Lignin dan Peranannya Bagi Tumbuhan

Lignin dan Peranannya Bagi Tumbuhan

A.      Pengertian Lignin

                 Lignin adalah komponen penyusun utama dari dinding sel tumbuhan dan beberapa algae.  Lignin juga masih berikatan erat dengan selulosa dan hemiselulosa. Komponen ini merupakan komponen rantai atau cabang panjang yang terbentuk di dalam dinding sel. Keberadaan lignin sangat melimpah di alam yang mana merupakan komponen polimer organic kedua terbanyak di bumi setelah selulosa. Struktur dari lignin adalah kompleks, tidak teratur, acak, dan penyusun utamanya dari senyawa aromatic, yang mana menambah elastisitas matrik selulosa dan hemiselulosa. Akibat dari kekompleksan inilah lignin merupakan komponen linoselulosa yang sulit untuk dipecah. Hal ini dikarenakan struktur kristal pada lignin lebih tinggi daripada selulosa dan hemiselulosa.

Lignin adalah suatu polimer yang komplek dengan bobot molekul tinggi yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Lignin termasuk ke dalam kelompok bahan yang polimerisasinya merupakan polimerisasi cara ekor (endwisepolymerization), yaitu pertumbuhan polimer terjadi karena satu monomer bergabung dengan polimer yang sedang tumbuh. Polimer lignin merupakan polimer bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi. Di alam keberadaan lignin pada kayu berkisar antara 25-30%, tergantung pada jenis kayu atau faktor lain yang mempengaruhi perkembangan kayu.

Lignin bersifat tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik. Lignin yang       melindungi selulosa bersifat tahan terhadap hidrolisa yang disebabkan oleh adanya ikatan alkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin dapat           mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol,   asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain. Sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi (Judoamidjojo et al., 1989)

Lignin mempunyai bobot molekul yang rendah di dalam kayu namun menjadi makromolekul yang mempunyai bobot molekul lebih tinggi ketika terlarut. Bobot molekul ini menjadi salah satu faktor penting yang mempengaruhi fungsi fisik dari lignin. Bobot molekul lignin tidak seragam, karena dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama proses isolasi, efek kondensasi dan ketidakteraturan sifat lignin dalam larutan.

B.      Struktur Kimia Lignin

Lignin merupakan salah satu komponen kimia penyusun kayu selain dari selulosa, hemiselulosa dan ekstraktif. Lignin adalah gabungan beberapa senyawa yang hubungannya erat satu sama lain, mengandung karbon, hidrogen dan oksigen, namun proporsi karbonnya lebih tinggi dibanding senyawa karbohidrat.Sifat kimia lignin yang penting untuk diketahui diantaranya adalah kadar lignin dan reaktifitasnya.

Komponen uttama lignin terdiri dari sinapin-alkohol, koniferil-alkohol, dan p-kumaralkohol. Komponen ini kurang larut dlam air, sehingga di dalam tanaman , komponen tersebut ada dalam bentuk glukosida yang larut dalam air dan juga dapat berpindah-pindah di dalam tanaman tersebut. Struktur kimia pada lignin sangat kompleks dan tidak berpola sama. Gugus aromatik ditemukan pada lignin, yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon.

Beberapa usulan model struktur kimia lignin telah dikembangkan oleh beberapa ahli. Berikut ini struktur lignin yang pernah diusulkan  Glasser and Glasser (1975) dan Vanholme (2010).

Glasser dan Glasser (1975)

Vanholme (2010)

Sifat kimia lignin :

1.      Gugus OH Fenolik.

2.      Atom-atom hidrogen pada lingkaran fenolik yang bersebelahan dengan gugus OH.

3.      Gugus OH pada rantai samping, terutama pada atom karbon-α.

4.      Ikatan eter pada rantai samping, terutama pada atom karbon-α.

5.      Gugus-gugus metoksil.

 Lignin sering digolongkan sebagai karbohidrat karena hubungannya dengan selulosa dan hemiselulosa dalam menyusun dinding sel, namun lignin bukan karbohidrat. Hal ini ditunjukkan oleh proporsi karbon yang lebih tinggi pada lignin. Pengerasan dinding sel kulit tanaman yang disebabkan oleh lignin menghambat enzim untuk mencerna serat dengan normal. Hal ini merupakan buktibahwa adanya ikatan kimia yang kuat antara lignin, polisakarida tanaman  dinding sel yang menjadikan komponen-komponen ini tidak dapat dicerna oleh ternak. Komponen penyusun dari lignin adalah monolignols coniferyl, sinaphyl, dan p-coumaryl alkhohol yang saling berikatan membentuk struktur 3D    (Douglas, 1996). Dalam alam lignin bersifat hidrofobik yang mana lignin tahan terhadap air, sehingga dinding sel tidak tembus air. Selain itu lignin tahan terhadap pertumbuhan mikroorganisme dan dapat menyimpan lebih banyak energy matahari daripada selulosa dan hemiselulosa.

Kandungan lignin pada tumbuhan berbeda-beda, dimana kandungannya kadang lebih besar/sedikit daripada hemiselulosa atau selulosa tergantung jenis, tipe sel, dan tingkatan perkembangan dari jaringan dinding pohon tersebut. Dalam beberapa referensi disebutkan jumlah lignin dalam struktur pohon sekitar 20 – 35%. Rumus empiris dari lignin adalah C₉H₁₀O₂(OCH₃)n, dimana n adalah rasio CH₃ dari grup C₉. Dengan kata lain struktur kimia dari lignin dapat berubah secara dramastis yang membuat sulit untuk mendefinisikannya.

C.      Peran Lignin bagi Tumbuhan.

Lignin terutama terakumulasi pada batang tumbuhan berbentuk pohon dan semak. Berikut ini merupakan peran lignin pada tumbuhan :

1.      Lignin merupakan struktur penyusun dinding sel.

Struktur Dinding Sel Tumbuhan :      Dinding sel tumbuhan adalah bagian paling luar dari sel tumbuhan. Dinding sel juga merupakan salah satu perbedaan antara sel tumbuhan dan sel hewan. Pada dasarnya dinding sel tumbuhan tersusun atas serabut serabut panjang dan keras yang masing masing terbenam dalam matriks protein dan polisakarida. Serabut serabut ini umumnya tersusun atas selulose (selulosa), dan matriksnya sebagian besar tersusun atas hemiselulose (hemiselulosa) dan pektin.

§  Molekul selulosa tersusun atas rangkaian linear ribuan unit glukose. Setiap rangkain linear yang berbentuk sebagai pita ini masing masing dihubungkan oleh ikatan hidrogen sehingga terbentuk agregat panjang yang tersusun dari 60-70 molekul selulose membentuk mikrofibril. Mikrofibril ini dikelilingi oleh rantai selulose  yang padat tetapi memiliki jumlah lebih banyak.

§  Hemiselulosa adalah kumpulan molekul yang terdiri atas campuran polisakarida yang heterogen.

§  Pektin adalah salah satu dari polisakharida pada matriks dinding sel tumbuhan. Molekul glikoprotein dinding sel akan beranyaman dengan molekul-molekul pektin.

Dinding sel tumbuhan setelah mengalami pertumbuhan sekunder akan membentuk tiga lapisan yaitu lamela tengah, dinding primer dan dinding sekunder.

§  Lamela tengah adalah lapisan dinding sel yang memiliki fungsi sebagai “lem” atau perekat untuk membentuk jaringan tumbuhan. Lamela tengah tersusun dari zat kitin. Terjadi lignifikasi pada lamela tengah tumbuha berkayu atau penambahan zat lignin yang akan menguatkan atau membuat tumbuhan lebih kaku dan kokoh..

§  Dinding primer, adalah bagian dinding sel yang dibentuk paling awal  dan selama sel tumbuhan dalam fase perkembangan. Lapisan
dinding sel ini disusun oleh selulosa, hemiselulosa, dan pektin. Pada
dinding primer ini terkadang ditemukan lignin.

§  Dinding sekunder adalah lapisan yang terletak dibagian dalam  dari

dinding sel primer tumbuhan (lihat gambar struktur dinding sel tumbuhan). Lapisan yang terbentuk setelah terjadi pertumbuhan

ini  mengandung zat selulosa, lignin dan hemiselulosa.
            Fungsi utama dari dinding sel tumbuhan adalah menyediakan perlindungan bagi sel di dalamnya. Dinding sel juga berfungsi dalam mengikat serta menghubungkan antara tiap sel sehingga membentuk jaringan dan tumbuhan yang utuh. Sekilas, dinding sel tumbuhan merupakan ruang tertutup rapat atau penjara bagi sel tumbuhan di dalamnya, akan tetapi, dinding sel menyediakan plasmodesmata. Fungsi dari plasmodesmata pada dinding sel tumbuhan adalah sebagai penyedia jalur komunikasi antara sel-sel tumbuhan yang bersangkutan. Fungsi dinding sel tumbuhan akan mengalami perubahan sesuai dengan pengkhususan atau spesialisasi (diferensiasi) sel tumbuhan tersebut sehingga fungsi utama dinding sel yaitu sebagai perlindungan dan kemudahan komunikasi antar sel tetap dapat disesuaikan.

