Download - fotosintesis
Fotosintesis dan Pigmen Fotosintetik
Afifah Ridha Izzati (1410422042)
Kelompok 3 A (Kelas B)
ABSTRAK
Praktikum Fotosintesis dan Pigmen Fotosintetik ini dilaksanakan pada hari Senin, 21
September di Laboratorium Teaching IV Jurusan Biologi FMIPA Universitas Andalas,
Padang. Percobaan ini bertujuan untuk melihat pengaruh panjang gelombang terhadap
aktivitas fotosintesis, mempelajari dan memberikan latihan cara penggunaan
spektrofotometer, menentukan kadar klorofil pada daun, serta melihat komponen
pigmen fotosintetk yang ada pada daun. Metode praktikum kali ini menggunakan
prinsip dasar spektrofotometer dalam pengukuran kadar klorofil dan kromatografi kertas
pigmen fotosintetik. Berdasarkan praktikum yang dilakukan dapat disimpulkan setiap
tumbuhan mengalami fotosintesis dan mempunyai pigmen fotosintetik yang berbeda-
beda. Fotosintesis terbesar terjadi pada Hydrilla verticilata yang tertutup plastik
transparan berwarna bening, pada daun Morinda citrifolia klorofil a memiliki kadar
klorofil yang lebih besar dari pada klorofil b, serta pigmen yang pertama muncul pada
kertas kromatografi adalah xanthophyll, lalu klorofil b, klorofil a, serta karotenoid.
Kata kunci: Fotosintetsis, Kromatografi, Pigmen fotosintetik, Spektrofotometer.
PENDAHULUAN
Komponen utama dari sel tumbuhan
hidup adalah polisakarida, dari dinding
sel, protein dan asam nukleat serta
lemak yang dibuat dari gula dan unsur-
unsur mineral dalam jumlah yang
sangat sedikit tapi penting. Tumbuhan
merupakan makhluk hidup autotroph
dengan cara fotosintesis. Fotosintesis
berasal dari kata foton yang berarti
cahaya, dan sintesis yang berarti
menyusun.Jadi fotosintesis dapat
diartikan sebagai suatu penyusunan
senyawa kimia kompleks yang
memerlukan energi cahaya. Sumber
energi cahaya alami adalah matahari.
Proses ini dapat berlangsung karena
adanya suatu pigmen tertentu dengan
bahan CO2 dan H2O. Cahaya matahari
terdiri atas beberapa spektrum, masing-
masing spektrum mempunyai panjang
gelombang berbeda, sehingga
pengaruhnya terhadap proses
fotosintesis juga berbeda (Salisbury,
1995).
Fotosintesis merupakan suatu
proses biologi yang kompleks, proses
ini menggunakan energi dan cahaya
matahari yang dapat dimanfaatkan oleh
klorofil yang terdapat dalam kloroplas.
Seperti halnya mitokondria, kloroplas
mempunyai membran luar dan
membran dalam. Membran dalam
mengelilingi suatu stroma yang
mengandung enzim-enzim tang larut
dalam struktur membran yang disebut
tilakoid. Proses fotosintesis dipengaruhi
oleh beberapa faktor antara lain air
(H2O), konsentrasi CO2, suhu, umur
daun, translokasi karbohidrat, dan
cahaya. Tetapi yang menjadi faktor
utama fotosintesis agar dapat
berlangsung adalah cahaya, air, dan
karbondioksida (Kimball, 1992).
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). Klorofil merupakan
pigmen hijau tumbuhan dan merupakan
pigmen yang paling penting dalam
proses fotosintesis. Sekarang ini,
klorofil dapat dibedakan dalam 9 tipe :
klorofil a, b, c, d, dan e. Bakteri klorofil a
dan b, klorofil chlorobium 650 dan 660.
klorofil a biasanya untuk sinar hijau biru.
Sementara klorofil b untuk sinar kuning
dan hijau. Klorofil lain (c, d, e)
ditemukan hanya pada alga dan
dikombinasikan dengan klorofil a.
bakteri klorofil a dan b dan klorofil
chlorobium ditemukan pada bakteri
fotosintesin (Devlin, 1975).
