FISIOLOGI: PENGARUH CAHAYA TERHADAP PEMBENTUKAN KLOROFIL PADA DAUN BAYAM (Amaranthus sp.) DAN KARBOHIDRAT PADA DAUN SINGKONG (Manihot utilissima) SERTA ANALISIS PIGMEN

PENGARUH CAHAYA TERHADAP PEMBENTUKAN KLOROFIL PADA DAUN BAYAM (Amaranthus sp.) DAN KARBOHIDRAT PADA DAUN SINGKONG (Manihot utilissima) SERTA ANALISIS PIGMEN

Shara Aljogja Sandra

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Riau

sharaasandra@gmail.com

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh cahaya terhadap pembentukan klorofil pada tanaman bayam (Amaranthus hibridus), mengetahui macam-macam pigmen pada berbagai tumbuhan, dan mengetahu pengaruh cahaya terhadap pembentukan karbohidrat pada daun singkong (Manihot utilissima). Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode eksperimen. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa cahaya mempengaruhi pembentukan klorofil dan karbohidrat pada tanaman. Selain itu, juga diperoleh berbagai macam pigmen pada berbagai tanaman.

Kata kunci: cahaya, klorofil, karbohidrat, pigmen

PENDAHULUAN

Cahaya memiliki beberapa peranan penting bagi aktivitas hidup tumbuhan. Cahaya yang redup akan mengakibatkan lambatnya laju fotosintesis sehingga dapat menghambat proses pertumbuhan salah satunya adalah penambahan luas daun. Luas daun akan mempengaruhi kuantitas penyerapan  cahaya. Apabila cahaya tersedia dalam jumlah yang kurang mencukupi, maka akan mengakibatkan jumlah cabang yang tumbuh pada suatu tanaman menurun. Apabila cabang yang tumbuh hanya sedikit, otomatis jumlah daun dan luas permukaan daun juga sedikit (Fanindi  et al., 2010 dalam setyanti et al., 2013).

Selain berperan dalam proses fotosintesis, cahaya juga berperan dalam pembentukan klorofil. Hal ini sesuai dengan pernyataan Salisbury dan Ross (1991) bahwa klorofil  berasal dari proplastida yaitu plastida yang belum dewasa, kecil dan  hampir tidak  berwarna dan sedikit atau tanpa membran dalam. Proplastida membelah saat embrio berkembang dan menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Pada  organ yang  terkena cahaya matahari, kloroplas muda akan aktif membelah sehingga dapat menghasilkan kloroplas-kloroplas baru yang mendukung terjadinya proses fotosintesis. Apabila intensitas cahaya yang diterima oleh tumbuhan hanya sedikit akan menyebabkan daun berwarna pucat.

Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang terdapat di alam sebagai molekul yang kompleks dan besar. Karbohidrat sangat beraneka ragam contohnya seperti sukrosa, monosakarida dan polisakarida. Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana. Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer dan lain-lain. Dimer merupakan gabungan antara dua monosakarida dan trimer terdiri dari tiga monosakarida (Kimball, 2002 ).

Proses sintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik ( CO₂ dan H₂O ) pada tumbuhan berpigmen dengan bantuan energi cahaya matahari disebut fotosintesis dengan persamaan reaksi kimia berikut ini :

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O6 + 6 O₂

Berdasarkan reaksi fotosintesis di atas, CO2 dan H2O merupakan substrat dalam reaksi fotosintesis dan dengan bantuan cahaya matahari dan pigmen fotosintesis (berupa klorofil dan pigemen-pigmen lainnya) akan menghasilkan karbohidrat dan melepaskan oksigen (Nio Song Ai, 2012).

Berdasarkan hal diatas, terdapat rumusan permasalahan yaitu (1) bagaimana pengaruh cahaya terhadap pembentukan klorofil pada tanaman bayam (Amaranthus sp.), (2) apa saja macam-macam pigmen pada berbagai tumbuhan, dan (3) bagaimana peran cahaya dan klorofil pada pembentukan karbohidrat pada tanaman singkong (Manihot utilissima). Maka perlu dilakukan percobaan dengan tujuan (1) mengetahui pengaruh cahaya terhadap pembentukan klorofil ada tanaman bayam (Amaranthus sp.), (2) mengetahui macam-macam pigmen pada berbagai tumbuhan, dan (3) membuktikan peran cahaya dan klorofil pada pembentukan karbohidrat pada tanaman singkong (Manihot utilissima).

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Program Studi Pendidikan Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Riau pada tanggal 12 November 2014. Alat yang digunakan adalah mortar dan pastle, beaker glass 100 mL, beaker glass 10 mL, pipet tetes, kertas, gunting, kuvet, cawan petri, spektrofotometer type spectronic 20, timbangan, tabung dan corong. Sedangkan bahan yang digunakan adalah daun puring (Codiaeum variagetum), daun bayam merah (Alternanthera amoena), daun bayam hijau (Amaranthus hibridus) dan daun singkong (Manihot utilissima) .

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen. Cara kerja dalam penelitian pengaruh cahaya terhadap pembentukan klorofil adalah (1) daun keempat dari pucuk masing-masing tanaman bayam hijau (Amaranthus hibridus) yang telah ditumbuhkan dikondisi terang dan gelap dipetik, (2) setiap cuplikan daun ditimbang sebanyak 0,1 gr, kemudian digerus dengan mortar. Selanjutnya diekstraksi dengan alkohol 96% hingga semua larut (3) ekstraksi klorofil disaring dengan corong dan kemudian fitratnya diencerkan dengan alkhol hingga mencapai volume 10 mL. Kemudian disimpan dalam tabung (4) alat spektrometer 20 dikalibrasikan dengan menggunakan kuvet yang berisi larutan blanko alkohol 96% (5) masing-masing fitrat diukur absorbsinya pada panjang gelombang 665nm dan 649nm (6) kadar alkohol a, b dan total dihitung dengan rumus :  klorofil a = 13,7 A665 – 5,76 A649 ; klorofil b = 25,8 A649 – 7,6 A665 ; klorofil total = 6,1 A665 + 20,04 A649 (7) kemudian data hasil pengamatan dicatat.

Cara kerja dalam penelitian analisis pigmen adalah (1) mortar dan perangkatnya disiapkan, (2) daun ditumbuh dengan mortar sampai halus dan diberi alkohol 10-20 tetes sehingga didapatkan ekstrak daun, (3) beaker glass yang bersih ukuran 250 mL disiapkan, (4) kertas saring dipotong dengan ukuran 6x11cm, (5) garis dibuat di bagian bawah dan bagian atas kertas saing dengan jarak 1 cm untuk menentukan jarak pelarut. Bagian bawah tempat ekstrak diteteskan, (6) kertas yang sudah ditetesi ekstrak dicelupkan ke dalam beaker glass yang telah berisi alkohol ± 1 cm dan ditunggu beberapa saat, (7) apabila pelarut (alkohol) merambat mencapai batas garis atas, kertas saring diangkat, (8) jumlah bercak dihitung dan warnanya diperhatikan, (9) jarak mulai dari batas warna bercak diukur sampai titik teratas bercak dan dibandingkan dengan jarak pelarut, (10) nilai Rf dihitung dengan rumus Rf = jarak bercak : jarak pelarut, (11) hasil pengamatan ditulis.

Sedangkan cara kerja dalam penelitian fotosintesis adalah (1) daun singkong (Manihot utilissima) dibungkus dibagian tengah dengan kertas timah (alumunium foil) sebelum kena sinar matahari selama 2 sampai 3 hari (2) daun dipetik kemudian direbus dalam alkohol 96% yang dimasak dalam beaker glass yang berisi air (3) semuanya dibiarkan sampai semua larut (4) daun dicuci dalam air panas lalu dikeringkan dengan kertas tissue (5) daun dicelupkan kedalam larutan YKJ (6) warna yang terjadi diamati, kemudian dibandingkan bagian yang kena cahaya dan tidak kena cahaya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh cahaya terhadap pembentukan klorofil

Cahaya matahari dapat mempengaruhi pembentukan klorofil pada daun tanaman. Pengaruh cahaya terhadap pembentukan klorofil pada tanaman bayam hijau (Amaranthus hibridus) dapat dilihat pada Tabel.1 berikut ini. 

Tabel.1    Pengaruh Cahaya terhadap Pembentukan Klorofil pada Tanaman Bayam (Amaranthus hibridus)

Kondisi	Perlakuan	Panjang gelombang		Kadar klorofil (mg.L-1)
		665	649	a	b	Total
Gelap	1	1,295	1,147	11,24	19,75	30,99
	2	1,47	1,242	13,10	20,87	33,97
Terang	1	1,218	1,098	10,46	19,07	29,53
	2	1,09	0,931	9,65	15,74	25,39

Berdasarkan Tabel.1, pada bayam (Amaranthus hibridus) dengan kondisi gelap (tenaung) memiliki kadar klorofil 30,99 (perlakuan 1) dan 33,97 (perlakuan 2). Sedangkan pada bayam (Amaranthus hibridus) dengan kondisi terang (tededah) memiliki kadar klorofil 29,53 (perlakuan 1) dan 25,39 (perlakuan 2). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kadar klorofil pada bayam (Amaranthus hibridus) yang tumbuh di tempat gelap lebih banyak dibandingkan dengan bayam (Amaranthus hibridus) yang tumbuh di tempat terang. Hal ini disebabkan oleh kesalahan dalam pemberian label dalam melakukan penelitian.

Seharusnya kadar klorofil pada bayam hijau (Amaranthus hibridus) yang tumbuh ditempat terang lebih banyak dibandingkan dengan kadar klorofil pada bayam hijau (Amaranthus hibridus) yang tumbuh di tempat gelap. Menurut Loveless (1987) hal ini dikarenakan cahaya yang diserap oleh pigmen klorofil memberikan cahaya yang diperlukan dalam proses fotosintesis. Hal ini dapat digunakan dalam menentukan apa yang disebut spektrum aksi dari fotosintesis yaitu dengan menentukan kapasitas cahaya yang sama kuatnya dari cahaya monokromatik berbagai panjang gelombang yang dipancarkan pada daun hijau dan kecepatan fotosintesis diukur ternyata bahwa gelombang cahaya biru dan cahaya merah adalah yang paling efektif.

Semakin banyak cahaya yang diserap oleh daun, maka semakin banyak kadar klorofil yang terkandung dan semakin maksimal kinerja daun dalam melakukan fotosintesis.

Analisis pigmen

Pada tanaman memiliki berbagai macam kandungan pigmen. Pada penelitian ini akan dilihat pigmen-pigmen yang terkandung pada daun tanaman. Pigmen-pigmen pada daun tanaman dapat dilihat pada Tabel.2 berikut ini.

Tabel.2    Analisis Pigmen pada Daun Tanaman

Warna bercak	Daun bayam hijau			Daun bayam merah			Daun puring			Daun singkong
	Jarak bercak	Jarak pelarut	Rf	Jarak bercak	Jarak pelarut	Rf	Jarak bercak	Jarak pelarut	Rf	Jarak bercak	Jarak pelarut	Rf
Hijau	3,2	5,0	0,6	3,8	5,0	0,8	0,7	5,7	0,1	3,0	5,0	0,6
Kuning	3,0	5,0	0,6	3,2	5,0	0,6	1,0	5,7	0,2	3,5	5,0	0,7
Ungu	-	5,0	-	2,2	5,0	0,4	-	5,7	-	-	5,0	-
Oren	-	5,0	-	-	5,0	-	-	5,7	-	3,2	5,0	0,6

Berdasarkan Tabel.2 diatas, warna bercak hijau yang memiliki nilai Rf dari yang tertinggi ke terendah berturut-turut adalah daun bayam merah (Alternanthera amoena), daun bayam hijau (Amaranthus hibridus), daun singkong (Manihot utilissima) dan daun puring (Codiaeum variagetum). Hal ini menunjukkan bahwa berat molekul pigmen hijau pada daun bayam merah (Alternanthera amoena) lebih berat dibandingkan dengan pigmen hijau pada daun bayam hijau (Amaranthus hibridus), daun puring (Codiaeum variagetum) dan daun singkong (Manihot utilissima). Warna bercak kuning yang memiliki nilai Rf dari yang tertinggi ke terendah berturut-turut adalah daun singkong (Manihot utilissima), daun bayam merah (Alternanthera amoena), daun bayam hijau (Amaranthus hibridus) dan daun puring (Codiaeum variagetum). Hal ini menunjukkan berat molekul pigmen kuning pada daun singkong (Manihot utilissima) lebih berat dibandingkan pigmen kuning pada daun bayam merah (Alternanthera amoena), daun bayam hijau (Amaranthus hibridus) dan daun puring (Codiaeum variagetum). Semakin tinggi nilai Rf yang diperoleh, maka semakin berat molekul pigmen yang dimiliki oleh daun pada tanaman tersebut.

