Kloropil

Pada tumbuhan didapatkan bermacam-macam pigmen yang berperan menyerap energi cahaya. Pigmen fotosintetis terdapat dalam kloroplas yang terdiri dari klorofil a, b, santofil, karotenoid, bakterioklorofil pada bakteri. Pigmen ini menyerap warna atau gelombang cahaya yang berbeda-beda. Masing-masing menyerap maksimum pada gelombang cahaya tertentu. Pigmen umumnya mempunyai penyerapan maksimum pada gelombang cahaya pendek dan juga panjang. Untuk memaksimalkan penyerapan energi cahaya, maka pada kloroplas terdapat kelompok pemanen cahaya yang disebut dengan antena yang terdiri dari bermacam-macam pigmen, pigmen yang paling banyak pada kloroplas adalah klorofil. Klorofil merupakan pigmen yang berwarna hijau yang terdapat pada kloroplast. Pigmen ini berguna untuk melangsungkan fotosintesis pada tumbuhan . Aneka bentuk dan ukuran kloroplast ditemukan pada berbagai tumbuhan (Salisbury and Ross, 1995).

Fotosintesis terjadi pada semua bagian berwarna hijau pada tumbuhan karena mamiliki kloroplas, tetapi tempat utama berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Pigmen warna hijau yang terdapat pada kloroplas disebut dengan klorofil dan dari zat inilah warna daun berasal. Klorofil menyerap energy cahaya yang menggerakkan sintesis molekul makanan dalam kloroplas untuk menghasilkan energi (Campbell, 2002).

Kadar dari klorofil yang terkandung dalam suatu organ tumbuhan dapat diukur dengan metoda spektrofotometer. Sel penutup pada lembaran daun yang mengandung klorofil, didalam stroma pada sel tersebut akan berlangsung fotosintesis yang akan menghasilkan karbohidrat (gula). Gula tersebut menyebabkan potensial osmotik cairan sel yang menurun, potensial air juga akan menurun, dengan peristiwa itu timbul tekanan turgor yang dapat menyebabkan terbentuknya stroma (Kimball, 1988).

Selain klorofil tumbuhan juga membutuhkan cahaya untuk perkembangannya. Terdapat empat macam penerima cahaya yang dikenal dalam mempengaruhi fotomorfogenesis pada tumbuhan. Pertama, fitokrom yaitu diketahui paling kuat menyerap cahaya merah dan juga mampu menyerap cahaya biru. Kedua adalah kriptoksom, yaitu kelompok sejumlah pigmen yang serupa menyerap cahaya biru dan gelombang ultraviolet. Ketiga, penerima cahaya UV yaitu satu atau beberapa senyawa yang tidak dikenal yang menyerap radiasi ultraviolet antara kurang lebih 280-320 nm. Keempat ialah protoklorofilida, yaitu pigmen yang menyerap cahaya merah dan biru, bias tereduksi menjadi klorofil a (Sasmitamiharja, 1990).

Klorofil sangat penting bagi tumbuhan untuk melaksanakan fotosintesis dan menghasilkan energi. Untuk itu kita perlu mengetahui banyaknya klorofil yang terdapat pada selembar daun dan kandungan dari klorofil itu sendiri. Oleh karena itu, dilakukanlah praktikum mengenai pigmen fotosintetik ini dengan menggunakan beberapa metoda. Klorofil merupakan pigmen kloroplast yang terdapat dalam plastid. Plastid merupakan struktur khusus, diselimuti oleh system membran rangkap ditemui hanya pada tumbuhan dan beberapa protista. Plastid mengandung ONA dan ribosom yang terbenam (bersama membrane) dalam cair yang disebut stroma (Salisbury dan Ross, 1995).

Sel penutup memiliki klorofil dalam selnya sehingga dengan bantuan cahaya matahari dapat melakukan fotosintesis. Terlalu banyak sinar berpengaruh beruk terhadap klorofil. Larutan klorofil yang dihadapkan pada sinar kuat akam berkurang hijaunya dan daun yang kena sinar matahari langsung pada umumnya berwarna hijau kekuningan. Salah satu cara untuk menentukan kadar klorofil daun dengan metoda atau alat spektofotometer. Spektofotometer temasuk dalam analisa kuantitatif yang di dasarkan pada sifat warna larutan yang terjadi, atau merupakan salah satu pembagian kalorimetri. Disini dipakai alat spektrofotometer. Metoda ini dapat digunakan apabila ; sample yang di ukur harus berwarna, kestabilan warna cukup lama, intensitas warna terjadi cukup tajam, warna larutan harus bebas dari gangguan. Warna larutan yang terjadi berbanding lurus dengan kosentrasi larutan (Khopkar, 1990).

Cahaya yang dipantulkan atau dipancarkan oleh daun tidak efektif bagi fotosintesis, sebab untuk menghasilkan perubahan kimia cahaya itu harus diabsorbsi terlebih dahulu. Diketahui bahwa hanya bagian hijau pada tumbuhan yang melaksanakan fotosintesis daun, cukup alasan untuk menduga bahwa hanya bagian pigmen hijau klloroplaslah yang menyerap cahaya yang dipantulkan untuk proses tersebut. Cahaya yang diserap ini dapat ditentukan dengan spektrofotometer (Dwijosepturo, 1980).

Penyerapan relatif untuk setiap panjang gelombang oleh pigmen dapat diukur dengan spektrofotometer. Grafik penyerapan cahaya untuk kisaran panjang gelombang tertentu disebut dengan spektrum serapan (Dermawan, 1983).

Semua plastida tumbuh dari proplastida yaitu benda kecil yang ditemukan pada tumbuhan baik didalam gelap maupun ditempat terang. Plastid membelah sama seperti mitokondria (dan prokariotik). Plastid tidak berwarna biasa disebut leukoplas. Leukoplas yang paling dikenal ialah amiloplas yang mengandung dua atau lebih butir pati. Leukoplas lain berisi cadangan protein (proteinoplas) (Salisbury dan Ross, 1995).

Ada dua macam plastida berwarna, yaitu kloroplas yang mengandung klorofil dan berbagai pigmen yang menyertainya dan kromoplast yang mengandung pigmen lain (contohnya pigmen merah pada tomat) (Salisbury dan Ross, 1995).

Menurut Noggle dan Fritz (1979), klorofil akan memperlihatkan flouresensi berwarna merah yang berarti warna larutan tersebut tidak hijau pada cahaya yang diluruskan dan akan merah tua pada cahaya yang dipantulkan.

Pada proses fotosintesis banyak diperlukan senyawa kimia yang penting dalam mengubah cahaya menjadi energi kimia pada tumbuhan tingkat tinggi, adalah pigmen yang terdapat didalam kloroplas, melalui pigmen inilah cahaya memulai proses fotosintesis. Pigmen tersebut dalam kloroplas yaitu pada membran internal yang disebut tilakoid. Pigmen tersebut adalah klorofil a, klorofil b, dan keratinoid (Sasmitamihardjo, 1990).

Klorofil terdapat didalam kloroplas yang merupakan pigmen yang aktif didalam fotosintesis. Klorofi adalah molekul tetra-spiral yang dihubungkan aleh atom Mg, yang berbrntuk oval yang terkandung dalamnya. Penyerapan yang esensial oleh kloroplas didalam menbran tilakoid. Tiap-tiap foton dapat mengelurakan electron kedalam klorofil, klorofil hijau akan menyerapa warna yang panjang gelombangnya pendek, berenergi tinggi yang efektif dalam fotosintesis. Penyerapan terhadap panjang gelombang relatif bervariasi dan dapat diukur denan menggunakan spektrofotometer. Gambaran dari banyaknya penyerapan dari fungsi panjang gelombang disebut dengan spectrum penyerapan (Dwijoseputro,1980).

Ada 6 tipe klorofil yaitu klorofil a, b, dan c, dorobium serta klorofil 650 dan 660. klorofil a dan b terdapat pada semua organisme yang melakukan fotosintesis. Uluran kloroplas bervariasi pada setiap spesies, pada tanaman tingakat tinggi diameter kloroplas antara 4-6 mm. Kloroplas pad sel polipoid lebih besar dibandingkan tanaman yang selnya bukan polipoid. Perubahan bentuk dan volume kloroplas dapat disebabkan oleh cahaya, keadaan yang gelap kloroplas dapat direduksi dengan penambahan ATP (Devlin,1975). Dwijseputro (1980) mengemukakan bahwa ada beberapa faktor – faktor yang mempengaruhi pembentukan klorofil adalah : faktor pembawaan, cahaya, oksigen, karbohidrat, nitrogen, Mg, Fe, juga unsure – unsure Mn, Cu. Zn, air dan temperatur.

Tiap atom atau molekul yang sedikit berbeda tingkat energinya, setiap substansi menyerap cahaya dengan suatu karakteristik panjang gelombang yang berbeda. Hal ini bisa ditunjukkan melaluyi spektrum penyerapan, dimana ditujukan 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 disebelah kiri adalah sinar hijau yang bisa llita lihat (Devlin, 1975).

Spectrum absorbsi klorofil a dan klorofil b berbeda. Cahaya yang tidak cukup absorbsi oleh klorfil a panjang gelombang 460 nm akan ditangkap oleh klorofil b yang mempunayi absorbsi yang kuat pada panjang gelombang tersebut. Jadi kedua jenis klorofil ini saling melengkapi dalam mengabsorbsikan cahaya matahari. Daerah spectrum antara 500 nm dan 600 nm sanagt lemah absorbsi oleh klorofil, tetapi hal demikian tidak menjadi masalah bagi kebanyakkan tanaman hijau (Striyer, 1996).

Kloroplas dikelilingi system daun atau selimut membran ganda yang mengatur lalu lintas molekul keluar masuk dalam kloroplas. Didalam kloroplas dijumpai bahan tanaman berbentuk amof, sel dan kaya enzim yang disebut stroma. Stroma ini mengandung berbagai enzim yang merubah CO2 menjadi karbohidrat khususnya pati. Didalam stroma ada tilakoid yang mengandung pigmen ,disinilah energi dari cahaya matahari digunakan untuk mengoksidasi H2O dan menbentuk ATP dan NADPH yang kaya energi yang diperlukan oleh stroma untuk mengubah CO2 menjadi karbohidrat (Salisbury and Ross, 1995).

Pada daun muda terjadi fotosintesis yang aktif sehingga menbutuhkan klorofil yang banyak. Klorofil tersebut akan menyerap cahaya yang berenergi tinggi sehingga fotosintesis terjadi lebih aktif. Daun muda juga mendapatkan transfer klorofil melalui eksitasi dari daun tua (Dwijoseputro,1980).

Sebagian besar spesies mengabsorbsi lebih dari 90% panjang gelombang biru. Panjang gelombang lembanyung dan merahyang diabsorbsi juga dilakukan oleh kloroplas. Dalam tilakoid setiap foton dapat mengeksitasi satu electron dalam korotenoid atau klorofil (Darmawan, 1983).

Warna hijau pada kloroplas disebabkan oleh adanya empat tipe utama pigmen didalamnya yaitu klorofil a, dan klorofil b, berwarna hijau karena bnayak menyerapa warna lembayung dan merah dan memancarkan sinar hijau, selain klorofil da xantofil dan karoten. Benda-benda berwarna menyerap cahaya dengan berbagai panjang gelombang sampai pada tingkat tertentu, dan warna yang timbul pada warna tersebut adalah cahaya yang diserap paling sedikit. Pada proses fotosintesis warna yang paling sedikit diserap adalah warnadengan cahaya hijau, warna inilah tersebar dipantulkan oleh tumbuhan sehingga tampak warna hijau (Sastamitamihardjo,1990).

Klorofil dibentuk dari kodensasi suksinil CoA beserta dengan asama amino glisin menjadi suatu senyawa. Setelah melalui beberapa tahap reaksi, selanjutnya dengan adanya fitol dan enzim klorofilase dirubah menjadi klorofil. Pada klorofil a terdapat gugusan metal, sedangkan pada klorofil b terdapat gugusan aldehid (Darmawan, 1983).

Kloroplas berasal dari proplastid keci (plastid yang belum dewasa, kecil dan hampir tidak berwarna, dengan sedikit ataupun membrane dalam). Pada umumnya proplastid berasal hanya dari sel telur yang tidak terbuahi, sperma tidak berperan disini. Proplastid membelah pada saat embrio berkembang, dan berkembang menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Kloropals muda juga aktif membelah, khususnya bila organ mengandung kloroplas terpanjang pada cahaya. Jadi, tiap sel dewasa sering terkandung beberapa ratus kloroplas yang terdapat pigmen klorofil membantu proses fotosintesis organisme (Salisbury and Ross, 1995).

Klorofil tidak larut dalam air, melainkan larut dalam etanol, methanol, eter, aseton, bensol dan klorofrom. Untuk memisahkan klorofil a dan klorofil bbeserta pigmen- pigmen lain karotin, xantofil, organ menggunakan suatu teknik spektrofotometri. Kalau kita perhatikan suatu larutan zat yang berwarna. Makin pekat larutan tadi makin banyak menyerap cahaya sehingga kelihatan makin gelap. Adanya hubungan antara penyerapan cahaya dengan kosentrasi larutan merupakan prinsip dasar dari penggunaan spektrofotometer yang menggunakan cahaya monokromatik (Seitz,1987).

Terjadinya klorofil dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu factor pembawa (gen), jika gen ini tidak ada, tanaman akan tampak putih (albino). Factor kedua adalah cahaya. Jika cahaya terlalu kuat, klorofil akan berkurang hijaunya. Factor yang ketiga adalah oksigen dan factor lainnya adalah karbohidrat, nitrogen, magnesium, mangan, coprum, zink, air, dan temperature (Dwijoseputro, 1985).

Perbedaan klorofil a dan b adalah pada atom C3 terdapat gugusan metil untuk klorofil a dan aldehid untuk klorofil b. karena itu keduanya mempunyai penyerapan gelombang cahaya yang berbeda. Peranan pigmen klorofil adalah dalam reaksi fotosistem. Klorofil mempunyai banyak electron yang mampu berpindah ke orbit eksitasi karena menyerap cahaya (Nurdin, 1997).

Pembentukan klorofil dalam tubuh tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain : factor pembawaan (gen), cahaya, oksigen, karbohidrat, nitrogen, magnesium dan besi serta air dan temperature, dimana temperature yang baik untuk pembentukan klorofil yaitu 3-48oC (Dwijoseputro, 1994)

Klorofil dibentuk dari kondensasi suksinil Co-A dan asam amino glisin menjadi senyawa yang tidak stabil yaitu asam amino glisin menjadi senyawa asam amino ketoda di dapat, kemudian melalui dekarboksilasi dan diubah menjadi asam amino lovalenat dikatalis oleh enzim amino lovalenat sintetase dengan adanya pridoksal posfat dan cahaya (Nurdin, 1997).

Dibungkus oleh dua lapis membrane yaitu membrane luar dan membran dalam, yang dipisahkan oleh ruang intermembran. Membrane luar datar, sedangkan membrane dalam melebar dan melipat ke arah dalam membentuk tumpukan seperti kantong-kantong yang disebut tilakoid. Tumpukan tilakoid yang sejajar disebut granum, satu granum terdiri dari 2-100 tilakoid. Didalam setiap tilakoid terdapat ruang yang disebut lumen yang berisi garam pelarut (Nurdin, 1997).

Kloroplas merupakan organel yang berbentuk lensa dan berukuran kira-kira dua micrometer dikali lima micrometer. Kloroplas ini dilingkupi oleh dua membrane yang dipisahkan oleh ruang inter membran yang sempit. Membran dalam melingkupi cairan yang disebut stroma. Stroma mengelilingi ruangan ketiga, yang dibatasi oleh membrannya sendiri (membrane tilakoid). Diseluruh kloroplas, kantung tilakoid ditumpuk membentuk grana yang dihubungkan satu sama lain oleh tubula tipis diantara masing-masing tilakoid (Campbell, 2002).

Tiap kloroplas mengandung 40-60 granum dan ada juga yang tidak pakai grana seperti pada kloroplas seludang ikatan pembuluh. Membrane tilakoid sama dengan membrane lain disusun oleh lipid dan protein, disamping adanya pigmen-pigmen fotosintetik dan senyawa-senyawa pembawa electron lainnya. Kloroplas sama dengan mitokondria, juga punya DNA, ribosom dan RNA sendiri yang berguna untuk membentuk polipeptida dan protein tertentu bersama dengan DNA inti (Nurdin, 1997).