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