Pengertian Klorofil
Klorofil adalah pigmen
warna hijau yang berperan dalam proses fotosintesis dengan menyerap dan
mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Klorofil terdapat pada
tumbuhan, alga dan bakteri fotosintetik. Istilah “Klorofil” berasal
dari bahasa Yunani yaitu “chloros” artinya hijau dan “phyllos” artinya
daun. Istilah ini pertama diperkenalkan tahun 1818. dimana pigmen
tersebut diekstrak dari tumbuhan dengan menggunakan pelarut organik.
Riset tersebut dilakukan oleh Hans Fischer peneliti klorofil yang
memperoleh nobel prize winner pada tahun 1915 berasal dari Technishe
Hochschule, Munich Germany.
Pada proses fotosintesis, terdapat 3 fungsi utama dari klorofil yaitu :
1. Memanfaatkan energi matahari.
2. Memicu fiksasi CO2 menjadi karbohidrat dan menyediakan dasar energetik bagi ekosistem secara keseluruhan.
3.
Karbohidrat yang dihasilkan fotosintesis melalui proses anabolisme
diubah menjadi protein, lemak, asam nukleat dan molekul organik
lainnya.
Klorofil
menyerap cahaya berupa radiasi elektromagnetik pada spektrum kasat mata
(visible). Misalnya, cahaya matahari mengandung semua warna spektrum
kasat mata dari merah sampai violet, tetapi seluruh panjang gelombang
unsurnya tidak diserap dengan baik secara merata oleh klorofil. Cahaya
matahari (cahaya tampak) jika diuraikan sebenarnya terdiri dari berbagai
cahaya dengan panjang gelombang berbeda yang dengan bantuan prisma kita
bisa mendeteksinya sebagai cahaya merah, jingga, kuning, hijau,
biru,nila dan ungu (seperti pelangi). Klorofil menyerap cahaya merah dan
biru-ungu yang berguna dalam reaksi terang fotosintesis, sedangkan
cahaya kuning, hijau dipantulkan. Itulah kenapa daun tampak berwarna
hijau. Klorofil dapat menampung energi cahaya yang diserap oleh pigmen
cahaya atau pigmen lainnya melalui fotosintesis, sehingga klorofil
disebut sebagai pigmen pusat reaksi fotosintesis. Dalam proses
fotosintesis tumbuhan hanya dapat memanfaatkan sinar dengan panjang
gelombang antara 400-700 nm.
Macam-macam klorofil
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). Pada
tanaman tingkat tinggi ada 2 macam klorofil yaitu) yang berwarna hijau
tua dan berwarna hijau muda. Klorofil-a dan b paling kuat menyerap
cahaya di bagian merah (600-700 nm), sedangkan yang paling sedikit
cahaya hijau (500-600 nm). Sedangkan cahaya berwarna biru dari spektrum
tersebut diserap oleh karotenoid. Karotenoid ternyata berperan membantu
mengabsorpsi cahaya sehingga spektrum matahari dapat dimanfaatkan dengan
lebih baik. Energi yang diserap karotenoid diteruskan kepada klorofil-a
untuk diserap digunakan dalam proses fotosintesis, demikian pula dengan
klorofil-b. 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).
- klorofil a: menghasilkan warna hijau biru
- klorofil b: menghasilkan warna hijau kekuningan
- klorofil c: menghasilkan warna hijau coklat
- klorofil d: menghasilkan warna hijau merah
Klorofil a
Klorofil
a adalah suatu senyawa kompleks antara magnesium dengan porfirin yang
mengandung cincin siklopentanon (cincin V). Keempat atom nitrogennya
dihubungkan secara ikatan. Koordinasi dengan ion Mg2+ membentuk senyawa
kompleks planar yang mantap. Rantai sampingnya yang bersifat hidrofob
adalah suatu terpenoid alkohol dan fitol yang dihubungkan secara ikatan
ester dengan gugus propionat dari cincin IV. Klorofil a merupakan salah
satu bentuk klorofil yang terdapat pada semua tumbuhan autotrof.Rumus
kimia klorofil a C55H72O5N4Mg
Klorofil b
Klorofil
b adalah klorofil kedua yang terdapat pada tumbuhan hijau. Klorofil b
juga terikat pada protein di dalam sel. Klorofil B terdapat pada
ganggang hijau chlorophyta dan tumbuhan darat. Rumus kimianya C55 H70 O6
N4 Mg
Klorofil
a dan klorofil b paling kuat menyerap cahaya bagian merah dan ungu
spektrum,cahaya hijau yang paling sedikit diserap maka apabila cahaya
putih menyinari struktur-struktur yang mengandung klorofil seperti
misalnya daun maka sinar hijau akan dikirimkan dan dipantulkan sehingga
strukturnya tampak berwarna hijau. Karoten termasuk ke dalam kromoplas
yaitu plastida yang berwarna dan mengandung pigmen selain klorofil.
Klorofil C
Klorofil C terdapat pada ganggang coklat Phaeophyta serta diatome Bacillariophyta.Rumus kimia kolorofil C
Kelompok C3 (-CH = CH2) (-CH = CH2) (-CH = CH2) (-CH)
Kelompok C7 (-CH3) (-CHO) (-CH3) (-CH3) (-CH3)
Kelompok C8 (-CH2CH3) (-CH2CH3) (-CH2CH3) (-CH)
Kelompok C17 (-CH2CH2COO-Phytyl) (-CH2CH2COO-Ph
Klorofil d
Klorofil
d terdapat pada ganggang merah Rhadophyta. Akibat adanya klorofil,
tumbuhan dapat menyusun makanannya sendiri dengan bantuan cahaya
matahari..
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).
Letak Klorofil
Klorofil
sangat penting bagi tumbuhan untuk melaksanakan fotosintesis dan
menghasilkan energi. 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.
Semua
plastid 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 plastid 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).
Klorofil
terdapat didalam kloroplas yang merupakan pigmen yang aktif didalam
fotosintesis. Klorofi adalah molekul tetra-spiral yang dihubungkan aleh
atom Mg, yang berbentuk 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).
Menentukan kadar klorofil daun
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).
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).
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).
Faktor yang Mempengaruhi Terbentuknya Klorofil
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).
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).
Semoga Bermanfaat... :)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar