Materi Tentang Klorofil

Advertisement
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). 

DAFTAR PUSTAKA 
Campbell, N. A. 2002. Biologi Jilid I. Erlangga. Jakarta. 
Darmawan dan Baharsyah. 1983. Dasar-dasar Fisiologi Tanaman. PT Suryani Utama. Semarang. 
Devlin,R.M. 1975. Plant Phsiology. Third Edition. D. Van Nostrand, Company. New York. 
Dwijoseputro, D. 1980. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Gramedia. Jakarta 
Kimball, J.W. 1988. Biologi Umum. Erlangga. Jakarta 
Khopar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI. Press. Jakarta 
Noggle. G.R. and Fritz, G.J. 1979. Introduction Plant Physiology. Prentice Hall Of India. 
Nurdin, H. 1997. Buku Ajar Fisiologi Tumbuhan. Departement Pendidikan dan Kebudayaan Universitas Andalas Padang. 
Sasmitamiharjdo, D. Siregar. 1990. Dasar- dasar Fisiologi Tumbuhan. ITB. Bandung 
Salisbury and Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid II. ITB. Bandung 
Striyer, L. 1996. Biokimia. Edisi 4. Penerbit Buku Kedokteran. Jakarta

ARTIKEL YANG BERKAITAN