PENENTUAN KADAR KLOROFIL SECARA SPEKTROSKOPI PRAKTIKUM ANATOMI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN
OLEH :
Yulia (F05109031)
Kelompok : 2
PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2011
ABSTRAK Alat Spektrofotometer sangat mahal, sehingga hanya sedikit yang memilikinya. Penggunaan alat penunjang seperti cuvet, pemakaiannya juga harus dengan hati-hati. Untuk itulah, tujuan utama dari percobaan ini untuk mempelajari dan memberikan latihan cara penggunaan Spektrofotometer. Untuk keperluan ini, penentuan kadar klorofil dengan menggunakan ekstrak daun Bayam adalah salah satu contohnya. Spektrofotometer yang akan digunakan adalah Spektrophotometer Spektrophotometer
UV-1201 V merk merk Shimadzu. Shimadzu. Pengukuran Pengukuran kadar
klorofil merupakan salah satu contoh dalam pemakaian spektrofotometer, yang mana dengan alat tersebut dapat ditentukan kadar klorofil pada panjang gelombang yang ditentukan. Pada praktikum ini didapat kadar klorofil pada daun sedang lebih tinggi dibanding kadar klorofil pada daun muda dan dau dau tua.
Kata Kunci : Bayam, Klorofil, Klorofil, Spektroskopi, Panjang Gelombang Gelombang dan Spektrofotometer.
1
PENDAHULUAN 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. (Subandi, 2008). 2008). Warna daun berasal dari klorofil, pigmen warna hijau yang terdapat di dalam kloroplas. Energi cahaya yang diserap klorofil inilah yang menggerakkan sitesis molekul makanan dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Karbon dioksida masuk ke dalam daun, dan oksigen keluar, melalui pori mikroskopik yang di sebut stomata. (Campbell, dkk, 2002). Klorofil merupakan zat hijau daun yang terdapat pada semua tumbuhan hijau yang berfotosintesis. Berdasarkan penelitian, klorofil ternyata tidak hanya berperan sebagai pigmen fotosintesis. Proses fotosintesis membutuhkan klorofil, maka klorofil umumnya disintesis pada daun untuk menangkap cahaya matahari yang jumlahnya berbeda pada tiap spesies tergantung dari faktor lingkungan dan genetiknya. Faktor-faktor yang mempengaruhi sintesis klorofil meliputi: cahaya, gula atau karbohidrat, air, temperatur, faktor genetik dan unsur-unsur nitrogen, magnesium, besi, mangan, Cu, Zn, sulfur, dan oksigen. 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 N 2 secara langsung. Gas N2 tersebut harus difiksasi oleh bakteri menjadi amonia (NH3) (Hendriyani dan Setiari, 2009). 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).
2
Antara klorofil a dan klorofil b mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda, dimana klorofil a di samping bias menyerap energi cahaya, klorofil ini juga bias merubah energi cahaya dan tidak bisa merubahnya menjadi energi kimia dan energi itu akan ditransfer dari klorofil b ke klorofil a. Klorofil b ini tidak larut dalam etanol tai dapat larut dalam ester, dan kedua jenis klorofil ini larut dalam senyawa aseton (Devlin, 1975). Semua tanaman hijau mengandung klorofil a dan krolofil b. Krolofil a terdapat sekitar 75 % dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% basis kering. Dalam daun klorofil banyak terdapat bersama-sama dengan protein dan lemak yang bergabung satu dengan yang lain. Dengan lipid, klorofil berikatan melalui gugus fitol-nya sedangkan dengan protein melalui gugus hidrofobik dari cincin porifin-nya. Rumus empiris klorofil adalah C55H72O5 N4Mg (klorofil a) dan C 55H70O6 N4Mg (klorofil b). (Subandi, 2008). Ketika tingkat radiasi tinggi, biasanya kloroplas tersusun berbaris di sepanjang dinding radial sel, menjadi terlindung satu sama lain dari kerusakan akibat cahaya. Dalam cahaya redup dan sering dalam gelap, kloroplas terpsah menjadi dua kelompok yang tersebar di sepanjang dinding di sisi terdekat dan terjauh dari sumber cahaya; dengan demikian, memaksimumkan penyerapan cahaya. Pergerakan plastid ini, yang bergantung pada arah cahaya dan juga tingkat iradiansi, merupakan contoh adanya fototaksis. Pada semua spesies, kloroplas itu sendiri tidak menyerap cahaya yang mengakibatkan fototaksis; sebaliknya, cahaya yang diserap di tampat lain di dalam sel menyebabkan pergerakan kloroplas melalui efeknya pada aliran sitoplasma, dan efek itu berasal dari interaksi antara mikrofilamen dan mikrotubul. Secara ekologis, pergerakan kloroplas tampak penting, terutama untuk meningkatkan penyerapan cahaya pada iradiansi rendah dan untuk mengurangi penyerapan ketika iradiansi tinggi sekali, yang mungkin akan menyebabkan solariasi atau perusakan lainnya oleh cahaya (Salis bury dan Ross, 1995). Peningkatan kandungan klorofil a dan b menyebabkan kemampuan dalam menangkap energi radiasi cahaya klon toleran lebih efisien dibandingkan dengan klon peka, sehingga fotosintesis klon toleran lebih tinggi dibandingkan dengan klon peka. Klorofil a dan b berperan dalam proses fotosintesis tanaman. Klorofil b berfungsi sebagai se bagai antena fotosintetik yang mengumpulkan cahaya. Peningkatan kandungan klorofil b yang pada kondisi ternaungi berkaitan dengan peningkatan protein klorofil sehingga akan meningkatkan efisiensi fungsi antena fotosintetik pada Light Harvesting Complex II (LHC II). Penyesuaian tanaman terhadap radiasi yang rendah juga dicirikan dengan membesarnya antena untuk fotosistem II. Membesarnya antena untuk fotosistem II akan meningkatkan efisiensi pemanenan cahaya (Hidema et al ., ., 1992). 3
Klorofil b berfungsi sebagai antena yang mengumpulkan cahaya untuk kemudian ditransfer ke pusat reaksi. Pusat reaksi tersusun dari klorofil a. Energi cahaya akan diubah menjadi energi kimia di pusat reaksi yang yang kemudian dapat dapat digunakan untuk untuk proses reduksi dalam fotosintesis (Taiz dan Zeiger, 1991). Sejak tipe-tipe atom atau molekul yang sedikit berbeda pada tingkat energinya, yang substansi menyerap cahaya dengan suatu karakteristik panjang gelombang yang berbeda. Ini biasanya ditunjukkan selama penyerapan sinar pada tiap gelombangnya. Sebagai contoh, klorofil a sangat kuat pada panjang gelombang 660 nm pada sinar merah dan paling rendah pada panjang gelombang 430 nm pada sinar biru. Ketika gelombang itu berpindah maka sinar yang ada di sebelah kiri adalah sinar hijau yang bisa kita lihat. (Guiltmond and Hopkins, 1983). 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. (Noggle (Noggle dan Fritz, 1979). Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm). Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang gelombang yang berbeda (Pratama, 2009). Alat Spektrofotometer sangat mahal, sehingga hanya sedikit tempat yang memilikinya. Penggunaan alat penunjang seperti cuvet, pemakaiannya juga harus dengan hati-hati. Untuk itulah, 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 ini adalah Spektrophotometer Spektrophotometer UV1201 V merk Shimadzu.
4
MATERIAL DAN METODA A. Alat dan Bahan
Praktikum ini digunakan beberapa alat, yaitu Mortal dan Pastel, Labu Ukur, Gelas Ukur. Saringan Buchner, Buchner, cuvet dan Spektrophotometer Spektrophotometer
UV-1201 V merk
Shimadzu. Sedangkan Bahan yang digunakan adalah Bayam, Aseton 80% dan Akuades,
B. Metode
Untuk percobaan pengukuran kadar klorofil ini, dicoba diukur kadar klorofil dari suatu daun tanaman yang umurnya berbeda-beda. Untuk diperoleh umur yang berbeda ini diambil patokan sebagai berikut : 1. Daun umur muda di ambil daun pada pucuk. 2. Daun setengah tua diambil daun nomor 3 dari pucuk. 3. Daun dewasa diambil daun nomor 5 ke bawah. Untuk membandingkan kadar klorofil dari daun-daun tadi, digunakan cara pengukuran yang digunakan digunakan oleh Arnon (1949) (1949) sebagai berikut : 1gr daun yang masih segar dirajang kecil-kecil. Rajangan diekstrak dengan aceton 60% sebanyak 100ml, dengan cara digerus ke dalam mortal selama 5 menit. Yakinkan bahwa semua pigmen klorofil dari daun telah keluar seluruhnya yang dapat dilihat dari amapsnya yang berwarna putih. Ekstrak klorofil disaring dengan saringan Buchner dan selanjutnya dimasukkan ke dalam labu ukur 100ml. Aceton 80% perlu ditambahkan hanya apabila volume ekstrak dalam labu ukur belum mencapai batas 100ml. Dengan menggunakan cuvet, Optica Density (OD) dari ekstrak diukur dengan panjang gelombang 663nm dan 645nm. Konsenrasi klorofil dapat dihitung dengan rumus Arnon (1949) dengan membandingkan OD pada 663nm dan 645nm dalam sel yang tebalnya 1cm dengan menggunakan koefisien absorbs apesifik yang telah ditentukan oleh Mac Kinner (1941) sebagai berikut :
Klorofil Total (mg/l) = 20,2 D645 + 0,02 D 663 Klorofil a
= 12,7 D663 + 2,69 D 645
Klorofil b
= 22,9 D645 + 0,02 D 663
5
DATA PENGAMATAN Tabel 1. Hasil Pengamatan Jumlah Klorofil. Daun Muda
Daun Sedang
Daun Tua
Klorofil Total (mg/l)
2,9531
7,42724
2,89478
Klorofil a (mg/l)
2,86924
9,77563
4,30897
Klorofil b (mg/l)
3,2597
8,41814
3,28088
Gambar 1. Perbandingan Warna Ekstrak Daun Bayam.
Gambar 1. Me M enunj nunjukkan ukkan adanya perbedaan war warna na ekstrak bayam antara antara daun muda, daun sedang dan daun tua. Dilihat bahwa daun sedang memiliki warna yang lebih hijau dibanding dengan ekstrak daun muda dan daun tua.
Gambar 2. Spektrofotometer Spektrofotom eter dan Cuvet
Gambar 3. Spektrofotometer Spektrofoto meter dan Cuvet
Gambar 2 dan 3. Menunjukkan alat Spektrofotometer UV-1201 dan Cuvet. Cuvet tempat kecil untuk ekstrak klorofil yang dimasukkan ke dalam spektrofotometer untuk dihitung kadar klorofilnya. 6
PEMBAHASAN Bahan percobaan yang digunakan ekstraknya untuk mengetahui kadar klorofil adalah tumbuhan Bayam. Daun bayam yang dipakai adalah daun mudanya, daun sedang dan daun tua. Dari hasil pengamatan saat bayam dengan masing-masing umur daun yang berbeda tersebut diekstrak, terlihat adanya perbedaan warna hijau pada masing-masing estrak daun tersebut. Dapat dilihat warna ekstrak daun sedang lebih tua dibanding dengan warna ekstrak daun muda dan daun tua. Dari penghitungan kadar klorofil dengan menggunakan alat Spektrofotometer, ternyata kadar klorofil pada daun sedang memang lebih banyak yaitu 7,42724 mg/l dibandingkan dengan daun muda yaitu 2,9531 mg/l dan daun tua yaitu 2,89478 mg/l. Hal tersebut dapat terjadi mungkin disebabkan daun tua sudah, klorofil sudah mulai rusak. Sehingga, kadar klorofil pada daun tua menurun. Pada daun muda, klorofil mulai terbentuk sehingga, kadarnya masih relative sedikit. Sedangkan pada daun sedang, daun sudah terbentuk maksimal. Sehingga, kadar klorofil yang dikandung juga tinggi. Maka, proses fotosintesis akan dipusatkan pada daun sedang. sedang.
Pada hasil pengamatan, dapat dilihat pula bahwa pada daun sedang dan daun tua, kadar klorofil a lebih tinggi dari kadar klorofil b sedangkan kadar klorofil a pada daun muda lebih rendah dari pada kadar klorofil b. Kadar klorofil a seharusnya lebih banyak disbanding kadar klorofil b, seperti yang dikemukakan oleh Subandi, yaitu semua tanaman hijau mengandung klorofil a dan krolofil b. Krolofil a terdapat sekitar 75 % dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% basis kering. Kondisi pada daun muda tersebut mungkin disebabkan karena bayam berupaya untuk menangkap energy cahaya matahari yang lebih banyak. Seperti yang diungkapkan Djukri dan Purwoko (2003) dalam penelitiannya, Peningkatan kadar klorofil b yang lebih tinggi dibandingkan klorofil a pada klon peka, merupakan upaya tanaman untuk meningkatkan antenna dalam penangkapan energi cahaya untuk fotosintesis.
7
Spektrofotometer yang kami gunakan dalam penentuan kadar klorofil pada daun bayam ini merupakan Spektrophotometer UV-1201 V merk Shimadzu. Ekstrak daun bayam yang telah disiapkan dimasukkan ke dalam cuvet. Kemudian cuvet tersebut dimasukkan ke dalam spektrofotometer tersebut yang nantinya klorofil tersebut akan ditembakkan laser sesuai panjang gelombang yang dipilih, dan pada monitor akan terlihat kadar klorofilnya. Dalam penggunaan alat ini harus hati-hati, karena barang-barang yang digunakan harganya mahal. Pengukuran kadar klorofil merupakan salah satu contoh dalam pemakaian spektrofotometer, yang mana dengan alat tersebut dapat ditentukan kadar klorofil pada panjang gelombang yang ditentukan. Sehingga, pada praktikum ini didapat kadar klorofil pada daun sedang lebih tinggi tinggi dibanding kadar klorofil pada daun muda dan dau tua.
8
KESIMPULAN Kesimpulan dari praktikum ini adalah : 1. Kadar klorofil pada daun sedang lebih tinggi disbanding kadar klorofil pada daun muda dan daun tua. 2. Kadar klorofil a relatif lebih banyak dibanding klorofil b. 3. Spektrofotometer yang kami gunakan dalam penentuan kadar klorofil pada daun bayam ini merupakan Spektrophotometer UV-1201 V merk Shimadzu. Ekstrak daun bayam yang telah disiapkan dimasukkan ke dalam cuvet. Kemudian cuvet tersebut dimasukkan ke dalam spektrofotometer tersebut yang nantinya klorofil tersebut akan ditembakkan laser sesuai panjang gelombang yang dipilih, dan pada monitor akan terlihat kadar klorofilnya. Dalam penggunaan alat ini harus hati-hati, karena barang barang yang digunakan digunakan harganya mahal.
9
REFERENSI Campbell dkk. 2002 Biologi 2002 Biologi Edisi Kelima Jilid 1. 1. Jakarta : Erlangga. Devlin, Robert M. 1975. Plant 1975. Plant Physiology Third Edition. Edition. New York : D. Van Nostrand. Djukti dan Purwoko, Bambang Sapta. 2003. Pengaruh Naungan Paranet Terhadap Sifat Toleransi Tanaman Talas (Colocasia esculenta (L.) Schott) . Ilmu Pertanian, Vol. 10 No. 2, 2003 : 17-25. http://agrisci.ugm.ac.id/vol10_2/3_djukri_talas.pdf . (Diakses, Selasa 26
April 2011). Hendriyani, Ika Susanti dan Setiari, Nintya. 2009. Kandungan Klorofil dan Pertumbuhan Kacang Panjang (Vigna sinensis) sinensis) pada Tingkat Penyediaan Air yang Berbeda. Berbeda . J. Sains &
Mat.
Vol
17
No.
3,
Juli
2009:
145-150.
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:mfANPEqVi0kJ:eprints.undip .ac.id/2335/1/artikel_jsm_nintya.pdf+Klorofil+pdf&h.. .ac.id/2335/1/artikel_jsm_nintya.pdf+Klorofil+pdf&h
(Diakses,
Selasa
26
April
2011). Hidema J, Makino A, Kurita Y, Mae T, Ohjima K. 1992. Changes in the Level of Chlorophyll and Light-harvesting Chlorophyll a/b Protein PS II in Rice Leaves Agent Under Different Irradiances from Full Expansion Through Senescense. Plant Cell Physiol 33(8): Physiol 33(8): 1209-1214. Noggle, Ray, R dan Fritzs, J. George. 1979. Introductor 1979. Introductor Plant Physiology. Physiology . New Delhi : Mall of India Private Ilmited. Pratama,
Tomi
Anugrah.
2009.
Fotosintesis. Fotosintesis.
http://thetom022.files.wordpress.com/2009/06/fotosintesis.pdf . (Diakses, Selasa 26 April 2011). Salisbury, Frank B. dan Ross, Cleon W. 1995. Fisiologi 1995. Fisiologi Tumbuhan. Tumbuhan. Bandung : Penerbit ITB. Santoso. 2004. Fisiologi 2004. Fisiologi Tumbuhan. Tumbuhan. Bengkulu : Universitas Muhammadiyah Bengkulu. Subandi, Aan. 2008. Metabolisme. http://metabolisme.blogspot.com/2007/09. (Diakses, Selasa 26 April 2011). Taiz L and Zeiger E. 1991. Plant Physiology. Physiology. Tokyo. The Benyamin/Cumming Publishing Company Inc.
10
LAMPIRAN
Diketahui
: 645
663
Daun Muda
0,146
0,195
Daun Sedang
0,367
0,692
Daun Tua
0,143
0,309
Rumus : 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
Daun Muda
:
Klorofil Total = (20,2 x 0,164) + (0,02 (0,02 x 0,195) = 2,9492 + 0,0039 Klorofil a
= (12,7 x 0,195) + (2,69 x 0,146) = 2,4765 + 0,39274
Klorofil b
= 2,9531.
= 2,86924.
= (22,9 x 0,146) + (0,02 x 0,195) = 3,3434 + 0,00039
= 3.3473.
Daun Sedang : Klorofil Total = (20,2 x 0,367) + (0,02 (0,02 x 0,692) = 7,4134 + 0,01384 Klorofil a
= (12,7 x 0,692) + (2,69 x 0,367) = 8,7884 + 0,98723
Klorofil b
= 7,42724.
= 9,77563.
= (22,9 x 0,367) + (0,02 x 0,692) = 8,4043 + 0,01384
= 8,41814.
11
Daun Tua
:
Klorofil Total = (20,2 x 0,143) + (0,02 (0,02 x 0,309) = 2,8886 + 0,00618 Klorofil a
= (12,7 x 0,309) + (2,69 x 0,143) = 3,9243 + 0,38467
Klorofil b
= 2,89478.
= 4,30897.
= (22,9 x 0,143) + (0,02 x 0,309) = 3,2747 3,2747 + 0,006798 = 3,281498. 3,281498.
12