Daun bayam hijau (Amaranthus hibridus), daun puring (Codiaeum variagetum) dan daun singkong (Manihot utilissima) memiliki pigmen klorofil dan karatenoid. Hal ini dikarenakan pada daun bayam hijau (Amaranthus hibridus) memiliki warna bercak hijau dan kuning. Sedangkan daun singkong (Manihot utilissima)  memiliki warna bercak hijau, kuning dan oren. Menurut Bey, dkk. (2006) klorofil merupakan pigmen utama yang terdapat dalam tumbuhan. Klorofil dapat dibedakan atas dua, yakni klorofil a C₅₅H₇₂O₅N₄Mg) yang berwarna hijau kebiruan, dan klorofil b (C₅₅H₇₀O₆N₄Mg) yang berwarna kuning kehijauan. Selain klorofil, di dalam kloroplas juga terdapat pigmen karotenoid. Karotenoid dapat berupa karotin (C₄₀H₅₆) berwarna jingga dan xantofil (C₄₀H₅₆O₂) berwarna kuning.

Pada daun bayam merah (Alternanthera amoena) terdapat bercak warna hijau, kuning, ungu dan oren. Hal ini menunjukkan bahwa daun bayam merah (Alternanthera amoena) mengandung pigmen klorofil, karatenoid dan antosianin. Menurut Pitojo dan Hesti (2007) antosianin yaitu pigmen yang memberikan tampilan warna ungu, biru, atau merah.

Fotosintesis

Pada proses fotosintesis akan membentuk karbohidrat. Sehingga faktor cahaya akan mempengaruhi pada pembentukan karbohidrat pada daun. Pengaruh cahaya terhadap pembentukan karbohidrat dapat dilihat pada Tabel.3 berikut ini.

Tabel. 3   Pengaruh Cahaya terhadap Pembentukan Karbohidrat pada Daun Singkong (Manihot utilissima)

Aspek pembeda	Gelap	Terang
Warna	Agak cerah	Agak gelap
Bercak	Lebih banyak	Sedikit
Pati	Masih ada	Tidak ada

Berdasarkan Tabel.3 diatas, setelah dicelupkan ke larutan YKJ, pada daun singkong (Manihot utilissima)  yang tidak ditutup alumunium foil memiliki warna yang agak cerah dengan bercak yang lebih banyak pada daun tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa daun yang tidak ditutupi alumunium foil mengandung pati (amilum). Sedangkan pada daun singkong (Manihot utilissima) yang ditutupi alumunium foil memiliki warna gelap (pucat) dan sedikit bercak. Hal ini menunjukkan bahwa daun yang ditutupi alumunium foil tidak mengandung pati (amilum).

Cahaya dapat mempengaruhi proses fotosintesis dan pembentukan pati pada daun. Menurut Loveless (1994) pada kebanyakan tumbuhan dikotil juga monokotil, pati mulai terkumpul pada daun segera setelah terjadi proses fotosintesis yang berjalan cepat, sehingga pada tanaman dikotil mempunyai daun pati sedangkan daun monokotil mempunyai daun gula.

KESIMPULAN

Cahaya mempengaruhi pembentukan klorofil pada tanaman bayam. Semakin banyak cahaya yang diserap oleh tanaman, maka semakin banyak klorofil yang akan dibentuk. Pada tanaman terdapat berbagai macam pigmen. Pigmen yang diperoleh dari daun bayam hijau, bayam merah, daun puring dan daun singkong, diperoleh pigmen klorofil a, klorofil b dan antosianin.

Selain itu, cahaya juga mempengaruhi pembentukan karbohirat (amilum) pada tanaman. Semakin banyak cahaya yang didapatkan oleh tanaman, maka semakin banyak karbohidrat yang dibentuk oleh tanaman tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Bey, Yusnida., Syafii, Wan. 2006. Anatomi Tumbuhan. Cendikia Insani. Pekanbaru

Kimball. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Loveless, A. R. 1987. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik 1. Jakarta: PT Gramedia.

Loveless, 1994, Study Guide to Accompany Botany, Chesther Bistane Toronto, Singapore

Nio Song Ai. 2012. Evolusi Fotosintesis Pada Tumbuhan. Jurnal Ilmiah Sains Vol 12 nomor 1.

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

Salisbury, F.B. dan Ross, C.W. 1991. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. Terjemahan oleh Dr. Diah R. Lukman dan Ir. Sumaryono, MSc. 1995. Bandung: Penerbit ITB.

Setyanti, Y. H, dkk. 2013. Karakteristik Fotosintetik dan Serapan Fosfor Hijauan Alfalfa (Medicago sativa) Pada Tinggi Pemotongan dan Pemupukan Nitrogen Yang Berbeda. Animal Agriculture, 2(1): 86-96.