Laporan Praktikum Penentuan Kadar Klorofil Secara Sprektroskopi

LAPORAN PRAKTIKUM ANATOMI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN

“Penentuan Kadar Klorofil Secara Spektroskopi”

        

Oleh:

Estamia Putri Hinely Siahaan

 F05112057

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

 UNIVERSITAS TANJUNGPURA

 PONTIANAK

 2014

Abstrak

     Tumbuhan tingkat tinggi umumnya bersifat autotrof, yaitu dapat menghasilkan makanan sendiri melalui proses fotosintesis. Fotosintesis pada tumbuhan terjadi pada klorofil. Klorofil adalah pigmen hijau fotosintetis yang terdapat dalam tanaman, Algae dan Cynobacteria. Nama "chlorophyll" berasal dari bahasa Yunani kuno: choloros = hijau dan phyllon = 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. Tujuan percobaan ini adalah untuk mempelajari dan memberikan latihan cara penggunaan Spektrofotometer dengan menentukan kadar klorofil pada daun bayam (Spinacia oleracea). Untuk keperluan ini, penentuan kadar korofil  Oleh karena itu, adakah perbedaan pigmen klorofil antara daun tua, setengah tua, dan daun muda pada bayam? Pada daun yang mana jumlah klorofilnya yang paling tinggi? Serta faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi jumlah klorofil pada daun? Praktikum ini menggunakan alat seperti mortar, alu, gelas ukur, dan spektrophotometer Geneys 10 serta bahan berupa daun bayam (Spinacia oleracea) yaitu daun yang muda, sedang, dan daun tua, aseton 80% dan akuades. Klorofil total pada daun muda adalah 0,89114 mg/l, daun setengah tua adalah 1,39794 mg/l, dan pada daun tua adalah 1,39790 mg/l. Dari hasil tersebut, dapat diketahui bahwa jumlah klorofil pada daun setengah tua lebih banyak dibandingkan daun muda dan hampir sama dengan daun tua.

Kata kunci : Fotosintesis,klorofil, klorofil a dan b, spektrofotometer, daun muda, daun setengah tua, daunt 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 ) .

             

                                                                             Tujuan

            Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari dan memberikan latihan cara penggunaan Spektrofotometer. 

                                                                         Metodologi

       Praktikum mengenai transpirasi dilaksanakan pada hari kamis tanggal 12 April 2014 pukul 12.30 WIB di Laboratorium Biologi FKIP UNTAN. Adapun alat yang digunakan yaitu mortar dan alu, gelas ukur, serta Spektrofotometer Genesys 10. Sedangkan bahan yang digunakan yaitu tumbuhan daun  bayam  (Spinacia oleracea) muda, daun bayam setengah tua,dan daun bayam tua.

      Langkah kerja pada praktikum ini yaitu 1 gr daun yang masih segar dirajang kecil-kecil. Rajangan diekstrak dengan aceton 60 % sebanyak 100 ml, dengan cara menggerusnya didalam mortal selama 5 menit. Yakinlah bahwa semua pigmen klorofil dari daun telah keluar seluruhnya dan hal ini dapat dilihat dari ampasya yang berwarna putih. Ekstrak klorofil ini disaring dengan saringan Buchner dan selanjutnya dimasukkan ke dalam ukur 100 ml. Penambahan aceton 80 % hanya diperlukan apabila volume ekstrak dalam labu ukur belum mencapai batas 100ml. Dengan menggunakan cuvet, ukur Optica Density (OD) dari ekstrak dengan menggunakan panjang gelombang 663 nm dan 645 nm. Konsentrasi klorofil dapat dihitung dengan rumus Arnon (1949) dengan membandingkan OD pada 663 nm dan 645 nm dalam sel ang tebalnya 1 cm dengan menggunakan koefisien absorbsi spesifik yag telah ditentukan oleh Mac Kinner (194) 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

Hasil Pengamatan

Tabel pengamatan kadar klorofil dengan spektrofotometer :

No.	Index	Mode	A	B
			663 nm	645 nm
1	0	Ab3	0.000	0.000
2	0	Ab5	0.472	0.221
3	0	Ab5	0.594	0.218
4	0	Ab5	0.615	0.240

Ket :    no.1  = akuades

            no.2  = daun bayam muda

            no.3  = daun bayam setengah tua

            no.4  = dun bayam tua

Perhitungan :

1.        Hasil pengamatan untuk kadar klorofil daun muda

No.	Jenis klorofil
	Klorofil a	Klorofil b	Klorofil total
1.	6,58889	5,07034	4,47364

2.        Hasil pengamatan untuk kadar klorofil daun setengah tua

No.	Jenis klorofil
	Klorofil a	Klorofil b	Klorofil total
1.	8,13022	5,00408	4,41548

3.        Hasil pengamatan untuk kadar klorofil daun dewasa

No.	Jenis klorofil
	Klorofil a	Klorofil b	Klorofil total
1.	1,42665	5,5083	4,8603

Pembahasan

 Pada praktikum ini digunakan ekstrak tumbuhan Bayam (Spinacia oleracea). Daun bayam yang dipakai adalah daun mudanya, daun sedang, dan daun tua. Percobaan kali ini bertujuan untuk mempelajari dan memberikan secara latihan cara penggunaan spektrofotometer untuk menentukan kadar klorofil dari ekstrak daun bayam. Dari hasil pengamatan ekstrak bayam dengan umur yang berbeda, terlihat adanya perbedaan warna hijau pada masing-masing estrak daun tersebut. Terlihat bahwa warna ekstrak daun sedang lebih gelap dibanding dengan warna ekstrak daun muda dan daun tua. Dari pengukuran kadar klorofil menggunakan alat Spektrofotometer, sebelumnya dilakukan pengukuran dengan akuades terlebih dahulu sebagai kalibrasi alat. Ekstrak daun bayam diukur dengan panjang gelombang berbea yaitu panjang gelombang 663 nm dan 645 nm. Maka didapatkan hasil secara  berturut-turut yaitu daun muda, setengah tua, dan tua adalah 0, 472 ;   0,594 ; dan 0,615 pada  panjang gelombang 663 nm. Serta pada panjang gelombang 645 nm secara berurutan yaitu 0,221 ; 0,218 dan 0,240.

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 4,47364 mg/l; daun setengah tua dengan klorofil total yaitu 4,41548 mg/l ; dan daun dewasa dengan klorofil total yaitu 4,8603 mg/l. berdasarkan hal tersebut, jumlah klorofil total lebih besar pada daun dewasa/tua. 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

 Jadi, dari hasil pengamatan yang dilakukan diketahui adanya kadar klorofil yang 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 matang 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 digunakan alat yang disebut dengan spektrofotometri. Spektrofotometri 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 2014.

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.