Metabolisme Nitrogen

NITROGEN

Nitrogen merupakan salah satu unsur yang sangat diperlukan oleh semua makhluk hidup. Nitrogen diambil dan diserap oleh tanaman dalam bentuk : NO3- NH4+

Fungsi Nitrogen bagi tanaman adalah:
a. Diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian vegetatif tanaman, seperti daun, batang dan akar.

b. Berperan penting dalam hal pembentukan hijau daun yang berguna sekali dalam proses fotosintesis.

c. Membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik.

d. Meningkatkan mutu tanaman penghasil daun-daunan.

e. Meningkatkan perkembangbiakan mikro-organisme di dalam tanah.

Adapun sumber Nitrogen adalah :
a. Terjadi halilintar di udara ternyata dapat menghasilkan zat Nitrat, yang kemudian di bawa air hujan meresap ke bumi.

b. Sisa-sisa tanaman dan bahan-bahan organis.

c. Mikrobia atau bakteri-bakteri.

d. Pupuk buatan (Urea, ZA dan lain-lain)

Kerja enzim nitrat reduktase

NH3 —– asam amino —–
protein dan asam nukleat (DNA dan RNA). Jadi NH3 adalah prekursor untuk selanjutnya membentuk asam amino dan asam amino membentuk protein dan asam nukleat.
2. Mo berperan pada metabolisme hormon tanaman. Kekurangan Mo maka per-tumbuhan terhambat karena kadar NO3 – menumpuk dalam tubuh tanaman.

Mo

     Unsur ini diserap dalam bentuk MoO4- . Esensi unsur ini:
1. Sebagai aktivator dan penyusun enzim sitrat reduktase yaitu enzim yang bekerja membantu perubahan ion NO3- menjadi NH3 yang siap dipakai untuk pem-bentukan asam amino dan protein untuk pembelahan dan pembesaran sel.

Proses Transaminasi

            Pemindahan gugusan amino (NH2) dari suatu asam amino ke ikatan lainnya yang biasanya asam keton  sehingga terjadi asam amino.

Alanina biasanya dibuat melalui transfer satu gugus amina ke asam piruvat. Reaksi transaminasi bersifat reversibel (dapat-balik) sehingga alanina mudah dibuat dari piruvat dan berhubungan erat dengan jalur metabolik utama seperti jalur glikolisis, glukoneogenesis, dan daur sitrat.

 

Bagi tanaman kacang-kacangan pasokan nitrogen dapat juga berasal dari proses fiksasi N2 dari udara oleh bakteria menjadi amonia. Bakteri Rhizobium, Bradyrhizobium dan Azorrhizobium bersimbiosis dengan tanaman kacang-kacangan menfiksasi N2

 

Fiksasi Nitrogen.

Unsur kimia yang paling menonjol dalam sistem kehidupan adalah O, H, C, N, dan P. Unsur O, H, dan P terdapat secara luas dalam bentuk tersedia bagi metabolisma yaitu H2O, O2 dan Pi. Sebagian besar bentuk tersedia dari C dan N adalah CO2 dan N2, dimana keduanya sangat stabil (tidak reaktif). N2 misalnya, N—N dalam bentuk triple bond (dengan 3 ikatan) mempunyai ikatan energi sebesar 945 kJ.mol-1, bandingkan dengan ikatan tunggal antara C— O dengan energi sebesar 351 kJ.mol-1. CO2 hanya dapat dimetabolisma, difiksasi oleh organiosma fotosintetik. Fiksasi N2, lebih tidak umum, dimana unsur ini hanya dikonversi menjadi bentuk yang lebih berguna hanya oleh beberapa strain bakteri. Rhizobium, bakteri yang mampu memfiksasi nitrogen, hidup bersimbiosis dalam bintil akar tanaman leguminosa, mengubah N2 menjadi NH3.

N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP ————– 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi

 

Gambar 8-17. Reduksi N2 terjadi dalam 3 tahap reaksi yang masing-masing melibatkan pasangan elektron. Nitrogenase juga mereduksi H2O menjadi H2 yang selanjutnya bereaksi dengan diimin membentuk kembali N2.

 

 

Gambar.Aliran elektron dalam reduksi N2 oleh nitrogenase

 

Jadi NH3, dapat digabungkan dengan glutamat oleh glutamat dehidrogenase atau dengan glutamin oleh  glutamin synthetase. Sistem ini menghasilkan nitrogen dalam bnetuk yang bermanfaat dalam jumlah yang lebih banyak dari pada yang dibutuhkan tanaman sehingga kelebihannya diekskresikan ke lingkungan tanah, sehingga dapat memperkaya tanah.

Nitrogenase sangat sensitif terhadap oksigen, jika terdapat oksigen maka segera mengalami inaktivasi. Oleh karena itu harus dijaga dari molekul reaktif tersebut. Pada Cyanobakter mempunyai sel non fotosintetik disebut heterokis yang melindungi enzim dari O2, dan berfungsi khusus untuk fikasi N2. Pada bintil akar

leguminosa, terdapat leghemoglobin dimana bagian globion berfungsi untuk mengikat O2. Leghemoglobin ini mempunyai afinitas yang sangat tinggi terhadap O2 menjaga konsentrasi O2 cukup rendah untuk menjaga nitrogenase tetapi cukup menyediakan transpor pasif O2 untuk bakteri. Reduksi N2 merupakan proses yang

cukup menghabiskan energi. Dalam aktivitasnya nitrogenase memerlukan sumber elektron dan ATP.

 

Gambar. Bintil akar Leguminosae, tempat Fiksasi Nitrogen.

 

 

SIKLUS UREA

Siklus urea merupakan suatu lingkaran proses dimana ornitin di konversi à arginin (melalui pembentukan sitrulin) yang kemudian dipecah menjadi Urea + Ornitin . ornitin analog dengan Ox-Asetat pada siklus TCA.

Siklus urea sebagai pusat lintasan metabolisme nitrogen. Senyawa yang diperlukan dalam siklus urea adalah CO2, ATP, NH3 dan H2O. CO2 dan ATP berasal dari respirasi, sedangkan NH3 berasal dari degradasi protein. Dalam siklus urea terbentuk beberapa senyawa produk antara (intermediate) yaitu sitrulin, arginin dan ornitin yang berperan sebagai prekursor senyawa urea. Hasil akhir dari siklus urea adalah urea (CH4,ON2), H2O, ADP dan Fospat.

 

 

 

 

 

 

 

 

PERTANYAAN

  1. Mengapa Nitrogen merupakan zat yang penting bagi tanaman. Jelaskan !
  2. Jelaskan peran enzim Nitran reduktase, Nitrit reduktase dan Nitrogenase.
  3. Bagaimana proses sintesis asam amino melalui proses transaminasi
  4. Apakah semua asam amino sebagai penyusun protein ? jelaskan
  5. Uraikan secara sederhana proses fiksasi N2 dari udara oleh bakteri Rhizobium
  6. Adakah bakteri lain yang mempunyai kemampuan fiksasi N2 dari udara.
  7. Apa yang dimaksud dengan siklus urea.
  8. Apa yang saudara ketahui dengan urea acid.

 

JAWABAN

  1. Karena nitrogen mempunyai banyak fungsi bagi tanaman, diantaranya yaitu :
    a. Diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian vegetatif tanaman, seperti daun, batang dan akar.

b. Berperan penting dalam hal pembentukan hijau daun yang berguna sekali dalam proses fotosintesis.

c. Membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik.

d. Meningkatkan mutu tanaman penghasil daun-daunan.

e. Meningkatkan perkembangbiakan mikro-organisme di dalam tanah.

Nitrogen diambil dan diserap oleh tanaman dalam bentuk : NO3, NH4+

 

  1. Peranan enzim
  • Nitrat reduktase mengangkut dua electron dari NADH, hasilnya berupanitrit
  • Nitrit reduktase pengkatalis pada proses reduksi nitrit menjadi ion ammonium di daun secara in vitro = menerima secara lemah electron dari NADH, NAPDH, atau senyawa flavin alamiah misalnya FADH2
  • Nitrogenase,membantu nitrat pada reduksi N2 dalam fiksasi nitrogen
  1. Proses Transaminasi : Pemindahan gugusan amino (NH2) dari suatu asam amino ke ikatan lainnya yang biasanya asam keton  sehingga terjadi asam amino. Alanina biasanya dibuat melalui transfer satu gugus amina ke asam piruvat. Reaksi transaminasi bersifat reversibel (dapat balik) sehingga alanina mudah dibuat dari piruvat dan berhubungan erat dengan jalur metabolik utama seperti jalur glikolisis, glukoneogenesis, dan daur sitrat.

 

  1. Tidak, tidak semua asam amino dapat berperan sebagai protein karena

1)      Asam amino yang menyusun protein organisme ada 20 macam disebut sebagai asam amino standar. Yang terdiri dari:

a.Asam amino non polar (Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolin)

b.Asam amino polar (Serin, threonin, sistein, metionin, asparagin, glutamin)

c.Asam amino dengan gugus R aromatic (Fenilalanin,tirosin dan triptofan)

d.Asam amino dengan gugus R bermuatan positif (Lisin,argini dan histidin)

e.Asam amino dengan gugus R bermuatan negatif (Aspartat dan glutamat)

2)      Ada kurang lebih 300 asam amino non standar dijumpai pada sel. Asam amino non standar merupakan asam amino diluar 20 macam asam amino standar. Asam amino standar  terjadi karena modifikasi yang terjadi setelah suatu asam amino standar menjadi protein. Beberapa ditemukan asam amino nonstandar yang tidak menyusun protein merupakan senyawa antara metabolisme (biosintesis arginin dan urea).

