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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar