FUNGSI CAHAYA DAN PIGMEN DALAM FOTOSINTESIS

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Hubungan antara cahaya matahari dengan tanaman sangatlah dekat karena cahaya matahari dan tanaman ada kaitannya dalam proses fotosintesis. Matahari merupakan sumber energi terbesar di alam semesta. Energi matahari diradiasikan (memancarkan cahayanya) kesegala arah dan hanya sebagian kecil saya yang diterima oleh bumi. Energi matahari yang dipancarkan ke bumi dalam bentuk energi radiasi. Dikatakan radiasi karenak aliran energy yang berada pada matahari menuju ke bumi tidak membutuhkan medium untuk mentransmisikannya. Energi matahari yang jatuh ke permukaan bumi berbentuk seperti gelombang elektromagentik yang menjalar dengan kecepatan cahaya. Panjang gelombang radiasi matahari sangat pendek dan biasanya panjang gelombang tersebut dinyatakan dalam micron. Bagi manusia dan hewan cahaya matahari berfungsi sebagai penerang, sedangkan bagi tumbuhan dan organism yang berklorofil, cahaya matahari dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk melakukan proses fotosintesis. Dalam proses ini energi cahaya diperlukan untuk berlangsungnya penyatuan CO₂ dan air untuk membentuk karbohidrat. Pengaruh unsur cahaya menjadi perhatian yang serius karena cahaya juga merupakan salah satu factor dalam fotosintesis. Proses fotosintesis pada tanaman dilakukan di siang hari dikala matahari menyinari bumi.

Fotosintesis  merupakan proses pembuatan makanan yang terjadi pada tumbuhan hijau (yang berkklorofil) dengan bantuan sinar matahari dan enzim-enzim. Proses fotoseintesis ialah proses dimana tumbuhan menyerap karbondioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Tumbuhan menyerap cahaya karena mempunyai pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil berada pada organel yang disebut dengan kloroplas. Klorofil tersebut akan menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Sel mesofil ada dua, yaitu mesofil palisade dan mesofil sponge. Kemudian cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.

Pigmen-pigmen tanaman biasanya dijumpai dalam plastida serta dalam vakuola. Tipe-tipe plastida ialah kloroplas, kromoplas, dan leukoplas. Kloroplas memiliki warna hijau sebagai akibat adanya pigmen klorofil yang lebih banyak. Kromoplas memiliki warna kuning, jingga, atau merah karena pigmen karotenoid. Leukoplas adalah plastida yang tidak berpigmen dan biasanya terdapat pada jaringan yang tidak terkena cahaya. Warna hijau ditimbulkan oleh klorofil yang terdapat di dalam kloroplas. Dalam kloroplas juga dijumpai karotenoid yaitu pigmen kuning sampai merah, tetapi ditutupi oleh klorofil. Karotenoid akan tampak jika hanya terdapat sedikit atau tidak ada klorofil sama sekali.

1.2 Tujuan

1.        Untuk mengetahui pengaruh kehadira cahaya dalam proses fotosintesis

2.        Untuk melihat macam pigmen yang terdapat di dalam daun serta mempelajari sifat-saifatnya.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dan oksigen dengan bantuan cahaya matahri. Proses fotosintesis terjadi pada pigmen fotosintesis. Tanpa pigmen tersebut, tanaman tidak mampu melakukan fotosintesis (Ferdinand dan Moekti, 2007). Fotosintesis dipengaruhi oleh cahaya matahari, tahap pertumbuhan tanaman, pigmen penyerapan cahaya, suhu, fotosintat ketersediaan CO₂ dan H₂O Anonim, 2012(dalam Surtinah, 2012). Pengaruh intensitas cahaya terhadap pertumbuhan generatif berhubungan dengan tingkat fotosintesis yaitu sumber energi bagi proses pembungaan yang juga melalui mekanisme hormon tanaman (Astuti dan Sri, 2010). Tidak semua cahaya diserap pada tanaman hanya panjang gelombang tertentu cahaya diserap pada tanaman dan itu menurut kebutuhan tanaman masing-masing.

Pigmen-pigmen yang ada pada tanaman biasanya dijumpai dalam plastid serta dalam vakuola. Salah satu pigmen pada daun yaitu klorofil. Klorofil ini terletak pada kloroplas. Nama lain dari klorofi adalah zat hijau daun. Adanya pigmen klorofil akan memberi ciri warna hijau pada daun dan atau batang tanaman. Menurut Abidin, 1984, Lakitan, 2001 dalam Widowati (2011), pigmen ini terdapat di dalam kloroplas, yang akan menyebabkan sel-sel memiliki kemampuan menyerap energi cahaya. sehingga terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan gula atau karbohidrat.

Dan adapun sifat-sifat kimia yang ada di dalam klorofil. Sifat kimia klorofil, antara lain (1) tidak larut dalam air, melainkan larut dalam pelarut organik yang lebih polar, seperti etanol dan kloroform; (2) inti Mg akan tergeser oleh 2 atom H bila dalam suasana asam, sehingga membentuk suatu persenyawaan yang disebut feofitin yang berwarna coklat Dwidjoseputro, 1994 (dalam Ai dan Yunia, 2011).

Klorofil juga dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu klorofil-a, b, dan c. Ketiga jenis klorofil ini sangat penting dalam proses fotosintesis tumbuhan yaitu suatu proses yang merupakan dasar dari pembentukan zat-zat organik di alam(Rasyid, 2009). Klorofil a dan b menunjukkan absorpsi yang sangat kuat untuk panjang gelombang biru dan ungu, jingga dan merah (lembayung) dan menunjukkan absorpsi yang sangat kurang untuk panjang gelombang hijau dan kuning hijau (500-600 nm) Sasmitamihardja dan Siregar, 1996 ( dalam Ai, 2012).Selain pigmen klorofil pada daun, daun juga mempunyai pigmen lain, misalnya karoten (berwarna jingga), xantofil (berwarna kuning), dan antosianin (berwarna merah, biru, atau ungu, tergantung derajat keasaman (Abdurahman, 2006).

Pigmen antosianin sering muncul pada bagian mahkota bunga. Pada daerah asam akan terdapat mahkota bunga yang berwarna merah. Jika tanaman tumbuh pada tempat yang bersifat basa, maka mahkota tanaman akan berwarna biru ataupun ungu. Antosianin berperan aktif dalam penangkapan cahaya. Antosianin merupakan golongan senyawa glikosida (Angkasa, dkk, 2007). Flavonoid adalah pigmen yang antara lain berupa antosianin yaitu pigmen yang memberikan tampilan warna ungu, biru, atau merah ; antosianin yaitu pigmen yang memberikan warna kuning atau putih, serta tanin pigmen yang tidak berwarna atau berwarna coklat (Pitojo dan Hesti, 2007).

III. BAHAN DAN METODE

3.1 Tempat dan Waktu

    Kegiatan praktikum Agrobiologi pada acara 2, yaitu tentang fungsi cahaya dan pigmen dalam fotosintesis yang dilaksanakan pada hari Sabtu,16 Maret 2012, di laboratorium fisiologi tumbuhan, Jurusan Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember. 

3.2 Bahan dan Alat

3.2.1 Bahan

1. Daun tanaman acalipa (merah-putih-hijau)

2. Daun ketela pohon

3. CaCO₃

4. Aseton

5. Larutan I₂KI

6. Aquadest

7. Petroleum eter

8_. Alkohol

9. Larutan HCl dan NaOH

3.2.2 Alat

1. Mortir dan stamper

2. Neraa analitis

3. Gelas arloji

4. Corong pemisah

5. Beaker glass

6. Tabung reaksi

7. Pinset

8_. Bunsen

9. Kaki tiga

10. Penjepit kayu

11. Cutter

3.3 Cara Kerja

3.3.1 Pengaruh cahaya dalam Fotosintesis

1.             Menyiapkan daun ketela pohon yang muda dan telah berkembang penuh (the youngest fully expanded leaves) dan memperkirakkan mendapat cahaya matahari secara langsung.

2.       Menutup sebagian daun ketela pohon tersebut dengan kertas karbon selama 2-3 x 24 jam.

3.       Mengambil daun tersebut, kemudian memotong ruas daun sehingga memperoleh bagian yang tertutup dan tidak.

4.       Menyiapkan  beberapa tabung reaksi, kemudian mengisi 5-10 ml alkohol 96% dan memasukkan potongan-potongan daun tersebut

5.       Memanaskan air di dalam beaker glass 1000 ml, kemudian memasukkan tabung reaksi berisi potongan daunt tersebut dan menunggu sampai daun berwarna pucat.

6.       Mengambil daun yang telah berwarna pucat kemudian meletakkan pada gelas arloji

7.       Menguji daun yang telah berwarna pucat dengan meneteskan larutan I₂KI. Mengamati warna yang tampak

3.3.2 Pengaruh Pigmen dalam Fotosintesis

1.             Menyiapkan daun acalypa yang muda dan telah berkembang penuh (the youngest fully expanded leaves) dan memiliki warna putih dan hijau.

2.             Mengambil daun tersebut, kemudian membuat potongan sehingga memperoleh kedua bagian warna tersebut.

3.             Menyiapkan beberapa tabung reaksi, kemudian mengisikan 5-10 ml alkohol 96% dan memasukkan potongan-potongan daun tersebut

4.              Memanaskan air di dalam beaker glass 1000 ml, kemudian memasukkan tabung reaksi berisi potongan daun tersebut dan menunggu sampai daun berwarna coklat.

5.             Mengambil daun yang telah berwarna pucat kemudian meletakkannya pada gelas arloji.

6.             Menguji daun yang telah berwarna pucat dengan meneteskan larutan I₂KI. Mengamati warna yang tampak

3.3.3 Pemisahan pigmen

1.             Menimbang 1 g daun tanaman yang telah ditentukan

2.             Menumbuk daun dengan mortar dan stamper serta memberi sedikit CaCO₃

3.             Menambahkan 20cc aseton. Menyaring larutan aseton yang berwarna hijau gelap dengan kertas filter untuk menghasilkan sisa-sisa saringan

4.              Menyiapkan corong pemisah dan mengisi dengan 10-25 cc petroleum eter dan meletakkannya berdiri.

5.             Mengisi 10-15 cc larutan aseton dalam corong pemisah dan mencampur secara perlahan-lahan. Menunggu hingga terjadi perubahan warna.

6.             Memisahkan kedua warna yang terbentuk ke dalam tabung yang berbeda.

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

4.1.1 Pemisahan pigmen

Bahan	Klorofil-a	Klorofil-b	Anthoxianin	Karoten	Xantophyl
Acalypa merah	+	+	+	+	+
Acalypa hijau	+	+	-	-	-

4.1.2 Pengaruh cahaya

Bahan	Bagian	Kondisi warna
Acalypa	Kuning	++ (lemah)
	Hijau	++++ (sangat kuat)
Singkong	Tertutup	+++ (agak kuat)
	Terbuka	++++ (sangat kuat)

Keterangan:

++++   : sangat kuat

+++     : agak kuat

++        : lemah

+          : sangat lemah

4.2 Pembahasan

Proses fotosintesis merupakan hal yang paling penting bagi tumbuhan hijau (berklorofil) untuk memproduksi karbohidrat yang berupa glukosa. Proses fotosintesis di bantu oleh cahaya matahari untuk mengubah senyawa anorganik (CO₂ dan H₂O) menjadi senyawa organik (karbohidrat dan oksigen). Faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis yaitu suhu, CO₂, dan cahaya dan faktor yang paling utama adalah cahaya matahari. Jika tidak ada cahaya maka tumbuhan tidak dapat melakukan fotosintesis. Pada dasarnya pada intensitas cahaya tertentu maka kenaikan intensitas akan menaikkan proses fotosintesis. Jika terlalu tinggi cahaya yang ada maka dapat merusak klorofil dan mengurangi kecepatan proses fotosintesis.

Di dalam praktikum ini, sebelum praktikum kita mengambil daun ketela dan diberi dua perlakuan yaitu dengan cara ditutup dengan kertas karbon dan tidak ditutup dengan karbon. Mengusahakan menutup daun ketela ditutup dengan kertas karbon pada saat matahari tidak terbit yaitu dengan tujuan daun itu tidak sedang melakukan fotosintesis. Tujuan daun ditutup dengan kertas karbon agar kita mengetahui apakah daun yang tertutupi karbon dapat menghasilkan karbohidrat.. Karbohidrat yang terbentuk dalam proses fotosintesis sangat beraneka ragam contohnya seperti sukrosa, monosakarida, dan polisakarida.

Di dalam hasil pengamatan,  setelah ditetesi larutan I₂KI terdapat data bahwa bagian daun ketela yang tertutup kertas karbon warnanya lebih lemah (pucat) daripada bagian daun pohon yang tidak ditutupi dengan kertas karbon. Daun ketela yang tidak tertutup kertas karbon akan berwarna biru kehitaman pada saat ditetesi larutan I₂KI, sedangkan bagian daun yang tertutup kertas karbon akan berwarna coklat. Jika warna daun yang setelah ditetesi larutan I₂KI dan berwarna biru kehitaman maka daun tersebut menghasilkan karbohidrat dan karbohidrat sendiri merupakan hasil dari fotosintesis..

Di dalam proses fotosintesis juga di perlukan pigmen untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Di dalam tubuh tumbuhan terdapat bermacam-macam pigmen. Macam pigmen tersebut memiliki peran yang berbeda dalam menyerap energi cahaya. Pada gelombang tertentu cahaya dapat diserap oleh tumbuhan yaitu sekitar 360 nm-700 nm. Ada 4 macam pigmen yang berada di daun yaitu klorofil, anthoxianin, karotenoid (karoten dan xantophyl). Klorofil dibagi menjadi  dua yaitu klorofil-a dan klorofil-b. Klorofil-a memberi warna hijau kebiruan sedangkan klorofil-b memberi warna hijau kekuningan. Anthoxianin akan berwarna merah pada saat kondisi asam dan akan berwarna biru pada saat kondisi basa. karotenoida biasanya banyak terdapat pada tumbuhan yaitu β-karoten dan lutein. Karotenoida dibagi menjadi dua, yaitu karoten yang menyebabkan warna jingga dan xantophyl berwarna kuning.

            Di dalam praktikum telah diketahui data bahwa acalypa merah meiliki klorofil-a, klorofil-b, anthoxianin, karoten, dan xantophyl sedangkan pada acalypa merah hanya terdapat klorofil-a dan klorofil-b.  Untuk mengetahui cara adanya pigmen yang ada di daun yaitu dengan cara melihat warna kertas saring yang telah mengalami proses pemisahan. Warna klorofil pada acalypa hijau dan pada daun singkong terbuka lebih pekat daripada acalypa kuning dan daun singkong tertutup. Daun acalypa hijau daun terbuka pigmennya lebih pekat, karena pada acalypa hijau dan daun terbuka mengalami fotosintesis dan memiliki jumlah klorofil lebih banyak daripada acalypa kuning dan daun singkong tertutup. Sedangkan fotosintesis juga membutuhan klorofil untuk menghasilkan karbohidrat dan oksigen.

Pada uji coba pemisahan pigmen yaitu dengan cara memotong bagian daun acalypa yang dibutuhkan kemudian menumbuk daun acalypa hingga halus dan menambahkan CaCO₃ pada daun tersebut. Menyiapkan kertas saring untuk menyaring sari daun tersebut dan memasukkan sari tersebut kedalam corong pemisah dan memberikan eter. Menunggu sampai pigmen tersebut terpisah dan ambil pigmen daun yang dibutuhkan. Untuk menguji kandungan pigmen tersebut yaitu dengan cara melihat warna yang ada di kertas saring.

Untuk menguji daun singkong tertutup dan terbuka yaitu dengan cara menyiapkan daun yang diperlakukan menjadi dua perlakuan yaitu daun singkong terbuka dan daun singkong tertutup kemudian menyiapkan tabung reaksi dan mengisi dengan alkohol dan memasukkan daun tersebut. Memanaskan air di dalam beaker glass kemudian memasukkan ke dalam tabung reaksi berisi potongan daun dan menunggu hingga daun berwarna coklat. mengambil daun  yang berwarna pucat dan meletakkannya pada gelas arloji dan meneteskab larutan I₂KI (iodium). Pada data praktikum menandakan bahwa daun yang tertutup kertas karbon berwarna pucat dari pada daun singkong tertutup karena di daun singkong tertutup tidak mengalami fotosintesis.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

           Daun acalypa merah memiliki pigmen klorofil-a klorofil-b, antoxianin, karoten, dan xantophyl sedangkan daun acalypa kuning hanya memiliki pigmen klorofil-a dan klorofil-b. Pada acalypa hijau dan daun singkong terbuka memiliki pengaruh cahaya lebih besar karena pada daun acalypa hijau dan singkong terbuka memiliki banyak klorofil daripada daun acalypa kuning dan daun singkong tertutup.

5.2 Saran

            Di dalam praktikum ini harus lebih teliti dan jelih untuk mengamati sebuah objek dalam pengamatan. Harus berhati-hati dalam menggunakan alat yang ada di laboratorium karena alat tersebut berbahan kaca dan muda pecah.

DAFTAR PUSTAKA

Abdurahman, D. 2006. Biologi Kelompok Pertanian dan Kesehatan. Banudung : Grafindo Media Pratama.

Ai, N.S. 2012. Evolusi Fotosintesis pada Tumbuhan. Ilmiah Sains, 12 ( 1): 28-34.

Ai, N.S dan Yunia B. 2011. Konsentrasi Klorofil Daun sebagai Indikator Kekurangan Air pada Tanaman. Ilmiah Sains,  11 (2) : 165-173

Angkasa, S, dkk. 2007. Trubus Variegata. Depok: PT Trubus Swadaya.

Astuti, T dan Sri, D. 2010. Produksi Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L.) yang Diperlakukan dengan Naungan dan Volume Penyiraman Air yang Berbeda. Penelitian Sains & Teknologi, 11 (1): 19 – 28.

Ferdinand, F dan Moekti, A. 2007. Praktis Belajar Bilogi. Jakarta: Visindo Media Persada.

Pitojo, S dan Hesti, N.P. 2007. Seri Budi Daya Kesemek. Yogyakarta: Kanisius.

Rasyid, A.  2009. Distribusi Klorofil-a pada Musim Peralihan Barat-Timur di Perairan Spermonde Propinsi Sulawesi Selatan. Sains & Teknologi, 9 (2) : 125 – 132.

Surtinah, 2012. Korelasi antara Waktu Panen dan Kadar Gula Biji Jagung Manis (Zea mays saccharata Sturt). Ilmiah Pertanian, 9 (1): 1-6.

Widowati, H. 2011. Pengaruh Logan Berat Cd, Pb terhadap Perubahan-Perubahan Warna Batang dan Daun Sayuran. El-Hayah 1 (4): 167-173.