  1. Fiksasi nitrogen ini dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri azotobacter dan clostridium. Sebagian kecil nitrogen masuk kedalam tanah dari atmosfir dalam bentuk ion ammonium ( NH4+) dan nitrat  ( NO3 ) bersama hujan  dan kemudian diserap akar. NH4+ ini berasal dari pembakaran industry, kegiatan gunung berapi dan kebakaran hutan. Sedangkan NO3 berasal dari oksidasi N2 oleh O2 atau ozon saat ada halilintar atau radiasi ultraviolet. Selimut putih yang terhembus angin akan menghasilkan butiran kecil air yang disebut aerosol, yang akan menguap, meninggalkan garam laut yang tersuspensi di atmosfir. Didekat garis pantai, garam ini dapt terbawa kedarat kedalam bentuk air hujan. Butiran ini disebut garam daur, karena akhirnya berdaur kembali melalui aliran sungai ke samudra.

 

  1. Ya ada, diantaranya bakteri- bakteri lain yang dapat mengikat nitrogen dari udara bebas adalah clostridium, azotobacter, dan rhodospirillium. Pada jenis tanaman polong-polongan (Leguminoceae) terdapat bintil-bintil pada akarnya. Bintil-bintil akar tersebut mengandung bakteri rhizobium yang dapat mengikat atau memfiksasi nitrogen bebas dari udara menjadi nitrat ( NO ). Akibatnya, nitrogen bebas ( N2 ) yang semula tidak dapat diserap tumbuhan menjadi ( NO)

 

  1. Siklus urea merupakan suatu lingkaran proses dimana ornitin di konversi à arginin (melalui pembentukan sitrulin) yang kemudian dipecah menjadi Urea + Ornitin . ornitin analog dengan Ox-Asetat pada siklus TCA.

Reaksinya terjadi sebagian di mitokondria (CAP Sintetase dan Sitrulin Sintetase) dan sebagian lagi terjadi di Sitoplasma (reaksi-reaksi lainnya)

 

 DAFTAR PUSTAKA

  1. file:///D|/E-Learning/Biokimia/Textbook/bahan_ajar.html

METABOLISME KARBOHIDRAT,LIPIDA DAN PROTEIN

METABOLISME KARBOHIDRAT,LIPIDA DAN PROTEIN

 

  1. KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah biomolekul yang paling banyak terdapat di alam. Setiap tahunnya diperkirakan kira-kira 100 milyar ton CO2 dan H2O diubah kedalam molekul selulosa dan produk tanaman lainnya melalui proses fotosintesis. Karbohidrat memiliki peranan yang cukup beragam; di berbagai negara karbohidrat adalah sebagai bahan makanan utama. Oksidasi karbohidrat merupakan lintasan pembentukan energi yang utama pada sel-sel yang tidak melakukan fotosintesis. Karbohidrat yang tidak larut air berfungsi sebagai jaringan penunjang atau pembentuk struktur dinding sel tanaman, bakteri dan jaringan penghubung. Polimer karbohidrat befungsi sebagai pelumas pada sabungan tulang dan berperan sebagai senyawa perekat diantara sel. Polimer karbohidrat komplek yang melekat pada molekul protein atau lemak berperan sebagai penerus signal yang menentukan lokasi internal atau lintasan metabolik molekul.

Nama karbohidrat (carbohydrate) diambil dari komponen penyusunnya yang terdiri dari karbon, hidrogen dan “ate” yang berarti oksigen. Pada awalnya nama karbohidrat digunakan untuk menunjukkan gula dan polimernya. Sekarang nama karbohidrat lebih tepat digunakan untuk menggambarkan senyawa polihidroksi aldehid atau keton atau senyawa yang dihasilkan dari hidrolisisnya. Umumnya karbohidrat memiliki rumus empiris Cn(H2O)n dengan perbandingan C : H : O adalah 1 : 2 : 1. Sebagai contoh glukosa C6H12O6 yang juga dapat ditulis dengan C6(H2O)6. Walaupun demikian beberapa karbohidrat memiliki nitrogen, fosfor dan sulfur. Karbohidrat digolongkan kedalam monosakarida, disakarida, oligosakararidan dan polisakarida. Dalam banyak hal penggolongan untuk oligosakarida dikelompokkan saja kedalam polisakarida. Kata sakarida berasal dari kara Latin (sakkharon) yang berarti gula. Monosakarida atau gula sederhana terdiri dari satu unit polihidroksi aldehid atau polihidroksi keton. Monosakarida yang paling banyak terdapat di alam adalah Dglukosa dengan enam atom karbon. Disakarida adalah golongan karbohidrat yang terdiri dari dua unit monoskarida. Disakarida yang paling banyak terdapat adalah sukrosa atau gula tebu yang terdiri dari unit glukosa dan fruktosa yang berikatan secara spesifik yang disebut ikatan glikosida. Monoskarida dan disakarida mudah dikenal dengan akhiran osa. Oligosakarida adalah kabohidrat berantai pendek yang dibangun oleh beberapa unit monosakarida. Sedangkan polisakarida terdiri dari rantai yang cukup panjang sampai ratusan dan ribuan unit monosakarida. Beberapa polisakarida memiliki rantai lurus seperti selulosa dan yang lain ada bercabang seperti glikogen dan amilopektin. Polisakarida yang paling banyak terdapat adalah pati dan selulosa yang kedua-duanya dibangun oleh unit-unit D-glukosa.

 

ü  MONOSAKARIDA

Karbohidrat yang paling sederhana adalah monosakarida dan sebagai unit pembentuk disakarida, oligo dan polisakarida. Monosakarida memiliki gugus aldehid atau keton dengan satu atau lebih gugus hidroksil. Monosakarida glukosa dan fruktosa memiliki enam gugus hidroksil. Atom karbon tempat pengikatan gugus hidroksil disebut sebagai pusat kiral.

 

 

Golongan monosakarida

Kristal monosakarida tidak berwarna dan larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut nonpolar. Umumya monosakarida berasa manis. Susunan atom pada monosakarida tidak bercabang. Satu dari atom karbon membentuk ikatan ganda dengan atom oksigen membentuk gugus karbonil. Bila gugus karbonil ini terbentuk pada ujung rantai karbon, monosakarida ini memiliki aldehid sehingga disebut aldosa, dan bila gugus karbonil terbentuk pada atom karbon yang lain, monosakarida ini adalah suatu keton dan disebut ketosa.

 

 

 

 

ü  DISAKARIDA

Disakarida seperti maltosa, laktosa dan sukrosa terdiri dari dua unit monosakarida yang terbentuk melalui suatu ikatan yang disebut ikatan glikosida. Pembentukan ikatan ini berlangsung dengan pembentukan asetal dari hemiasetal (glukopiranosa) dan satu gugus hidroksil dari molekul gula yang kedua, seperti terlihat pada Gambar . Ikatan glikosida ini mudah dihidrolisis oleh asam tetapi tidak oleh basa. Oleh karena itu diskarida dapat dihidrolisis dengan mudah dengan memanaskannya dalam larutan asam encer. Bentuk ikatan glikosida lainya terbentuk antara gula dengan atom N (ikatan N-glikosil) yang ditemukan pada seluruh nukleotida.

 

 

Gambar . Pembentukan disakarida (maltosa) dari dua monosakarida.

 

Maltosa mengandung dua unit D-glukosa dengan ikatan glikosida antara atom C-1 (karbon anomer) dari suatu glukosa dengan atom C-4 pada unit glukosa yang lainnya dengan konfigurasi ikatan glikosidanya. Laktosa bila dihidrolisis akan mengahsilkan D-galaktosa dan D-glukosa. Kabon anomer unit glukosa dapat dioksidasi sehingga laktosa tergolong kedalam disakarida yang tereduksi. Jenis ikatan glikosida pada laktosa adalah •. Sukrosa adalah disakrida yang disusun oleh unit glukosa dan fruktosa dan terbentuk hanya pada tanaman dan tidak pada hewan. Berbeda dengan maltosa dan laktosa, sukrosa tidak memiliki atom karbon anomer yang bebas, karena karbon anomer untuk kedua unit monosakarida terlibat dalam ikatan glikosida, seperti terlihat pada Gambar2. Trehalosa dibangun oleh dua unit glukosa dengan susunan ikatan antara atom karbon anomer (C-1) dengan karbon anomer (C-1) dari unit lainnya, sehingga trehalosa juga merupakan gula yang tidak tereduksi (noreducing sugar). Trehalosa merupakan komponen utama dalam cairan sirkulasi serangga dan berfungsi sebagai cadangan energi.

 

 

Gambar 2. Beberapa jenis ikatan glikosida pada disakarida.

 

 

ü  POLISAKARIDA

Sebagian besar karbohidrat yang ditemukan di alam terdapat dalam bentuk polisakarida, yaitu polimer dengan berat molekul yang tinggi dan sering juga disebut dengan glikan atau glukan. Suatu polisakarida berbeda dengan yang lainnya dalam beberapa hal yakni unit monosakarida penyusunnya, panjang rantai, bentuk ikatan dan derajat percabangan (degree of branching). Bila rantai polisakarida dibangun oleh satu jenis unit monosakarida disebut sebagai homopolisakarida, dan bila dibangun oleh unit monosakarida yang tidak sejenis disebut heteropoli-sakarida (untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar ). Beberapa homopolisakarida berfungsi sebagai cadangan monosakarida yang diperlukan sebagai sumber energi seperti pati dan glikogen. Homopolisakarida yang lain seperti selulosa dan kitin berfungsi sebagai pembangun struktur dinding sel tanaman dan rangka luar hewan.

 Gambar struktur umum polisakarida

 

Heteropolisakarida memberikan kekuatan ekstrasel untuk seluruh kingdom organisme. Lapisan yang kaku pada dinding sel bakteri yang disebut peptidoglikan adalah heteropolisakarida yang disusun oleh dua jenis unit turunan monosakarida yang tersusun secara bergantian. Pada jaringan hewan, ruang ekstraseluler diisi oleh beberapa jenis heteropolisakarida yang membentuk suatu matrik yang mengikat masing-masing sel menjadi suatu kesatuan dan memberikan perlindungan, bentuk dan dukungan terhadap sel, jaringan dan organ. Asam hialuronat adalah salah satu polimer yang memberikan kekuatan dan fleksibelitas pada tulang rawan dan tendon. Jenis heteropolisakarida yang lain yang memiliki unit polipeptida (proteoglikan) memiliki peranan untuk melumasi jaringan atau sendi.

Polisakarida tidak memiliki berat yang spesifik. Ini disebabkan karena mekanisme biosintesa kedua polimer yang berbeda. Sintesis polisakarida berlangsung dengan polimerisasi yang dilakukan oleh enzim-enzim tertentu. Suatu enzim akan bekerja bila enzim lain sudah selesai berkerja, enzim-enzim bekerja secara bergantian untuk menghasilkan suatu polimer. Akan tetapi mekanisme sampai seberapa panjang sintesis rantai polimer ini belum diketahui.

 

Pati dan glikogen

Cadangan karbohidrat yang paling penting pada tumbuhan adalah pati sedangkan pada sel hewan adalah glikogen. Dalam sel kedua jenis polisakarida ini biasanya terdapat dalam butiran-butiran yang disebut sebagai granul. Sebagian besar sel tanaman dapat menyimpan pati dan paling banyak tersimpan dalam umbi seperti kentang dan biji-bijian seperti jagung, padi, gandum dan lain-lain. Pati mengandung dua jenis polimer glukosa yang disebut amilosa dan amilopektin. Amilosa tersusun dari rantai glukosa (•1-4) yang tidak becabang dengan berat molekul yang bervariasi sampai 500.000. Amilopektin juga memiliki berat molekul yang tinggi sampai satu juta tetapi memiliki rantai yang bercabang. Percabangan umumnya terbentuk setiap 24-30 unit molekul glukosa. Gambar berikut menunjukkan struktur amilosa dan amilopektin.

 

Gambar. Struktur pati. a, amilosa; b, amilopektin; c, struktur percabangan

 

Selulosa dan kitin

Secara struktural selulosa dan kitin adalah homopolisakarida. Selulosa yang terdiri dari benang-benang (fibril) yang kuat dan tidak larut dalam air merupakan bagian yang terpenting pada sel-sel tanaman; terdapat pada akar, batang, cabang dan seluruh bagian dari jaringan tanaman berkayu. Selulosa adalah penyusun utama kayu, dan katun hampir murni tersusun dari selulosa. Fibril selulosa yang tidak memiliki percabangan disusun oleh 10.000 sampai 15.000 unit D-glukosa melalui ikatan • glikosida. Hal ini menyebabkan struktur dan sifat fisiknya berbeda dari amilosa. Karena rantai polisakarida memiliki banyak gugus hidroksil, ikatan hidrogen merupakan bahagian yang sangat menentukan struktur molekulnya. Polimer •-D-glukosa seperti selulosa terdiri dari gugus piranosa yang kaku dalam suatu konformasi yang berbentuk kursi (chair). Konformasi yang paling stabil untuk suatu polimer adalah bila chair memutar 180 oC dari unit sebelumnya sehingga menghasilkan suatu rantai yang lurus. Ikatan hidrogen yang terbentuk inter dan antar rantai memberikan kekuatan terhadap rantai polisakaraida, seperti telihat pada Gambar  berikut.

 

Gambar  Struktur selulosa. a, bagian rantai selulosa; b, konformasi rantai selulosa dengan ikatan

hidrogen

 

Glikogen dan pati yang terkandung dalam nutrisi dihidrolisa oleh enzim •-amilase yang terdapat dalam air ludah dan asam lambung. Sedangkan selulosa tidak dapat digunakan sebagai sumber energi oleh kebanyakan hewan, karena tidak memiliki enzim untuk menghidrolisis selulosa. Rayap dapat menghidrolisis selulosa (kayu) karena dalam sistem pencernaannya terdapat mikroba simbiotik Trychonympha yang menghasilkan enzim selulase yang memutus ikatan •1-4. Vertebrata yang mampu menggunakan selulosa sebagai sumber energi adalah yang tergolong kedalam ruminasia seperti sapi, kerbau, domba, zerapah, dll. Pada lambung hewan-hewan ini terdapat bakteri dan atau protozoa yang menghasilkan selulase. Jamur-jamur pembusuk kayu dikenal sebagai penghasil selulase yang sangat potensial, beberapa bakteri juga menghasilkan selulase.

 

Kitin adalah homopolisakarida yang tersusun dari gugus N-asetil glukosamin dalam ikatan glikosida •. Kitin berbeda dengan selulosa hanya pada atom C2 dengan tambahan gugus amino yang terasetilasi. Ikatan •1-4 pada fibril kitin terlihat pada gambar berikut. Fibril-firbril kitin hampir sama dengan selulosa dan juga tidak dapat dicernakan oleh hewan vertebrata. Kitin merupakan komponen utama penyusun rangka artropoda, serangga, udang dan dinding sel jamur, dan kemungkinan merupakan polimer organik alami kedua terbanyak setelah selulosa.

 

Glikoprotein dan glikolipid

Kebanyakan protein membran dan lemak membran memiliki oligosakarida yang terikat secara kovalen yang disebut glikoprotein dan glikolipid. Sebahagian besar protein yang disekresikan oleh sel-sel eukaryot tergolong kedalam glikoprotein. Manfaat biologis adanya gugus oligosakarida pada protein dan lemak belum diketahui dengan sempurna. Akan tetapi sifat hidrofilik yang dimiliki oleh oligosakarida akan mengubah muatan dan kelarutan protein dan lemak.

 

Glikoprotein memiliki fungsi-fungsi biologis yang cukup beragam. Hampir seluruh protein yang terdapat pada permukaan luar hewan adalah golongan glikoprotein. Glikoprotein pada membran sel darah merah yang dikenal dengan glikoporin disusun oleh 60% karbohidrat dengan 16 buah rantai oligosakarida. Beberapa glikoprotein larut dalam air seperti protein pembawa dan imunoglobulin dan protein-protein yang terdapat dalam lisosom.

Glikolipid dan lipopolisakarida merupakan komponen membran. Pada gangliosida gugus yang bermuatan adalah oligosakarida yang mengandung asam sialat dan gugus monosakarida lainnya. Lipopolisakarida adalah penyusun utama pada membran luar bakteri gram negatif seperti Escherichia coli dan Salmonellatyphimurium. Lipopoli-sakarida pada S. typhimurium memiliki enam rantai asam lemak yang terikat dua gugus glikosamin, dimana pada salah satu glukosamin melekat oligosakarida komplek.

 

  1. LIPIDA

Lipid, berasal dari bahasa Yunani yang berarti lemak adalah senyawa biologi yang larut dalam pelarut organik seperti kloroform tetapi tidak larut dalam air. Lemak, minyak, vitamin dan hormon tertentu dan sebagian besar komponen membran yang bukan protein adalah lipid. Lipid merupakan komponen diet yang penting karena mengandung energi yang sangat tinggi dan pelarut beberapa macam vitamin. Lemak terbentuk dari trigliserida yang dapat dihidrolisis oleh asam, basa atau enzim menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol mempunyai 3 gugus alcohol, sedangkan asam lemak teerdiri gugus karboksil(head) dan rantai hirokarbon (tail). Asam lemak terdiri dari asam lemak jenuh dan tak jenuh.

Fungsi lipid dalam tubuh antara lain:

  1. Sebagai sumber energi, baik langsung maupun dalam bentuk cadangan, dalama jaringan lemak
  2. Sebagai komponen struktur sel
  3. Sebagai simpanan bahan bakar metabolik
  4. Pelindung dinding sel (komponen membran),pelindung daun lilin, dsb
  5. Sebagai penahan panas dalam jarinngan subcutaneous dan membungkus beberapa organ
  6. Lipid non polar berperan sebagai insulator listrik yang memungkinkan gelonbang depolarisasi sel syaraf dengan cepat Kandunngan lipid dalam jaringan syaraf sangat tinggi.
  7.  Gabungan lemak dengan protein (lipoprotein) merupakan komponen sel yang penting baik dalam membran sel maupun membran mitokondria. Disamping itu juga berperan dalam transpor lipid dalam darah.

Klasifikasi Lipid

Menurut Bloor, lipid dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Lipid Sederhana, adalah ester asam lemak dengan berbagai alkohol, terdiri dari:

a. Lemak, adalah ester asam lemak dengan gliserol. Lemak dalam kondisi cair disebut dengan minyak

b. Lilin, ester asam lemak dengan alkohol monohidrat dengan berat molekul tinggi

 

2. ’Compound Lipid’, Ester asam lemak yang mengandung gugus lain disamping alkohol dan asam lemak. Terdiri dari:

a. Fosfolipid, disamping asam lemak dan alcohol, lipid ini juga mengandung residu asam fosfat. Senyawa tersebut juga membawa basa nitrogen serta senyawa lain. Pada banyak fosfolipid, misalnya gliserofosfolipid alkoholnya adalah gliserol tetapi pada spingofosfolipid gliserol tersebut digantikan oleh spingosin.

b. Glikolipid, asam lemak dengan karbohidrat yang membawa nitrogen tetapi tidak asam fosfat.

c. Lipid dengan senyawa lain, sulfolipid dan aminolipid dan juga lipoprotein.

 

3. Turunan lipid, senyawa yang diturunkan dari senyawa-senyawa tersebut di atas melalui hidrolisis. Termasuk disini adalah asam lemak (jenuh dan tidak jenuh), gliserol, steroid, maupun bodi keton.

 

Asam lemak

  • · Merupakan asam karboksilat dengan panjang rantai C4-36
  • · Beberapa asam lemak bersifat saturasi (tidak terdapat ikatan rangkap antar atom C), yang lain memiliki 1 atau lebih ikatan rangkap antar atom (tak saturasi), contoh: v asam palmitat, 16 C disingkat 16:0 v asam oleat, 18 C dengan ikatan rangkap pada atom C nomor 9, disingkat 18:1(D9)

 

BIOENERGETIK DAN METABOLISMA

  • · Sifat fisik asam lemak sangat ditentukan oleh derajat ketidak jenuhan dan panjangnya rantai hidrokarbon
  • · Rantai hidrokarbon non polar bertanggung jawab atas derajat ketaklarutan senyawa ini pada air, contoh: sukrosa larut dalam air sedang asam lemak tak larut
  • · Ikatan rangkap pada asam lemak poly unsaturated hampir tidak pernah dalam bentuk konyugasi(bergantian ikatan tunggal dengan ikatan rangkap) seperti -CH=CH-CH=CH-, tetapi terpisah oleh gugus metilena -CH=CH-CH2-CH2=CH-
  • · Ikatan rangkap alami hampir seluruhnya terjadi dalam bentuk cis
  • · Titik cair dipengaruhi oleh panjang dan derajat unsaturated. Pada suhu kamar (25°C) asam lemak saturasi 12:0 dan 24:0 berbentuk lilin padat, sementara asam lemak tak jenuh dengan panjang yang sama berbentuk minyak.
  • · Karena senyawa unsaturated memerlukan lebih sedikit energi untuk “mengacau” molekul, maka titik leleh/cairnya lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak saturasi
  • · asam lemak bebas dengan gugus karboksilat bebas terdapat pada hewan vertebrata: serum albumin
  • · asam lemak kebanyakan sebagai derivat asam karboksilat seperti ester dan amida tidak memiliki gugus karboksilat bermuatan sehingga kelarutan dalam air makin rendah

 

 

Gambar 1. Pemaketan asam lemak tergantung derajat saturasinya. (a) Asam stearat ditunjukkan dalam bentuk pemanjangan biasa. (b) Ikatan rangkap cis (ditandai) pada asam oleat tidak memungkinkan rotasi. (c) Asam lemak jenuh penuh dalam bentuk panjang terpaket ke dalam susunan seperti kristal, dan distabilkan oleh banyak interaksi interaksi. Kehadiran satu atau lebih ikatan rangkap cis mengganggu paket kompak, dan sebagai akibat agregat menjadi kurang stabil. Seperti pada asam lemak linoleat dan d) linolenat

 

 

  1. PROTEIN

Protein merupakan pusat aksi dalam proses biologi. Diantara senyawa organik, protein mempunyai fungsi yang paling beragam, antara lain :

 1). Berfungsi sebagai enzim yang mengkatalisis semua reaksi kimia dalam metabolisma

2). Sebagai regulator untuk aktivitas enzim (merupakan komponen dari enzim) ataupun sebagai mesenger kimia dalam hormon maupun reseptor untuk hormon tersebut.

3) Berperan dalam transpor berbagai senyawa penting seperti ion logam, O2, glukosa, lipid dan lain-lain.

4). Berperan dalam gerak, seperti kontraksi serabut otot ataupun gerakan mekanis dalam pemisahan kromosom selama proses pembelahan sel.

5). Dibutuhkan untuk fungsi sensor, rhodopsin, protein dalam retina, diperlukan dalam proses sel syaraf.

6). Berperan dalam sistem imun, immunoglobulin yang merupakan komponen penting dalam sistem pertahanan hewan tingkat tinggi.

7). Bagian struktural yang memberikan sifat karakteristik kuat, keras seperti collagen yang merupakan penyusun tulang, tendon maupun ligamen.

Fungsi protein hanya dapat difahami jika kita memahami struktur protein tersebut. Ada 4 tingkatan struktur protein seperti digambarkan pada gambar berikut:

 

 

  1. Struktur primer (1o structure)

Menunjukkan urutan asam amino dalam suatu rantai polipeptida. Polipeptida bovine dari hormon insulin merupakan polipeptida pertama yang berhasil ditentukan urutan asam aminonya oleh Frederick Sanger tahun1953.

 

  1. Struktur sekunder (2o structure)

Adalah pengaturan lokal dari rangka ikatan peptida (C – N) atau ’backbone’ dari suatu polipeptida.

Struktur sekunder yang paling umum adalah heliks, memutar kekanan ataupun kekiri. Polipepetida yang mempunyai struktur a heliks membentuk putaran kekanan. Struktur a heliks ini sering dijumpai pada protein fibrosa maupun protein globuler.

 

Gambar Sruktur sekunder a heliks

 

 

Gambar Struktur a heliks

  1. Struktur Tersier (3o structure)

Adalah pengaturan 3 dimensi dari protein tersebut, yaitu lipatan dari struktur sekunder bersama dengan pengaturan rantai sampingnya. Struktur tersier protein ini pertama kali ditemukan oleh John Kendrew dan kawan-kawan pada tahun 1950an, dengan mengamati struktur myoglobin ikan hiu menggunakan sinar X.

 

  1. Struktur quartener (4o structure)

Pengaturan suatu protein yang mempunyai 2 sub unit polipeptida atau lebih. Hasil penelitian menunjukkan bahwa interaksi antara satu polipeptida dengan polipeptida yang lain dalam suatu protein adalah spesifik.Struktur quartener protein ini biasanya terdapat pada protein dengan BM > 100 kD.

 

 

 

 

PERTANYAAN

  1. Apa yang saudara ketahui tentang penggolongan karbohidrat
  2. Sebutkan fungsi karbohidrat bagi tumbuhan. Jelaskan
  3. Apa yang saudara ketahui tentang enzym hidrolase dalam perombakan karbohidrat, lipida dan protein.
  4. Jelaskan apa yang saudara ketahui tentang penggolongan lipida.
  5. Apa yan saudara ketahui tentang asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh
  6. Apa yang saudara ketahui tentang iklan minyak goreng yang menyatakan mengandung omega9. Jelaskan
  7. Jelaskan apa yang saudara ketahui tentang peran protein dalam tumbuhan.
  8. Apakah semua asam amino berperan sebagai penyusun protein.

 

JAWABAN

  1. Karbohidrat dibagi menjadi tiga kelompok :

a. Monosakarida : termasuk gula sederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bagian yang lebih kecil.Misalnya triosa, (C3H6O3), tetrosa (C4H8O4), heksosa (C6H12O6).

b.Oligosakarida : merupakan senyawa yang apabila dihidrolisis menghasilkan 2 sampai 6 gula monosakarida. Misal sukrosa dan laktosa.

c. Polisakarida : merupakn karbohidrat yang apabila dihidrolisis akan menghasilkan sejumlah monosakarida.

  1. Fungsi karbohidrat bagi tumbuhan adalah sebagai sumber energi utama. Selain itu karbohidrat juga berfungsi sebagai senyawa yang menyimpan energi kimia contohnya pati. Karbohidrat juga sebagi pembentuk struktur, misalnya selulosa yang berperan sebagi komponen utama dinding sel tumbuhan.
  2. Enzim hidrolase merupakan enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan pertolongan air. Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan substratnya yaitu :
  1. Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat.

Kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang diuraikannya, misal :Amilase, yaitu enzim yang menguraikan amilum (suatu polisakarida) menjadi maltosa 9 suatu disakarida).                                           

  1. Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester.

  Contoh-contohnya :                         

  1. Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak.
  2. Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan golongan protein.

Contoh-contohnya:

  1. Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino.

 

  1. Penggolongan lipida :

1. Lipid Sederhana, adalah ester asam lemak dengan berbagai alkohol, terdiri dari:

a. Lemak, adalah ester asam lemak dengan gliserol. Lemak dalam kondisi cair disebut dengan minyak

b. Lilin, ester asam lemak dengan alkohol monohidrat dengan berat molekul tinggi

2. ’Compound Lipid’, Ester asam lemak yang mengandung gugus lain disamping alkohol dan asam lemak. Terdiri dari:

a. Fosfolipid, disamping asam lemak dan alcohol, lipid ini juga mengandung residu asam fosfat. Senyawa tersebut juga membawa basa nitrogen serta senyawa lain. Pada banyak fosfolipid, misalnya gliserofosfolipid alkoholnya adalah gliserol tetapi pada spingofosfolipid gliserol tersebut digantikan oleh spingosin.

b. Glikolipid, asam lemak dengan karbohidrat yang membawa nitrogen tetapi tidak asam fosfat.

c. Lipid dengan senyawa lain, sulfolipid dan aminolipid dan juga lipoprotein.

 

3. Turunan lipid, senyawa yang diturunkan dari senyawa-senyawa tersebut di atas melalui hidrolisis. Termasuk disini adalah asam lemak (jenuh dan tidak jenuh), gliserol, steroid, maupun bodi keton.

 

  1.  

ü  Asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan tunggal di antara atom-atom karbon penyusunnya, bersifat stabil (tidak mudah bereaksi)

ü  Asam lemak tak jenuh memilki paling sedikit satu ikatan ganda di antara atom-atom karbon penyusunnya, ikatan gandanya mudah bereaksi dengan oksigen (mudah teroksidasi) karena itu dikenal dengan istilah bilangan oksidasi bagi asam lemak

  1. Jika dikatakan minyak goreng mengandung omega9 itu memang benar.bahakan sebetulnya bukan mengandung, karena olein adalah omega 9. Selama ini, minyak goreng yang paling sering kita gunakan adalah yang berbahan dasar kelapa sawit. Pada proses pembuatan minyak goreng dari kelapa sawit terdapat dua fase yang berbeda, yaitu fase padat dan fase cair. Jenis yang padat disebut stearin dengan nama asam lemak yaitu stearat. Sementara, bagian dari minyak yang berbentuk cair disebut olein dan nama asam lemak yaitu asam oleat atau omega 9.
  2. Peranan protein pada tumbuhan misalnya,Pathogenesis Related (PR)-Protein yang merupakan protein spesifik yang terdapat pada tanaman dan memiliki fungsi serta peranan untuk mempertahankan kelangsungan kehidupan tanaman, khususnya dalam menangkal serangan dari mikroorganisme/virus patogen yang berbahaya bagi tanaman tersebut. Setiap tanaman akan memberi respon yang spesifik apabila terkena serangan (invasi) mikroorganisme patogen dari luar, dengan jalan meningkatkan sintesis PR-Proteinnya, untuk menangkal serangan pathogen tersebut. Atas dasar itu, pertumbuhan tanaman akan baik dan terhindar dari berbagai penyakit tanaman, serta memiliki produktivitas yang tinggi bilamana tanaman tersebut dirangsang agar mensintesis dan meningkatkan kandungan PR-Proteinnya. Dengan demikian, bilamana kandungan PR-protein pada tanaman sudah tinggi, maka tentunya tanaman tersebut dapat menangkal setiap mikrorganisme patogen yang membahayakan kehidupannya.
  3. Tidak, tidak semua asam amino dapat berperan sebagai protein karena
  1. Asam amino yang menyusun protein organisme ada 20 macam disebut sebagai asam amino standar. Yang terdiri dari:

a.Asam amino non polar(Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolin)

b.Asam amino polar(Serin , threonin, sistein, metionin, asparagin, glutamin)

c.Asam amino dengan gugus R aromatik(Fenilalanin,tirosin dan triptofan)

d.Asam amino dengan gugus R bermuatan positif(Lisin,argini dan histidin)

e.Asam amino dengan gugus R bermuatan negatif(Aspartat dan glutamat)

  1. Ada Kurang lebih 300 asam amino non standar dijumpai pada selasam amino Non standar merupakan asam amino diluar 20 macam as. Amino standar  Terjadi karena modifikasi yang terjadi setelah suatu asam amino standar menjadi protein. Beberapa ditemukan asam amino nonstandar yang tidak menyusun protein merupakan senyawa antara metabolisme (biosintesis arginin dan urea).

Nutrisi tumbuhan

NUTRISI TUMBUHAN

Nutrisi yang dibutuhkan tanaman/tumbuhan dapat dilacak antara lain dari komposisi kima penyusun suatu tanaman/tumbuhan tersebut, karena selain sebagian besar massa organik suatu tumbuhan berasal dari CO2 udara, juga tergantung pada kandungan nutrien tanah dalam bentuk air dan mineral. Komposisi tumbuhan terdiri atas :

  • 95% berupa bahan organik, dalam bentuk :
  1. Kabohidrat (termasuk Sellulosa dari dinding sel)
  2. Senyawa sulfur, nitrogen dan fosfat.
  • 5% berupa bahan anorganik (50 unsur kimia)

Tumbuhan memerlukan kombinasi yang tepat dari berbagai nutrisi untuk tumbuh, berkembang, dan bereproduksi. Ketika tumbuhan mengalami malnutrisi, tumbuhan menunjukkan gejala-gejala tidak sehat. Nutrisi yang terlalu sedikit atau yang terlalu banyak dapat menimbulkan masalah.
Berdasarkan  banyak sedikitnya jumlah kebutuhan unsur nutrien tumbuhan, Nutrisi tumbuhan dikategorikan menjadi 2 kelompok, yaitu :

  1. Makronutrien.

Makronutrien adalah elemen-elemen yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah banyak, yaitu nitrogen, kalsium, potasium, sulfur, magnesium, dan fosfor.

 

TABEL MAKRO NUTRIEN

Unsur

Bentuk yang tersedia bagi tumbuhan

Fungsi utama

Karbon (C)

CO2

Komponen utama dari senyawa organik tumbuhan

Oksigen (O)

CO2; H20

Komponen utama dari senyawa organik tumbuhan

Hidrogen (H)

H2O

Komponen utama dari senyawa organik tumbuhan

Nitrogen (N)

NO3; NH4

Komponen dari asam nukleat, protein, hormon, klorofil, dan koenzym

Sulfur (S)

SO4

Komponen dari protein, koenzym

Fosfor (P)

H2PO4; HPO4

Komponen dari asam nukleat, fosfolipid, ATP dan beberapa koenzym

Kalium (K)

K

Kofaktor dalam sintesis protein, mengatur keseimbangan air, membuka dan menutup stomata

Kalsium (Cl)

Ca

Pembentukan, pembuatan dan keestabilan dinding sel, mengatur struktur dan permeabilitas membran, aktivator beberapa enzim, regulator respon sel terhadap stimulus.

Magnesium (Mg)

Mg

Komponen ddari klorofil, aktivator banyak enzim

 

 

 

 

 

  1. Mikronutrien

Mikronutrien adalah elemen-elemen yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah sedikit, seperti besi, boron, mangan, seng, tembaga, klor, dan molybdenum.

 

TABEL MIKRONUTRIEN

Unsur

Bentuk yang tersedia bagi tumbuhan

Fungsi utama

Klor (Cl)

Cl

Diperlukan pada tahap penguraian air dalam fotosintesis, mengatur keseimbangan air

Besi (Fe)

Fe; Fe

Komponen dari sitokrom, aktivator beberapa enzim

Boron (B)

H2BO3

Kofaktor dalam sintesis klorofil, terlibat dalam transport karbohidrat dan sintesis asam nukleat

Mangan (Mn)

Mn

aktiv dalam pembentukan asam amino, aktivator beberapa enzim, diperlukan dalam tahapan penguraian air dalam fotosintesis

Seng (Zn)

Zn

Aktiv dalam pembentukan klorofil, aktivator beberapa enzym

Kuprum (Cu)

Cu; Cu

Komponen dari banyak enzym, reaksi redoks dan biosintesis lignin

Molibdunum (Mo)

MoO4

Essensial untuk fiksasi nitrogen, kofaktor dalam reduksi nitrat

Nikel (Ni)

Ni

Kofaktor enzym yang berfungsi dalam metabolisme nitrogen

 

 

Baik makro dan mikronutrien diperoleh akar tumbuhan melalui tanah. Akar tumbuhan memerlukan kondisi tertentu untuk dapat mengambil nutrisi-nutrisi tersebut dari dalam tanah. Pertama, tanah harus lembap sehingga nutrien dapat diambil dan ditransport oleh akar. Kedua, pH tanah harus berada dalam rentang dimana nutrien dapat dilepaskan dari molekul tanah. Ketiga, suhu tanah harus berada dalam rentang dimana pengambilan nutrien oleh akar dapat terjadi. Suhu, pH, dan kelembapan optimum untuk tiap spesies tumbuhan berbeda. Hal ini menyebabkan nutrien tidak dapat dipergunakan oleh tumbuhan meskipun nutrien tersebut tersedia di dalam tanah.  Pertumbuhan tanaman tidak hanya dikontrol oleh faktor dalam (internal), tetapi juga ditentukan oleh faktor luar (eksternal). Salah satu faktor eksternal tersebut adalah unsur hara esensial. Unsur hara esensial adalah unsur-unsur yang diperlukan bagi pertumbuhan tanaman. Apabila unsur tersebut tidak tersedia bagi tanaman, maka tanaman akan menunjukkan gejala kekurangan unsur tersebut dan pertumbuhan tanaman akan terhambat. Berdasarkan jumlah yang diperlukan kita mengenal adanya unsur hara makro dan unsur hara mikro.

 

 

GEJALA KEKURANGAN NUTRISI

Kekurangan salah satu atau beberapa unsur hara akan mengakibatkan pertumbuhan tanaman tidak sebagaimana mestinya yaitu ada kelainan atau penyimpangan

-penyimpangan dan banyak pula tanaman yang mati muda.

Gejala kekurangan ini cepat atau lambat akan terlihat pada tanaman, tergantung pada jenis dan sifat tanaman. Ada tanaman yang cepat sekali memperlihatkan tanda-tanda kekurangan atau sebaliknya ada yang lambat. Pada umumnya pertama-tama akan terlihat pada bagian tanaman yang melakukan kegiatan fisiologis terbesar yaitu pada bagian yang ada di atas tanah terutama pada daun-daunnya.

Bila tidak ada faktor lain yang mempengaruhi, maka tanda-tanda kekurangan unsur hara terlihat sebagai berikut:
1. Kekurangan unsur hara Nitrogen (N)
a. Warna daun hijau agak kekuning-kuningan dan pada tanaman padi warna ini mulai dari ujung daun menjalar ke tulang daun selanjutnya berubah menjadi kuning lengkap, sehingga seluruh tanaman berwarna pucat kekuning-kuningan. Jaringan daun mati dan inilah yang menyebabkan daun selanjutnya menjadi kering dan berwarna merah kecoklatan.

b. Pertumbuhan tanaman lambat dan kerdil               

c. Perkembangan buah tidak sempurna atau tidak baik, seringkali masak sebelum waktunya

d. Dapat menimbulkan daun penuh dengan serat, hal ini dikarenakan menebalnya membran sel daun sedangkan selnya sendiri berukuran kecil-kecil

e. Dalam keadaan kekurangan yang parah, daun menjadi kering, dimulai dari bagian bawah terus ke bagian atas

2. Kekurangan unsur hara Fosfor (P)
a. Terhambatnya pertumbuhan sistem perakaran, batang dan daun

b. Warna daun seluruhnya berubah menjadi hijau tua/keabu-abuan, mengkilap, sering pula terdapat pigmen merah pada daun bagian bawah, selanjutnya mati. Pada tepi daun, cabang dan batang terdapat warna merah ungu yang lambat laun berubah menjadi kuning.

c. Hasil tanaman yang berupa bunga, buah dan biji merosot. Buahnya kerdil-kerdil, nampak jelek dan lekas matang

3. Kekurangan unsur hara Kalium (K)

Defisiensi/kekurangan Kalium memang agak sulit diketahui gejalanya, karena gejala ini jarang ditampakkan ketika tanaman masih muda.
a. Daun-daun berubah jadi mengerut alias keriting (untuk tanaman kentang akan menggulung) dan kadang-kadang mengkilap terutama pada daun tua, tetapi tidak merata. Selanjutnya sejak ujung dan tepi daun tampak menguning, warna seperti ini tampak pula di antara tulang-tulang daun pada akhirnya daun tampak bercak-bercak kotor (merah coklat), sering pula bagian yang berbercak ini jatuh sehingga daun tampak bergerigi dan kemudian mati

b. Batangnya lemah dan pendek-pendek, sehingga tanaman tampak kerdil

c. Buah tumbuh tidak sempurna, kecil, mutunya jelek, hasilnya rendah dan tidak tahan disimpan

d. Pada tanaman kelapa dan jeruk, buah mudah gugur

e. Bagi tanaman berumbi, hasil umbinya sangat kurang dan kadar hidrat arangnya demikian rendah

Khusus untuk tanaman padi, gejala kekurangan unsur Kalium dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Daun

Daun tanaman padi yang kekurangan Kalium akan berwarna hijau gelap dengan banyaknya bintik-bintik yang warnanya yang menyerupai karat. Bintik-bintik itu pertama-tama muncul pada bagian atas daun yang sudah tua, ujung daun dan tepi daun menjadi seperti terbakar (necrotic), berwarna coklat kemerahan atau coklat kuning. Daun-daun tua, khususnya di tengah hari akan terkulai dan daun-daun muda menggulung ke arah atas dan memperlihatkan gejala-gejala kekurangan air

b. Batang

Batang tanaman padi yang kekurangan Kalium akan tumbuh pendek dan kurus. Dan kebanyakan varietas-varietas padi yang kekurangan Kalium lebih mudah rebah

c. Akar

Pertumbuhan akar biasanya sangat terbatas, ujung akar akan tumbuh kurus dan pendek, dan akar selalu cenderung berwarna gelam dan hitam. Akar-akar cabang dan akar rambat sangat kurus dan selalu memperlihatkan gejala pembusukan akar.

d. Bulir dan Malai

Pertumbuhannya akan pendek dan umumnya mempunyai persentase kehampaan buah yang tinggi. Sedang jumlah bulir yang berisi untuk setiap helainya akan rendah, bulir-bulir padi akan berukuran kecil dan tidak teratur bentuknya, mutu dan berat 1.000 bulir akan berkurang, persentase bulir-bulir yang tidak berkembang dan tidak dewasa bertambah.

4. Kekurangan unsur hara Kalsium (Ca)
a. Daun-daun muda selain berkeriput mengalami perubahan warna, pada ujung dan tepi-tepinya klorosis (berubah menjadi kuning) dan warna ini menjalar di antara tulang-tulang daun, jaringan-jaringan daun pada beberapa tempat mati

b. Kuncup-kuncup muda yang telah tumbuh akan mati

c. Pertumbuhan sistem perakarannya terhambat, kurang sempurna malah sering salah bentuk

d. Pertumbuhan tanaman demikian lemah dan menderita

5. Kekurangan unsur hara Magnesium (Mg)
a. Daun-daun tua mengalami klorosis (berubah menjadi kuning) dan tampak di antara tulang-tulang daun, sedang tulang-tulang daun itu sendiri tetap berwarna hijau. Bagian di antara tulang-tulang daun itu secara teratur berubah menjadi kuning dengan bercak-bercak merah kecoklatan

b. Daun-daun mudah terbakar oleh teriknya sinar matahari karena tidak mempunyai lapisan lilin, karena itu banyak yang berubah warna menjadi coklat tua/kehitaman dan mengkerut

c. Pada tanaman biji-bijian, daya tumbuh biji kurang/lemah, malah kalau toh ia tetap tumbuh maka ia akan nampak lemah sekali.

6. Kekurangan unsur hara Belerang (S)
a. Daun-daun muda mengalami klorosis (berubah menjadi kuning), perubahan warna umumnya terjadi pada seluruh daun muda, kadang mengkilap keputih-putihan dan kadang-kadang perubahannya tidak merata tetapi berlangsung pada bagian daun selengkapnya

b. Perubahan warna daun dapat pula menjadi kuning sama sekali, sehingga tanaman tampak berdaun kuning dan hijau, seperti misalnya gejala-gejala yang tampak pada daun tanaman teh di beberapa tempat di Kenya yang terkenal dengan sebutan”Tea Yellow” atau”Yellow Disease”

c. Tanaman tumbuh terlambat, kerdil, berbatang pendek dan kurus, batang tanaman berserat, berkayu dan berdiameter kecil

d. Pada tanaman tebu yang menyebabkan rendemen gula rendah

e. Jumlah anakan terbatas.

7. Kekurangan unsur hara Besi (Fe)

Defisiensi (kekurangan) zat besi sesungguhnya jarang terjadi. Terjadinya gejala-gejala pada bagian tanaman (terutama daun) kemudian dinyatakan sebagai kekurangan tersedianya zat besi adalah karena tidak seimbang tersedianya zat Fe dengan zat kapur (Ca) pada tanah yang berlebihan kapur dan yang bersifat alkalis. Jadi masalah ini merupakan masalah pada daerah-daerah yang tanahnya banyak mengandung kapur.
a. Gejala-gejala yang tampak pada daun muda, mula-mula secara setempat-setempat berwarna hijau pucat atau hijau kekuning-kuningan, sedangkan tulang daun tetap berwarna hijau serta jaringan-jaringannya tidak mati

b. Selanjutnya pada tulang daun terjadi klorosis, yang tadinya berwarna hijau berubah menjadi kuning dan ada pula yang menjadi putih

c. Gejala selanjutnya yang lebih hebat terjadi pada musim kemarau, daun-daun muda banyak yang menjadi kering dan berjatuhan

d. Pertumbuhan tanaman seolah terhenti akibatnya daun berguguran dan akhirnya mati mulai dari pucuk.

8. Kekurangan unsur hara Mangan (Mn)

Gejala kekurangan Mangan (Mn) hampir sama dengan gejala kekurangan Besi (Fe) pada tanaman, yaitu:
a. Pada daun-daun muda di antara tulang-tulang dan secara setempat-setempat terjadi klorosis dari warna hijau menjadi warna kuning yang selanjutnya menjadi putih

b. Tulang-tulang daunnya tetap berwarna hijau, ada yang sampai kebagian sisi-sisi dari tulang

c. Jaringan-jaringan pada bagian daun yang klorosis mati sehingga praktis bagian-bagian tersebut mati, mengering, ada kalanya yang terus mengeriput dan ada pula yang jatuh sehingga daun tampak menggerigi

d. Pertumbuhan tanaman menjadi kerdil, terutama pada tanaman sayuran tomat, seledri, kentang dan lain-lain, begitu juga pada tanaman jeruk, tembakau dan kedelai

e. Pada tanaman gandum, bagian tengah helai daun berwarna coklat, kemudian patah

f. Pembentukan biji-bijian kurang baik (jelek).

9. Kekurangan unsur hara Tembaga/Cuprum(Cu)

Kekurangan unsur hara Tembaga (Cu) acapkali ditemukan pada tanah-tanah organik yang agak asam, tanda-tandanya dapat dilihat sebagai berikut:
a. Pada bagian daun, terutama daun-daun yang masih muda tampak layu dan kemudian mati (die back), sedang ranting-rantingnya berubah warna pula menjadi coklat dan mati pula

b. Ujung daun secara tidak merata sering ditemukan layu, malah kadang-kadang klorosis, sekalipun jaringan-jaringannya tidak ada yang mati

c. Pada tanaman jeruk kekurangan unsur hara tembaga ini menyebabkan daun berwarna hijau gelap dan berukuran besar, ranting berwarna coklat dan mati, buah kecil dan berwarna coklat

d. Pada bagian buah, buah-buahan tanaman pada umumnya kecil-kecil warna coklat dan bagian dalamnya didapatkan sejenis perekat (gum).

10. Kekurangan unsur hara Seng/Zincum (Zn)
a. Terjadi penyimpangan pertumbuhan pada bagian daun-daun yang tua, yaitu:
* Bentuknya lebih kecil dan sempit daripada bentuk umumnya

* Klorosis terjadi di antara tulang-tulang daun

* Daun mati sebelum waktunya, kemudian berguguran dimulai dari daun-daun yang ada di bagian bawah menuju ke puncak

b. Pada padi sawah gejala terlihat 2 – 4 minggu setelah tanam, yaitu adanya pemutihan di bagian tengah daun. Kekurangan yang parah menyebabkan daun tidak mau terbuka

c. Pada tanaman jagung gejala terlihat 1 – 2 minggu setelah bibit muncul di permukaan tanah, daun-daun muda menunjukkan garis-garis kuning dan terus menguning sampai ke dasar daun, sedang tepi daun tetap hijau

d. Pada kacang tanah gejala terlihat setelah tanaman berumur 1 bulan, mula-mula jaringan di antara urat-urat dan nampak menguning dan akhirnya hanya pada urat-urat daun saja akan tetap hijau. Tanaman kerdil dan polong sedikit.

11. Kekurangan unsur hara Molibden (Mo)
a. Secara umum daun-daun mengalami perubahan, kadang-kadang mengalami pengkerutan terlebih dahulu sebelum mengering dan mati. Mati pucuk (die back) biasa pula terjadi pada tanaman yang kekurangan unsur hara Mo

b. Pertumbuhan tanaman tidak normal, terutama pada tanaman sayuran. Daun keriput dan mengering.

12. Kekurangan unsur hara Borium (Bo)

Walaupun unsur hara Bo hanya sedikit saja yang diperlukan tanaman bagi pertumbuhannya, tetapi kalau unsur ini tidak tersedia bagi tanaman gejalanya cukup serius.
a. Daun-daun yang masih muda terjadi klorosis, secara setempat-setempat pada permukaan daun bawah yang selanjutnya menjalar kebagian tepi-tepinya. Jaringan daun mati

b. Daun yang baru muncul tumbuh kerdil, kuncup-kuncup mati dan berwarna kehitaman atau coklat

c. Dapat menimbulkan penyakir fisiologis, khususnya pada tanaman sayuran, tembakau dan apel. Malah pada jagung bisa menimbulkan tongkol tanpa biji sama sekali

d. Pada umbi-umbian pertumbuhannya kerdil, terdapat bercak-bercak atau lubang berwarna hitam pada umbi

e. Pada tanaman bayam dan selada pucuk tanaman tumbuh tidak sempurna dan berwarna hitam

d. Tangkai daun seledri membentuk celah-celah dan garis-garis tak teratur berwarna coklat. Anak-anak daun seledri berbercak-bercak coklat.

13. Kekurangan unsur hara Klorida (Cl)
a. Dapat menimbulkan gejala pertumbuhan daun yang kurang normal terutama pada tanaman sayur-sayuran, daun tampak kurang sehat dan berwarna tembaga

b. Kadang-kadang pertumbuhan tanaman tomat, gandum dan kapas menunjukkan gejala seperti di atas.

 

DEFISIENSI UNSUR HARA

  • Defisiensi N,P dan K

Merupakan problema umum dalam bidang pertanian

  • Defisiensi mikro nutrien

Lebih tidak umum dan bertedensi karena letak geografis, karena defisensi mikro nutrien disebabkan oleh komposisi tanah yang berbeda

  • Perbaikan untuk tanah defisiensi mikro nutrien

Biasanya diberikan dalam jumlah sangat kecil. Contoh : defisiensi Zn pada tanaman dapat dipenuhi dengan menusukkan paku ke dalam batang pohon tersebut. Kalau dosis terlalu banyak akan beracun.

 

PERANAN TANAH BAGI NUTRISI TUMBUHAN

Karakteristik tanah merupakan pakor lingkungan kunci dalam ekosistem terrestial. Tekstur tanah, komposisi kimia tanah da juga iklim merupakan faktor utama penentu jenis tanaman yang dapat tumbuh baik di lokasi tersebut. Antara tanaman dan tanah akan terjadi proses interaksi.

  1.                        i.            Tekstur dan komposisi tanah

ü  Top soil

Merupakan lapisan tanah paling atas yang berupa campuran dari : partikel batuan dari berbagai tekstur, organisme hidup dan humus (peninggalan bahan organik yang sebagian terdekomposisi. Top soil berupa lapisan tanah lainnya yang jelas disebut horizon tanah. Tanah yang paling subur disebut tanah lempung, tersusun atas : pasir, debu dan liat (porsinya masing-masing sama)

ü  Organisme tanah yang mempengaruhi sifat fisik dan kimia tanah yaitu :

–          Cacing tanah memperbaiki aerasi tanah, membuat lubang, menambahkan lendir:menyatukan partikel tanah yang halus

–          Bakteri menuburkan komposisi mineral tanah

ü  Akar tumbuhan :

–          Mengkontraksi air dan mineral

–          Mempengaruhi pH tanah

–          Menguatkan tanah dari erosi

ü  Manfaat humus :

–          Melindungi liat dari pemadatan bersama

–          Membentuk tanah yang gembur

–          Dapat menahan air dan

–          Porositasnya masih cukup untuk aerasi akar

–          Gudang nutrien mineral yang dikembalikan secara teratur.

 

  1.                      ii.            Ketersediaan air tanah dan mineral

Tidak semua tanah dapat diekstrasi oleh tumbuhan. Air yang tersedia bagi tumbuhan, biasanya merupakan selapis tipis air yang terikat kurang erat dengan partikel tanah. Air yang beradhesi sangat kuat dengan partikel tanah yang hiropolik, tidak dapat diekstrasi oleh tumbuhan . air yang tersedia bagi tumbuhan biasanya bukan merupakan ar murni, melainkan suatu larutan tanah yang mengandung mineral terlarut.

 

KONSERVASI TANAH MERUPAKAN SUATU LANGKAH MENUJU PERTANIAN BERKELANJUTAN

Konservasi tanah bermanfaat untuk melindungi kesuburan tanah dan menciptakan produktivitas pertanian berkelanjutan. Tiga langkah upaya konservasi tanah yaitu:

  1. Pemupukan dilakukan secara hati-hati.

Pemupukan merupakan upaya menambah kesuburan tanah melalui penambahan pupuk dalam media tumbuh tanaman. Dalam pemupukan pH tanah perlu diperhatikan sebab pH mempengaruhi pertukaran kation dan mempengaruhi bentuk semua mineral di dalam tanah.

Pengaturan pH tanah :
 Tanah asam : diberi kapur; Tanah basa : diberi sulfur/belerang

  1. Irigasi (pengairan) yang bijaksana
  2. Pencegahan terhadap erosi

Dapat ditanggulangi dengan :

ü  Penanaman wind breaker (pemecah angin)

ü  Pembuatan sengkedan pada lahan yang miring

ü  Penanaman cover crops (tanaman peutup tanah)

Pengelolaan tanah secara baik, sasaran akhirnya adalah agar pertanian dapat berkelanjutan dengan komitmen :

ü  Menjaga konservasi tanah

ü  Menyelamatkan lingkungan dan

ü  Menguntungkan kita

 

ADAPTASI  NUTRISIONALIS

Bentuk-bentuk adaptasi nutrisional pada tumbuhan :

  • Simbiosis antara tumbuhan dengan mikroba tanah

ü  Fiksasi nitrogen secara simbiotik, berasal dari reaksi yang rumit antara akar dan bakteria. Misalnya hubungan simbiotik antara legum dengan Rhizobium bersifat mutualistik. Bakteri mensuplai senyawa N hasil fiksasi kepada legum dan legum menyediakan senyawa organik hasil fotosintesis lainnya untuk bakteri.

ü  Mikoriza adalah suatu asosiasi simbiotik antara akar dengan jamur yang meningkatkan nutrisi tumbuhan

ü  Mikoriza dan nodula akar mungkin mempunyai suatu hubungan evolusioner

ü  Pembentukan nodula secara alami :

–          Meningkatkan efisiensi fiksasi N

–          Meningkatkan produksi protein di dalam tanaman

ü  Hal yang menyebabkan mikoriza berperan penting dalam pertumbuhan tanaman.

–          Akar dapat berubah bentuk menjadi mikoriza, hanya apabila akar tersebut berhubungan langsung dengan spesies jamur yang cocok.

–          Pada sebagian besar ekosistem alami, jamur yang terdapat dalam tanah bersimbiosis dengan kecambah membentuk suatu mikoriza.

–          Kecambah  yang bijinya telah diinfeksi dengan mikoriza akan tumbuh lebih vigor daripada yang tidak berasosiasi dengan jamur.

ü Peranan bakteri dalam membantu ketersediaan kebutuhan tanaman

 

 

  • Sebagai penyedia ammonium bagi tumbuhan

Contoh bakterinya :

–          bakteria yang memfiksasi N2 dari atmosfer → bakteri pemfiksasi nitrogen

–          bakteri yang mendekomposisi bahan organi → bakteria ammonifikasi

 

  • Sebagai penghasil ammonium yang dibutuhkan oleh tumbuhan karena tumbuhan mengabsorpsi beberapa ammonium dari tanah, mereka mengabsorpsinya terutama dalam bentuk nitrat. Oleh : bakteri nitrifikasi

 

  • Tumbuhan mereduksi kembali nitrat tersebut menjadi ammonium sebelum menggabungkan nitrogen menjadi senyawa organik. Xylem, mentransportasi nitrogen dari akar ke bagian tajuk tumbuhan dalam bentuk nitrat, asam amino, dan beberapa senyawa organik lainnya, tergantung pada spesiesnya.

NamunNO3 dikonversi menjadi Nyang berdiffusi dari tanah ke atmosfir sehingga nitrogen hilang dari siklus lokalnya. Oleh : bakteria denitrifikasi

 

  • N2 dari udara difiksasi dari N menjadi NH3 (ammonia), kemudian menjadi NH4+ (ammonium). Oleh : bakteri pemfiksasi

 

  • Bahan organik di dalam tanah didekomposisi menjadi ammonium (NH4+). Oleh : bakteri ammonifikasi

 

  • Ammonium (NH4+) diubah menjadi nitrat (NH3) oleh bakteri nitrifikasi Oleh : bakteri nitrifikasi

 

  • Nitrat (NO3) sebagian diabsorpsi oleh akar dan sebagian lagi hilang ke udara . oleh : bakteri denitrifikasi
    • Parasitisme dan predasi oleh tumbuhan

ü  Predasi dan parasitisme adalah dua tipe adaptasi tumbuhan lainnya yang memperkaya nutrisi melalui interaksi dengan organisme lainnya.

ü  Tumbuhan parasitik mengekstraksi nutrien dari tumbuhan lainnya

ü  Tumbuhan karnivora melengkapi nutrisi mineralnya dengan mencerna binatang.

Tumbuhan predasi pada tanaman :

–          Tumbuhan pemerangkap (pitcher plants)

–          Tumbuhan penangkap (catcher plants)

 

 

 

 

 

PERTANYAAN

 

  1. Apa yang dimaksud dengan nutrisi dan bagaiman cara melacak kebutuhan nutrisional suatu tumbuhan? Jelaskan!
  2. Apa yang dimaksud dengan unsur essensial? Sebutkan contohnya!
  3. Uraikan perbedaan makronutrein dan mikro nutrein serta sebutkan unsur-unsur yang termasuk pada masing-masing golongan tersebut!
  4. Sebutkan bentuk tersedia makro nutrien dan mikro nutrien bagi tumbuhan dan apa fungsi utamanya masing-masing
  5. Sebutkan unsur-unsur yang bersifat mobil dan bagaimana gejala kekurangan unsur tersebut pada tumbuhan.
  6. Sebut dan jelaskan bentuk-bentuk adaptasi nutrisional pada tumbuhan.
  7. Bagaimana peran Bakteri dalam membantu ketersediaan kebutuhan N tanaman ? sebutkan contoh-contoh bakteri yang berperan dalam proses tersebut
  8. Apa yang disebut mikoriza? Hal apa saja yang menyebabkan mikoriza berperan penting dalam pertumbuhan tanaman ?