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).
Berbeda dengan organisme
heterotrof, organisme autotrof
menggunakan energi yang berasal dari
oksidasi dan zat-zat organik tertentu.
Organisme yang demikian disebut
kemoautotrof, karena menggunakan zat
– zat kimiawi dalam memproduksi
senyawa organik dari senyawa non-
organik. Sedangkan peristiwa
fotosintesis sendiri dilakukan oleh
organisme autotrof yang seringkali
disebut dengan organisme fotoautotrof,
karena dalam proses pembentukan
senyawa organiknya menggunakan
energi yang berasal dari cahaya
matahari. Fotosintesis sering
didefinisikan sebagai suatu proses
pembentukan karbohidrat dan
karbondioksida serta air yang dilakukan
sel-sel yang berklorofil dengan adanya
cahaya matahari yang disebabkan oleh
oksigen (O2). Ada juga yang
mengartikan fotosintesis dengan suatu
peristiwa pengolahan atau pemasakan
makanan yang terjadi pada daun
dengan bantuan cahaya matahari
(Kimball, 1992).
Organisasi dan fungsi suatu sel
hidup bergantung pada persediaan
energi yang tak henti-hentinya. Sumber
energi ini tersimpan dalam molekul-
molekul organik seperti karbohidrat.
Organisme heterotrofik, seperti ragi dan
kita sendiri, hidup dan tumbuh dengan
memasukan molekul-molekul organik
ke dalam sel-selnya (Michael, 1964).
Faktor-faktor yang mempengaruhi
fotosintesis adalah 1) ketersediaan air
dan kekurangan air yang menyebabkan
daun layu dan stomata menutup,
akibatnya penyerapan karbondioksida
terhambat sehingga laju fotosintesis
menurun, 2) intensitas cahaya, semakin
tinggi intensitas cahaya semakin
banyak energi yang terbentuk sehingga
mempercepat fotosintesis. Namun,
intensitas cahaya yang terlalu tinggi
akan merusak klorofil dan mengurangi
kecepatan fotosintesis, 3) konsentrasi
karbondioksida (CO2), semakin tinggi
konsentrasi CO2 semakin
meningkatkan laju fotosintesis (Yatim
1999)
Kromatografi merupakan salah
satu teknik dalam memisahkan
komponen penyusun suatu laporan
seperti halnya pigmen-pigmen
fotosintetik yang terdapat di dalam daun
tumbuahn. Pemisahan komponen
tersebut didasarkan pada adanya
perbedaan berat molekul diantara
komponen-komponen penyusun
tersebut, sehingga akan terjadi
perbedaan kecepatan aliran komponen
pada suatu zat (eluen) yang akan
membawa komponen tersebut bergerak
(fase bergerak) pada suatu media yang
tidak ikut bergerak (fase diam). Pada
kromatografi kertas, fase diam
menggunakan media kertas sebagai
tempat untuk berlangsungnya proses
pemisahan tersebut (Machlis, L and J.G
Torrey, 1956).
Pigmen fotosintetik yang terdiri
dari klorofil a dan b, betacaroten dan
xantofil memiliki berat molekul yang
berbeda sehingga dengan teknik
kromatografi kertas dapat dilihat
perbedaan antara masing-masing
komponen tersebut dalam menyusun
pigmen warna pada daun. Prinsip
utama dari kromatografi terhadap
komponen fotosintetik adalah semakin
besar ukuran molekul pigmen tersebut
atau semakin besar molekul pigmen
akan semakin lambat pergerakannya
sewaktu dilalui oleh fasa bergerak pada
media kertas (Withham, 1986).
Daun dari kebanyakan spesies
menyerap lebih dari 90 % cahaya ungu
dan biru, demikian pula untuk cahaya
jingga dan merah. Hampir seluruh
penyerapan ini dilakukan oleh pigmen-
pigmen pada kloroplas. Pada membran
tilakoid, setiap foton dapat mengeksitasi
satu elektron dari pigmen karotenoid
atau klorofil. 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 (Lakitan,
2007).
Percobaan ini bertujuan untuk
melihat pengaruh panjang gelombang
terhadap aktivitas fotosintesis,
mempelajari dan memberikan latihan
cara penggunaan spektrofotometer,
menentukan kadar klorofil pada daun,
serta melihat komponen pigmen
fotosintetk yang ada pada daun.
PELAKSANAAN PRAKTIKUM
1. Waktu dan Tempat
Praktikum ini dilaksanakan pada hari
Senin, 21 September 2015 pukul 08.00
WIB sampai selesai di Laboratorium
Teaching IV Jurusan Biologi FMIPA
Universitas Andalas Padang..
2. Alat dan Bahan
2.1 Alat
Adapun alat yang digunakan pada
praktikum ini adalah timbangan, tabung
reaksi, bekker glass, spidol, gelas ukur,
plastic transparan, spektronic, lumping
porselin, pipet tetes, sentrifuge, kuvet,
aluminium foil, timbangan, pisau, koin,
dan alat kromatografi.
2.2 Bahan
Adapun bahan yang digunakan dalam
praktikum ini adalah 0,5 % NaHCO3,
aceton 80 %, eter, Hydrilla
ferticillata,Averrhoa bilimbi, Morinda
citrifolia, Syzygium oleana, Hibiscus
rosa-sinensi dan Ficus benjamina.
3. Cara Kerja
3.1 Efek panjang gelombang terhadap
efektifitas fotosintesis Hydrilla
verticilata
Hydrilla sp. dimasukkan ke dalam
tabung reaksi sebanyak 5 tangkai (satu
tangkai setiap tabung) dengan tangkai
ke arah bawah tabung. Diisi tabung
dengan NaHCO3 0,5 % sampai penuh,
lalu diletakkan terbalik di dalam gelas
piala, diusahakan tidak terbentuk ruang
udara. Gelas piala dibungkus dengan
kertas berwarna dan diletakkan di
bawah lampu neon selama 2 sampai 3
jam. Setelah 2 jam, dinding tabung
dipukul-pukul agar gelembung terlepas
dari tanaman, lalu ditandai ruang udara
yang terbentuk dengan spidol.
Dikeluarkan isi tabung, dikeringkan, dan
diisi dengan air dengan pipet sampai
batas yang telah ditandai. Volume air ini
sama dengan volume oksigen yang
terbentuk selama fotosintesis. Terakhir
dibandingkan pengaruh warna terhadap
reaksi ini.
3.2 Penentuan kadar klorofil dengan
spektrofotometer
Ditimbang daun segar sebanyak 0,5
gram. Dirajang kecil-kecil lalu digerus
dengan aseton 80 % sebanyak 50 mL
sampai ampas putih. Ekstrak
dimasukkan ke dalam gelas ukur dan
dicukupkan 25 mL dengan
penambahan aseton 80 %. Larutan
disentrifuge selama 15 menit dan
supernatan dipindahkan ke dalam
kuvet. Dilakukan pengukuran nilai
absorban dengan spektrofotometer 20
Bausch and Lomb dengan panjang
gelombang 645 nm dan 663 nm.
Dihitung kandungan klorofil dengan
menggunakan rumus klorofil total
[ ( ) ( )]
,
klorofil a = [12,7 (D663) – 2,69 (D645)]
dan klorofil b =
[ ( ) ( )]
.
3.3 Pemisahan pigmen fotosintesis
metode kromatografi kertas
Disiapkan kertas saring ukuran 2 x 17
cm dengan 1 cm di bagian bawah
dibuat meruncing dan diujung atasnya
dieri benang dan diberi garis batas
pelarut naik maksimal 15 cm dari batas
ujung bawah yang runcing. Digosokkan
permukaan daun ke permukaan kertas
saring dengan menggunakan koin
sehingga pigmen warna daun pindah ke
kertas saring tersebut sebanyak 15 kali.
Ditempatkan kertas saring pada alat
kromatografi yang teah diisi larutan
kromatografi. Dibiarkan larutan naik
sampai mencapai batas atas kertas.
Kemudian kertas saring diangkat dan
dikeringanginkan. Diamati warna yang
terbentuk setelah kertas saring tersebut
benar-benar kering. Diukur Rf dari
masing-masing pigmen warna yang
dihasilkan dengan persamaan
.
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Efek panjang gelombang terhadap
efektifitas fotosintesis Hydrilla
verticilata
Tabel 1. Volume hasil forosintesis
Warna plastik Volume (ml)
Bening 0,35 Kuning 0,05
Biru 0,05 Merah 0,1 Hijau 0,05
A C
B
Gambar 1. Hydrilla verticilatayang
ditutupi plastic beberapa warna
Keterangan : A (Plastik transparan),
B (Botol kaca), C (Tabung reaksi)
Dilihat pada tabel diatas maka dapat
dilihat perbedaan volume yang
dihasilkan dari setiap perlakuan
berbeda yang diberikan. Dimana
didapatkan volume yang paling tinggi
pada plastic transparan bening yaitu
0,35 ml, sedangkan yang paling rendah
dengan volume 0,05 ml pada plastik
transparan kuning, biru dan hijau.
Menurut Dermawan (1983), 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 yang berbeda
Kloroplast mengandung
beberapa pigmen. Sebagai contoh,
klorofil a terutama menyerap cahaya
biru-violet dan merah. Klorofil b
menyerap cahaya biru dan oranye dan
memantulkan cahaya kuning-hijau.
Klorofil a berperan langsung dalam
reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak
secara langsung berperan dalam reaksi
terang. Dalam praktikum ini, anda akan
mempelajari peranan jenis cahaya
tersebut terhadap fotosintesis, dengan
cara mengamati terbentuknya pati pada
daun tanaman yang telah disinari
dengan jenis cahaya yang berbeda-
beda. Daun tanaman yang dapat
melakukan proses fotosintesis akan
membentuk pati yang dapat dideteksi
dengan menggunakan larutan Kalium
Iodida (Fitter, 1991).
Berdasarkan gambar diatas,
dapat disimpulkan bahwa tumbuhan
Hydrilla verticilata melakukan
fotosintesis yang ditandai dengan
adanya gelembung pada dasar tabung
reaksi yang dibalikkan. Hal ini sesuai
dengan Santoso (2004) yang
mengatakan bahwa pada proses
fotosintesis, jika semakin banyak CO2
yang dihasilkan maka akan semakin
besar fotosintesisnya, hal inilah yang
menyebabkan adanya gelembung di
dalam tabung reaksi.
2. Penentuan kadar klorofil dengan
spektrofotometer
Tabel 2. Kadar klorofil pada Hydrilla
verticilata
Panjang gelombang
Ternaungi
645 nm 0,498 663 nm 0,776
Klorofil total 1,62992 Klorofil a 0,85156 Klorofil b 0,60523
Dari tabel 1 di atas dapat diketahui
bahwa pada panjang gelombang 645
nm memiliki optical density (OD)
sebesar 0,498, sedangkan pada
panjang gelombang 663 nm memiliki
OD sebesar 0,776. Kandungan klorofil a
pada daun Morinda citrifolia yang
diperoleh sebesar 0,85156, sedangkan
klorofil b sebesar 0,60523 dan jumlah
total klorofil adalah sebesar 1,62992.
Kandungan klorofil a lebih besar dari
pada kandungan klorofil b, meskipun
dengan jarak yang tidak terlalu jauh.
Hal ini sesuai dengan literature Subandi
(2008), yang mengatakan bahwa
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.
3. Pemisahan pigmen fotosintesis
metode kromatografi kertas
Tabel 3. Jarak tempuh pigmen dan RF
Warna
(pigmen)
Jarak
tempuh
rf
Kuning
(karotenoid) 14,5 0,96
Hijau tua
(klorofil a) 11,5 0,76
Hijau muda
(klorofil b) 12 0,8
Oren
(xanthopyll) 8 0,53
Gambar 2. Kertas saring
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa
pada daun Morinda citrifolia terdapat
beberapa klorofil seperti klorofil a yang
berwarna hijau tua, klorofil b dengan
warna hijau muda dan karotenoid
dengan warna kuning serta xanthophyll
yang berwarna oren. Warna yang
pertama kali muncul adalah warna oren
rf 0,53, lalu warna hijau muda dengan rf
0,8, lalu hijau tua dengan rf 0,76 dan
kuning dengan rf terbesar yaitu 0,96.
Klorofil b mempunyai jarak tempuh
yang lebih dekat, dibanding dengan
klorofil a. Jarak yang dtempuh oleh
pigmen klorofil ini 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.
Menurut Subandi (2008), rumus
empiris klorofil adalah C55H72O5N4Mg
(klorofil a) dan C55H70O6N4Mg (klorofil
b). Dari rumus empiris tersebut, kita
dapat diketahui berat molekul klorofil a
yaitu 892 dan berat molekul klorofil b
adalah 906. disini dapat dilihat bahwa
pigmen klorofil b mempunyai berat
molekul yang lebih rendah dibanding
berat molekul pigmen klorofil a. Pada
hasil percobaan, klorofil b muncul lebih
dahulu dibanding klorofil a dan xantofil.
Jadi terbukti bahwa klorofil yang
mempunyai berat molekul yang lebih
besar akan menempuh jarak yang lebih
dekat atau dengan kata lain pigmen
klorofil b tampak terlebih dahulu.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari praktikum yang
telah dilaksanakan adalah:
1. Setiap tumbuhan mengalami
fotosintesis dan mempunyai
pigmen fotosintetik yang
berbeda-beda.
2. Fotosintesis terbesar terjadi
pada Hydrilla verticilata yang
tertutup plastic transparan
berwarna bening.
3. Klorofil a memiliki kadar klorofil
yang lebih besar dari pada
klorofil b, yaitu sebesar 0,85156.
4. Pada daun Morinda citrifolia,
pigmen yang pertama muncul
adalah xanthophyll yang
mempunyai jarak tempuh paling
dekat dibandingkan pigmen
lainnya.
Saran
Untuk praktikum ke depan disarankan
agar selalu melaksanakan percobaan
praktikum sesuai dengan petujuk dalam
diktat agar tidak terjadi kesalahan.
DAFTAR PUSTAKA
Devlin, R.M. 1975. Plant Physiology
Third Edition. New York:
Nostrand Company.
Darmawan dan Baharsjah. 1983.
Pengantar Fisiologi Tumbuhan .
Jakarta : PT Gramedia.
Lakitan, Benyamin. 2007. Dasar-Dasar
Fisiologi Tumbuhan. Jakarta :
PT. Raja Grafindo Persada.
Subandi, Aan. 2008. Metabolisme.
http://metabolisme.blogspot.com
/2007/09. 14 September 2015.
Kimball JW. 1992. Biologi Umum.
Jakarta: Erlangga
Salisbury FB. 1995. Fisiologi Tumbuhan
Jilid 1. Bandung: ITB.
Santoso, Slamet. 2004. Dinamika
Kelompok. Jakarta: Bumi
Aksara.
Yatim. 1999. Kamus Biologi. Jakarta:
Yayasan Obor Indonesia.
Witham H.F., D.F.Blaydes dan R.M.
Devlin. 1986. Exercises in Plant
Physiology. PWS Publishers.
Hal.150.
Fitter. A dan M. Hay, 1991. Fisiologi
Lingkungan Tanaman. UGM
Press,Yogyakarta.
Machlist, L, and J.G. Torrey. 1956.
Plants in Action A Laboratory
Manual of Plant Physiology. San
Fransisco: W.H. Freeman and
Company.
Michael,P.H.1964. General Phisiology.
Tokyo: Kogasuma Company