2.      Penyusun Jaringan Penyokong.

           Lignin merupakan komponen penyusun jaringan penyokong yaitu, jaringan sklerenkim. Sklerenkim merupakan jaringan penguat atau penyokong tumbuhan yang terdiri atas sel – sel yang mengalami penebalan sekunder di bagian dinding selnya. Adanya dinding sekunder ini merupakan ciri khas pada jaringan yang berfungsi memperkuat tubuh tumbuhan dengan penebalan sekunder yang terjadi pada seluruh dinding selnya. Yang membedakan sklerenkim dengan jaringan penguat lainnya (kolenkim) ialah sel –sel penyusun sklerenkim merupakan sel mati (tidak melakukan aktivitas metabolisme). Selain itu, sklerenkim menyokong bagian tubuh tumbuhan yang telah dewasa. Penebalan sekunder pada dinding sel sklerenkim tersusun atas senyawa lignin yang menyebabkan jaringan ini memiliki daya regang tinggi (elastis).

             Fungsi utama jaringan sklerenkim yaitu:

a.      Penyokong Organ Dewasa.

Sklerenkim dapat ditemukan pada bagian yang telah dewasa atau tua. Hal          ini karena sesuai dengan perkembangan selnya, bagian tumbuhan yang   telah tua akan mengalami penurunan aktivitas sel.

b.      Pelindunng.

Selain sebagai penyokong, sklerenkim juga berfungsi sebagai pelindung bagian tumbuhan. Contoh yang terdapat pada kulit biji kelapa, biji kacang, dan lainnya.

 Ciri jaringan sklerenkim memiliki ciri –ciri yang membedakan dengan jaringan lainnya, yaitu:

1.      Tersusun atas sel – sel mati

Sel – sel penyusun jaringan sklerenkim mengalami penebalan sekunder yang merata pada dinding selnya oleh senyawa lignin. Awalnya sel – sel sklerenkim merupakan sel – sel hidup, hal ini karena asal pembentukan sel sklerenkim merupakan jaringan meristem atau parenkim. seiring dengan aktivitas penebalan pada sel – sel yang berdiferensiasi menjadi jaringan sklerenkim, aktivitas sel menjadi terhenti karena terhalang dengan penebalan sekunder yang terdapat di dinding selnya.

2.      Memiliki dinding sekunder yang merata

Tak seperti kolenkim yang penebalan sekundernya tak merata pada dinding selnya, sel sklerenkim mengalami penebalan sekunder di seluruh sisi pada dinding selnya atau senyawa lignin atau tak berlignin. Hal ini menyebabkan organ tumbuhan yang disokong oleh sklerenkim akan lebih kuat dan elastis.

3.      Bersifat elastis

Berbeda dengan kolenkim, jaringan sklerenkim bersifat elastik. Hal ini menyebabkan kita dapat membentuk berbagai macam kesenian dari bagian tubuh tumbuhan yang disokong oleh sklerenkim, seperti rotan, pelepah pisang, dan lain-lain.

4.      Berdasarkan asal – usulnya dibedakan menjadi:

a)      Serat

Serat berkembang dari diferensiasi meristem primer secara langsung. Sklerenkim jenis ini memiliki bentuk sel yang memanjang, sehingga disebut bentuk serat atau serabut. Pada umumnya sel – sel ini berkumpul menggerombol membentuk suatu berkas silinder yang tak terputus, namun ada juga yang membentuk sel tunggal. Serat dapat ditemukan di antara jaringan pengangkut, berkas serat daun, pelindung biji, batang, dan lainnya.

b)      Sklereid

Disebut juga sel batu. Berbeda dengan serat, sklereid berkembang dari diferensiasi jaringan parenkim (meristem dasar). Karakteristik yang dimiliki oleh sklereid hampir sama dengan serat, mulai dari penebalan sekunder oleh lignin pada dinding selnya, terdapat pada organ dewasa. Yang membedakan keduanya ialah asal pembentukannya, selain itu sklereid lebih banyak memiliki variasi bentuk, antara lain:

·         Bulat (sel batu/ brakisklereid), pada tempurung kelapa

·         Batang (tiang/makrosklereis) pada biji kacang-kacangan

·         Seperti tulang (osteosklereis), kulit biji kacang.

·         Asterosklereis (bintang), tangkai daun teh.

·         Rambut (trikosklereid) pada mesofil daun.

Daftar Pustaka

Anonim. 2011. Lignin atau Zat Kayu http://iandrumer.blogspot.co.id/2011/satu.html. Diakses pada tanggal 15 Maret 2016. Pukul 16:58 WIB.

Mulyani, Sri. 2014. Komponen Kimia Kayu http://srimuliyani.blogspot.co.id/2014/01/komponen-kimia-kayu.html . Diakses pada tanggal 15 maret 2016. Pukul 17:20 WIB.

Anonim. 2015. Pengertian Fungsi jaringan sklerenkim dan ciri-ciri. http://kakakpintar.com/pengertian-fungsi-jaringan-sklerenkim-dan-ciri-ciri/. Diakses pada tanggal 20 Maret 2016. Pukul 08:00 WIB.