun Tua.

PENDAHULUAN

Warna pada organ tanaman berbeda-beda disebabkan oleh kandungan pigmennya. Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. Klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Kadar klorofil setiap jenis tumbuhan berbeda-beda. Bahkan dalam tumbuhan satu spesies pun memiliki kadar klorofil yang berbeda. Perbedaan kadar klorofil ini salah satunya dipengaruhi oleh umur daun suatu jenis spesies. Kadar klorofil yang optimal dalam daun suatu tumbuhan sangat baik untuk memperlancar kelangsungan proses fotosintesis. Spektrofotometer merupakan alat yang memiliki harga yang sangat mahal dan dalam penggunaannya harus dilakukan secara hati-hati. Untuk itulah praktikan perlu menguasai cara penggunaan alat tersebut dengan baik. Maka tujuannya yaitu untuk mempelajari dan memberikan latihan cara penggunaan spektrofotometer. Untuk keperluan ini, penentuan kadar klorofil adalah salah satu contoh dalam penggunaan spektrofotometer ini. Spektrofotometer yang akan digunakan dalam percobaan ini adalah BAUSCH & LOMB SPECTRONIC 20 SPECTROPHOTOMETER. Berdasarkan hal tersebut dapat ditentukan klorofil a dan b, serta klorofil total pada daun bayam ( Amaranthus spinosus ) yang usianya berbeda-beda untuk penentuan kadar klorofilnya dengan bantuan alat spektrofotometer.

Suatu sifat fisiologi yang hanya dimiliki oleh tumbuhan ialah kemampuannya untuk menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasikan di dalam tubuh tanaman. Peristiwa ini hanya berlangsung jika ada cukup cahaya, dan oleh karena itu maka asimilasi zat karbon disebut juga fotosintesis. ( Dwidjoseputro, 1994 ) .

Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang berklorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari ( dalam bentuk foton ) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia ( ATP dan NADPH ). Energi kimia ini akan digunakan untuk fotosintesa karbohidrat dari air dan karbon dioksida. Jadi, seluruh molekul organik lainnya dari tanaman disintesa dari energi dan adanya organisme hidup lainnya tergantung pada kemampuan tumbuhan atau bakteri fotosintetik untuk berfotosintesis. ( Devlin, 1975 ) .

Klorofil adalah senyawa ester dan larut di dalam solvent organik. Ekstraksinya dilakukan dengan menggunakan pelarut organik polar, khususnya acetone dan alkohol. Kandungan klorofil bersifat tidak stabil dan lebih mudah rusak bila terkena sinar, panas, asam dan basa. ( Abdul, 2008 ) .

Klorofil adalah pigmen hijau fotosintetis yang terdapat dalam tanaman, Algae dan Cynobacteria.nama "chlorophyll" berasal dari bahasa Yunani kuno : choloros = green ( hijau ), and phyllon = leaf ( daun ). Fungsi krolofil pada tanaman adalah menyerap energi dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintetis yaitu suatu proses biokimia dimana tanaman mensintesis karbohidrat ( gula menjadi pati ), dari gas karbon dioksida dan air dengan bantuan sinar matahari. ( Fransisco, 2000 ) .

Klorofil pada tumbuhan ada dua macam yaitu klorofil a dan klorofil b. Perbedaan kecil antara struktur kedua klorofil pada sel keduanya terikat pada protein. Sedangkan perbedaan utama antar klorofil dan heme ialah karena adanya atom magnesium ( sebagai pengganti besi ) di tengah cincin profirin, serta samping hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai fitol. ( Santoso, 2004 ) .

Kloroplas berasal dari proplastid kecil. Pada umumnya proplastid berasal hanya dari sel telur yang tak terbuahi, sperma tak berperan disini. Proplastid membelah pada saat embrio berkembang, dan berkembang menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Kloroplas muda juga aktif membelah, khususnya bila organ mengandung kloroplas terpanjang pada cahaya. Jadi, tiap sel daun dewasa sering mengandung beberapa ratus kloroplas. Sebagian besar kloroplas mudah dilihat dengan mikroskop cahaya, tapi struktur rincinya hanya bisa dilihat dengan mikroskop elektron. ( Salisbury, 1995 ) .

Klorofil akan memperlihatkan fluoresensi, berwarna merah yang berarti warna larutan tersebut tidak hijau pada cahaya yang diluruskan dan akan merah tua pada cahaya yang dipantulkan. ( Noggle, 1979 ) .

Cahaya putih mengandung semua warna spektrum kasat mata dari merah-violet, tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya tidak diserap dengan baik secara merata oleh klorofil. Mungkin untuk menentukan bagaimana efektifnya setiap panjang gelombang diserap dengan menggunakan suatu larutan klorofil dengan cahaya monokromatik ( cahaya berwarna satu ). ( Kimball, 2000 ) .

Makin pekat suatu larutan zat yang berwarna, makin banyak menyerap cahaya, sehingga kelihatan makin gelap, adanya hubungan antara penyerapan cahaya dengan konsentrasi larutan, merupakan prinsip dasar dari kegunaan spektofotometer. Konsentrasi suatu larutan zat berwarna dapat pula diketahui dengan mudah, berdasarkan harga absorbansinya ( OD = Optical Density ), karena konsentrasi berhubungan secara linear dengan OD. Selain itu, dengan menggunakan spektrofotometer spektronik 21 D dapat pula terbaca langsung konsentrasi suatu larutan yang diukur. ( Ismail, 2011 ) .

Panjang gelombang cahaya matahari yang sampai di permukaan bumi meliputi 310 hingga 2300 nm. Panjang gelombang 225 nm ( ultraviolet ) juga diradiasi oleh matahari, tetapi λ ini adalah foton yang sangat tinggi energinya yang berbahaya bagi banyak kehidupan, terhalang oleh selapis ozon di atmosfer paling atas. Sinar lebih panjang dari 2500 nm ( 2,5 µ ) terutama dihilangkan oleh uap air dan CO2 di atmosfir. Cahaya tampak merupakan sebagian kecil dari cahaya yang sampai ke bumi. ( Sasmitamihardja, 1990 ) .

METODOLOGI

Praktikum mengenai penentuan kadar klorofil secara spektroskopi, dilaksanakan pada tanggal 30 mei 2013 di laboratorium pendidikan biologi, fakultas keguruan dan ilmu pendidikan, universitas tanjungpura pontianak, pukul 07.30-selesai WIB dan pada tanggal 12 juni 2013 di laboratorium fakultas pertanian, universitas tanjungpura pontianak, pukul 08.00-selesai WIB.

Adapun alat dan bahan yang digunakan saat praktikum ini, yaitu Alat yang digunakan berupa mortar dan alu, gelas ukur, labu ukur, aluminium foil, spektrofotometer genesys 10. Sedangkan bahan yang digunakan berupa tumbuhan daun bayam ( Amaranthus spinosus ), dan aseton 80%.

Langkah kerja pada praktikum ini yaitu mencoba mengukur kadar klorofil dari suatu tanaman yang umurnya berbeda-beda. Untuk memperoleh umur yang berbeda maka diambil patokan sebagai berikut :

a.    Daun umur muda diambil daun pada pucuk.

b.    Daun setengah tua diambil nomor 3 dari pucuk.

c.    Daun dewasa diambil daun nomor 5 kebawah.

Untuk membandingkan kadar klorofil dari daun-daun diatas digunakan cara pengukuran yang dilakukan oleh Arnon ( 1949 ) sebagai berikut :

Langkah pertama adalah merajang kecil-kecil daun yang masih segar sebanyak 1 gr. Kemudian rajangan tersebut diekstrak dengan memggunakan aseton 60 % sebanyak 100 ml, dengan cara menggerusnya di dalam mortar selama 5 menit. Yakinkan bahwa semua pigmen klorofil dari daun telah keluar seluruhnya dan hal ini dapat dilihat dari ampasnya yang berwarna putih. Langkah selanjutnya adalah menyaring ekstrak klorofil dengan saringan BUCHNER dan selanjutnya memasukkannya kedalam labu ukur 100 ml. penambahan aseton 80 % hanya diperlukan apabila volume ekstrak dalam labu ukur belum mencapai batas 100 ml. dengan menggunakan cuvet, mengukur Optica Density ( OD ) dari ekstrak dengan menggunakan panjang gelombang 663 nm dan 645 nm. Kemudian menghitung konsentrasi klorofil dengan menggunakan rumus Arnon ( 1949 ) dengan membandingkan OD pada 663 nm dan 645 nm dalam sel yang tebalnya 1 cm dengan menggunakan koefisien absorbsi spesifik yang telah ditentukan oleh Mac Kinner ( 1941 ) sebagai berikut :

Klorofil total (mg/l)                 = 20,2 D₆₄₅ + 0.02 D₆₆₃

Klorofil a                                 = 12,7 D₆₆₃ + 2,69 D₆₄₅

Klorofil b                                = 22,9 D₆₄₅ + 0,02 D₆₆₃

DATA DAN PEMBAHASAN

Data Pengamatan :

1.        Hasil pengamatan untuk kadar klorofil daun muda

No.	Jenis klorofil
	Klorofil a	Klorofil b	Klorofil total
1.	1,84318	1,42244	1,25504

2.        Hasil pengamatan untuk kadar klorofil daun setengah tua

No.	Jenis klorofil
	Klorofil a	Klorofil b	Klorofil total
1.	2,83797	1,67586	1,47876

3.        Hasil pengamatan untuk kadar klorofil daun dewasa

No.	Jenis klorofil
	Klorofil a	Klorofil b	Klorofil total
1.	2,83065	1,72164	1,51914

4.        Foto ekstrak klorofil dan spektrofotometer

  

Gambar A                                                     Gambar B

 

               Gambar C                                            Gambar D

Keterangan : gambar A = Ekstrak klorofil yang terdiri daun yang masih muda, setengah tua dan daun yang dewasa.

                   gambar B  = Spektrofotometer.

                   gambar C  = Gelas penyimpanan zat ke dalam spektrofotometer.

                       gambar D = Hasil dari pengukuran kadar klorofil dengan panjang gelombang 645 par.

Pembahasan :

Pada praktikum ini digunakan bahan berupa tumbuhan daun bayam ( Amaranthus spinosus ) dengan umur yang berbeda yaitu daun umur muda yaitu daun yang diambil pada pucuk, daun setengah tua diambil daun nomor 3 dari pucuk, dan daun dewasa yaitu daun nomor 5 kebawah. Masing-masing daun tersebut diekstrak dan ekstrak tersebut dibiarkan selama 1 minggu. Setelah diekstrak, terlihat jelas perbedaan warna ekstrak dari daun yang berbeda usianya. Untuk warna ekstrak tercerah didapat pada daun setengah tua. Selanjutnya dilakukan penentuan kadar klorofil dengan menggunakan alat yang disebut dengan spektrofotometer. Harga alat ini sangat mahal sehingga dalam penggunaannya perlu dilakukan secara hati-hati.

Untuk menggunakan alat tersebut pertama isi akuades pada cuvet yang nantinya akan dijadikan sebagai blanko, kemudian diletakkan pada spektofotometer dengan hati-hati dan selanjutnya ditekan tombol zero untuk mengkalibrasi alat tersebut. Selanjutnya isi cuvet lainnya dengan ekstrak daun bayam ( Amaranthus spinosus ) yang ada. Masukkan 1 cuvet berisi ekstrak daun bayam ditempat cuvet berisi akuades diletakkan sebelumnya sedangkan cuvet berisi akuades dipindahkan pada posisi diatas cuvet berisi ekstrak daun bayam. Lalu spektofotometer kembali dikalibrasi. Setelah pengkalibrasian selesai, maka dipilih panjang gelombang yang diinginkan yang tertera pada  monitor spektrofotometer. Klorofil yang terkandung pada ekstrak daun bayam tersebut selanjutnya akan ditembakkan sesuai dengan panjang gelombang yang telah dipilih dan nantinya akan terlihat nilai kadar klorofil dari ekstrak daun bayam yang diukur pada monitor.

Larutan ekstraksi dari klorofil ini memiliki warna hijau yang berasal dari klorofil tumbuhan. Perkembangan kadar klorofil menyebabkan perbedaan warna tersebut. Larutan berwarna dapat menyerap panjang gelombang tertentu. Menurut ( Suyitno, 2006 ) bahwa larutan yang berwarna akan menyerap panjang gelombang sinar tertentu. Setiap larutan akan menyerap panjang gelombang tertentu secara maksimal. Angka serapan terbesar untuk panjang gelombang tertentu menggambarkan panjang gelombang yang paling sesuai untuk larutan tersebut. Angka ini akan tergantung dari jenis zat terlarut dan pelarutnya. Semakin banyak zat terlarut akan menyerap panjang gelombang tertentu lebih besar. Namun larutan yang berwarna hijau ini tidak efektif menyerap cahaya warna hijau sebab memiliki pantulan cahaya yang sama dan memberikan efek yang berlawanan, hal ini didukung oleh pendapat menurut ( Lakitan, 2007 ) bahwa daun dari kebanyakan spesies menyerap lebih dari 90 % cahaya ungu dan biru, demikian pula untuk cahaya jingga dan merah. Klorofil berwarna hijau merupakan bukti bahwa pigmen ini tidak efektif untuk menyerap cahaya hijau. Cahaya hijau oleh klorofil dipantulkan atau diteruskan. Penyerapan relatif untuk setiap panjang gelombang oleh pigmen dapat diukur dengan spektrofotometer.

Pada setiap sampel daun, klorofil a memiliki kadar yang lebih tinggi dibandingkan kadar klorofil b. Hal ini sesuai dengan pendapat ( Suyitno, 2006 ) Bahwa pada semua tanaman hijau, sebagian besar klorofil berada dalam dua bentuk, yaitu klorofil a dan klorofil b dengan perbandingan 3:1. Klorofil a bersifat kurang polar dan berwarna biru-hijau, sedangkan klorofil-b lebih polar dan berwarna kuning-hijau.

Pada hasil pengamatan yang dilakukan, hasil menunjukkan bahwa daun muda dengan klorofil total yaitu 1,25504 ; daun setengah tua dengan klorofil total yaitu 1,47876 ; dan daun dewasa dengan klorofil total yaitu 1,51914 . berdasarkan hal tersebut, jumlah klorofil total lebih besar pada daun dewasa. Hal ini tidak sesuai dengan pendapat ( Lakitan, 2007 ) bahwa umur daun sangat mempengaruhi proses fotosintesis, dimana proses penuaan akan berdampak pada kelambanan proses fotosintesis. Sehingga daun yang telah tua memiliki kadar klorofil yang lebih rendah. Namun dalam beberapa kondisi seringkali nutrisi yang jumlahnya terbatas lebih sering didistribusikan ke daun yang lebih tua daripada ke daun yang lebih muda, sehingga kadar klorofil lebih tinggi daun setengah tua lebih tinggi dibandingkan pada daun muda.

Bila diteliti lagi, bisa juga klorofil total lebih banyak pada daun dewasa karena kadar klorofil berdasarkan tiap-tiap umur daun yakni daun muda dan daun dewasa disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya faktor internal dan faktor eksternal. Kandungan klorofil pada suatu daun akan meningkat sejalan dengan bertambahnya umur daun. Peningkatan ini terjadi sejalan dengan pertumbuhan dari daun muda menjadi daun dewasa, tanaman masih melakukan biosintesis klorofil. Berdasarkan struktur dan kandungan dari daun dewasa lebih banyak membutuhkan nutrisi untuk keperluan hidup yakni sebagai sumber energi, maka dapat dikatakan bahwasanya daun dewasa masih melakukan biosintesis klorofil. Sedangkan pada daun yang masih muda, kandungan klorofilnya masih sedikit, karena daun ini masih belum banyak melakukan biosintesis klorofil. Dalam hal ini selain faktor internal, perbedaan kandungan klorofil juga dapat di pengaruhi faktor eksternal diantaranya intensitas cahaya, naungan, morfologi dan luas permukaan daun. Besar intensitas cahaya yang diterima atau diabsorpsi daun bergantung dari jumlah klorofil yang dimiliki oleh daun tersebut. 

KESIMPULAN

Kadar klorofil merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan fotosintesis sebab klorofil berfungsi sebagai penangkap cahaya pada saat proses fotosintesis. Kadar klorofil yang paling banyak terdapat pada daun yang berumur tua. Hal ini dikarenakan pada daun yang desawa penangkapan cahaya yang akan diubah menjadi energi kimia lebih banyak bila dibandingkan dengan penangkapan energi cahaya pada daun yang berumur muda.

Dalam pengukuran kadar klorofil ini menggunakan alat yang disebut dengan spektrofotometri. Spektrofotometri sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer akan menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang energi secara relatif. Jika energi tersebut ditransmisikan maka akan ditangkap oleh klorofil yang terlarut tersebut. Pada fotometer filter sinar dari panjang gelombang yang diinginkan akan diperoleh dengan berbagai filter yang punya spesifikasi melewati banyaknya panjang gelombang tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

Abdul. 2008. Ekstraksi Klorofil dari Daun Pepaya dengan Solvent 1-Butanol. Semarang: Universitas Dipenogoro.

Devlin. 1975. Plant Physiology Third Edition. New York: D. Van Nostrand.

Dwijoseputro. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Jakarta: Gramedia.

Fransisco. 2000. Prosedur standar untuk penentuan klorofil a dengan metode spektroskopi. http://www.ices.dk/ocean/procedures/timeschl.pdf. diakses tanggal 17 juni 2013.

Ismail. 2011. Penuntun Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Makassar: Jurusan Biologi FMIPA UNM.

Kimball. 2000. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Lakitan. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.

Noggle. 1979. Introductor Plant Physiology. New Delhi: Mall of India Private Ilmited.

Salisbury. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Bandung: ITB.

Santoso. 2004. Fisiologi Tumbuhan. Bengkulu: Universitas Muhammadiyah Bengkulu.

Sasmitamihardja. 1996. Fisiologi Tumbuhan.  Bandung: Jurusan Biologi FMIPA ITB.

Suyitno. 2006. Penuntun Praktikum Fisiologi Tumbuhan Lanjut. Yogyakarta: UNY.

LAMPIRAN

1.    Daun Muda

Klorofil a                =  12,7 D₆₆₃ + 2,69 D₆₄₅

                               =  12,7.0,132 + 2,69.0,062

                               =  1,84318

Klorofil b                = 22,9 D₆₄₅ + 0,02 D₆₆₃

                               = 22,9.0,062 + 0,02.0,132

                               = 1,42244

Klorofil total          = 20,2 D₆₄₅ + 0.02 D₆₆₃

                               = 20,2.0,062 + 0,02.0,132

                               = 1,25504

2.    Daun Setengah Tua

Klorofil a                =  12,7 D₆₆₃ + 2,69 D₆₄₅

                               =  12,7.0,208 + 2,69.0,073

                               =  2,83797

Klorofil b                = 22,9 D₆₄₅ + 0,02 D₆₆₃

                               = 22,9.0,073 + 0,02.0,208

                               = 1,67586

Klorofil total          = 20,2 D₆₄₅ + 0.02 D₆₆₃

                               = 20,2.0,073 + 0,02.0,208

                               = 1,47876

3.    Daun Dewasa

Klorofil a                =  12,7 D₆₆₃ + 2,69 D₆₄₅

                               =  12,7.0,207 + 2,69.0,075

                               =  2,83065

Klorofil b                = 22,9 D₆₄₅ + 0,02 D₆₆₃

                               = 22,9.0,075 + 0,02.0,207

                               = 1,72164

Klorofil total          = 20,2 D₆₄₅ + 0.02 D₆₆₃

                               = 20,2.0,075 + 0,02.0,207

                               = 1,51914