 

JAWABAN

  1. Nutrisi adalah unsur yang dibutuhkan oleh makhluk hidup. Cara melacaknya yaitu dengan mempelajari komposisi kimia suatu tumbuhan, maka akan memberikan petunjuk tentang kebutuhan nutrisional tumbuhan tersebut.
  2. Unsur essential adalah unsur yang dibutuhkan tanaman dengan kriteria :
    • Tanpa zat hara tersebut tanaman tidak dapat memenuhi siklus hidupnya
    • Zat hara tersebut dapat digantikan oleh zat hara lainnya
    • Persyaratan tersebut harus berlaku untuk semua tanaman

Contohnya tumbuhan membutuhkan nitrogen yang mereka peroleh dari buah, terutama di dalam bentuk ion nitrat (NO3)

  1. Makronutrien adalah unsur yang diperlukan dalam jumlah yang banyak, yang terdiri atas makro nutrien mayor ( bahan baku utama pembentuk senyawa organik; yaitu : C, O, H, N, S dan P) dan makro nutrien minor (K,Ca dan Mg)

Sedangkan Mikronutrien  adalah unsur yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah yang sangat kecil, yaitu : Fe, Cl, Mn, Zn, Mo, B dan Ni. Kekurangan mikronutrie dapat melemahkan bahkan mematikan keturunan.

 

 

 

 

 

  1. MAKRO NUTRIEN

Unsur

Bentuk yang tersedia bagi tumbuhan

Fungsi utama

Karbon (C)

CO2

Komponen utama dari senyawa organik tumbuhan

Oksigen (O)

CO2; H20

Komponen utama dari senyawa organik tumbuhan

Hidrogen (H)

H2O

Komponen utama dari senyawa organik tumbuhan

Nitrogen (N)

NO3; NH4

Komponen dari asam nukleat, protein, hormon, klorofil, dan koenzym

Sulfur (S)

SO4

Komponen dari protein, koenzym

Fosfor (P)

H2PO4; HPO4

Komponen dari asam nukleat, fosfolipid, ATP dan beberapa koenzym

Kalium (K)

K

Kofaktor dalam sintesis protein, mengatur keseimbangan air, membuka dan menutup stomata

Kalsium (Cl)

Ca

Pembentukan, pembuatan dan keestabilan dinding sel, mengatur struktur dan permeabilitas membran, aktivator beberapa enzim, regulator respon sel terhadap stimulus.

Magnesium (Mg)

Mg

Komponen dari klorofil, aktivator banyak enzim

 

                MIKRO NUTRIEN             

Unsur

Bentuk yang tersedia bagi tumbuhan

Fungsi utama

Klor (Cl)

Cl

Diperlukan pada tahap penguraian air dalam fotosintesis, mengatur keseimbangan air

Besi (Fe)

Fe; Fe

Komponen dari sitokrom, aktivator beberapa enzim

Boron (B)

H2BO3

Kofaktor dalam sintesis klorofil, terlibat dalam transport karbohidrat dan sintesis asam nukleat

Mangan (Mn)

Mn

aktiv dalam pembentukan asam amino, aktivator beberapa enzim, diperlukan dalam tahapan penguraian air dalam fotosintesis

Seng (Zn)

Zn

Aktiv dalam pembentukan klorofil, aktivator beberapa enzym

Kuprum (Cu)

Cu; Cu

Komponen dari banyak enzym, reaksi redoks dan biosintesis lignin

Molibdunum (Mo)

MoO4

Essensial untuk fiksasi nitrogen, kofaktor dalam reduksi nitrat

Nikel (Ni)

Ni

Kofaktor enzym yang berfungsi dalam metabolisme nitrogen

 

  1. Unsur yang bersifat mobil dan gejalanya:

No

Unsur

Fungsi

Sifat

Gejala

1

Mg

Bahan pembentuk klorofil

Mobil

Daun kuning/klorosis, pertama kali terlihat pada daun yang lebih tua.

2

Kalium K+

 

Kofaktor dalam sintesis protein, mengatur keseimbangan air, membuka dan menutup stomata

Mobil

Daun klorosis, pinggir daun coklat, akar dan batang kerdil/lemah

3

Zn

Aktif dalam pembentukkan klorofil, mengaktifkan beberapa enzim

Mobil

Ukuran daun mengecil, klorosis, pemendekan internodus.

 

  1. Bentuk-bentuk adaptasi nutrisional pada tumbuhan :
    • Simbiosis antara tumbuhan dengan mikroba tanah

ü  Fiksasi nitrogen secara simbiotik, berasal dari reaksi yang rumit antara akar dan bakteria

ü  Mikoriza adalah suatu asosiasi simbiotik antara akar dengan jamur yang meningkatkan nutrisi tumbuhan

ü  Mikoriza dan nodula akar mungkin mempunyai suatu hubungan evolusioner

    • Parasitisme dan predasi oleh tumbuhan

ü  Tumbuhan parasitik mengekstraksi nutrien dari tumbuhan lainnya

ü  Tumbuhan karnivora melengkapi nutrisi mineralnya dengan mencerna binatang

 

 

  1. Peranan bakteri dalam membantu ketersediaan kebutuhan N tanaman
  • Sebagai penyedia ammonium bagi tumbuhan

Contoh bakterinya :

–          bakteria yang memfiksasi N2 dari atmosfer → bakteri pemfiksasi nitrogen

–          bakteri yang mendekomposisi bahan organi → bakteria ammonifikasi

 

  • Sebagai penghasil ammonium yang dibutuhkan oleh tumbuhan karena tumbuhan mengabsorpsi beberapa ammonium dari tanah, mereka mengabsorpsinya terutama dalam bentuk nitrat

Oleh : bakteri nitrifikasi

 

  • Tumbuhan mereduksi kembali nitrat tersebut menjadi ammonium sebelum menggabungkan nitrogen menjadi senyawa organik. Xylem, mentransportasi nitrogen dari akar ke bagian tajuk tumbuhan dalam bentuk nitrat, asam amino, dan beberapa senyawa organik lainnya, tergantung pada spesiesnya.

NamunNO3 dikonversi menjadi Nyang berdiffusi dari tanah ke atmosfir sehingga nitrogen hilang dari siklus lokalnya

Oleh : bakteria denitrifikasi

 

  • N2 dari udara difiksasi dari N menjadi NH3 (ammonia), kemudian menjadi NH4+ (ammonium)

Oleh : bakteri pemfiksasi

 

  • Bahan organik di dalam tanah didekomposisi menjadi ammonium (NH4+)

Oleh : bakteri ammonifikasi

 

  • Ammonium (NH4+) diubah menjadi nitrat (NH3) oleh bakteri nitrifikasi

Oleh : bakteri nitrifikasi

 

  • Nitrat (NO3) sebagian diabsorpsi oleh akar dan sebagian lagi hilang ke udara
  • oleh : bakteri denitrifikasi

 

 

  1. Mikoriza adalah suatu assosiasi simbiotik antara  akar dengan jamur yang meningkatkan nutrisi tumbuhan. Mikoriza juga  adalah akar yang bermodifikasi, yang mengandung suatu assosiasi antara jamur dengan akar, secara simbiosis mutualistik.

1). Jamur mendapatkan keuntungan dari lingkungan inangnya berupa suplai gula terus menerus, sebaliknya

2). Jamur menambah areal permukaan perakaran untuk

Mengambil air

Mengabsorpsi secara selektif fosfat dan mineral lainnya dari tanah

 

Hal yang menyebabkan mikoriza berperan penting dalam pertumbuhan tanaman

–          Akar dapat berubah bentuk menjadi mikoriza, hanya apabila akar tersebut berhubungan langsung dengan spesies jamur yang cocok. 

–          Pada sebagian besar ekosistem alami, jamur yang terdapat dalam tanah bersimbiosis dengan kecambah membentuk suatu mikoriza.

–          Kecambah  yang bijinya telah diinfeksi dengan mikoriza akan tumbuh lebih vigor daripada yang tidak berasosiasi dengan jamur.

Transportasi Pada Tumbuhan

PERTANYAAN

  1. Jelaskan definisi dan fungsi  dari a) membran plasma b) tonoplasma c) plasmodesmata dan d)aaquaporin, dalam kaitannya dengan transportasi pada tanaman
  2. Jelaskan definisi dan fungsi dari a)simplas b)apoplas c)pita kaspari dan d)stomata, dalam kaitannya dengan transportasi pada tanaman
  3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan a)transportasi tingkat sel b)transportasi tingkat jaringan dalam organ c)transportasi aktif dan d)transportasi pasif, dalam kaitannya dengan transportasi pada tanaman
  4. Gambar dan jelaskan tetang pengaruh a)pemompaan proton, b)pengambilan kation, c)pengambilan anion, dan d)transportasi linarut yang netral, dalam kaitannya dengan transportasi pada tanaman
  5. Gambar dan jelaskan tentang a)penambahan linarut, b)pemakaian tekanan fisik, c)suatu tekanan negatif, terhadap besarnya potensial air
  6. Gambar dan jelaskan tentang transportasi lateral dari mineral dan air di dalam akar
  7. Jelaskan peranan a)tekanan akar, b)gaya tarik transpirasi, c)gaya tarik kohesi dan d)gaya tarik adhesi, terhadap transportasi cairan xylem
  8. Jelaskan apa yang dimaksud dengan a)sumber gula, b)pengguna gula, c)pemuatan phloem dan d)pembongkaran phloem, pada translokasi cairan phloem

 

 

JAWAB

  1. Definisi dan fungsi dari : (pada transportasi pada tanaman)
    1. Membran plasma

Merupakan membran yang membatasi dinding sel dengan sitosol. Yang bersifat semi permeabel. Berfungsi sebagai pengatur keluar masuknya zat. Pengaturan itu memungkinkan sel untuk memperoleh pH yang sesuai, dan konsentrasi zat-zat menjadi terkendali. Sel juga dapat memperoleh masukan zat-zat dan ion-ion yang diperlukan serta membuang zat-zat yang tidak diperlukan. Semua pengontrolan membran itu tergantung pada transpor lewat membran.

 

  1. Tonoplasma

Yaitu membran yang menyelimuti vakuola sentral sel tumbuhan yang memisahkan sitosol dari cairan sel. Berfungsi sebagai pengatur transportasi larutan di dalam sitosol dengan larutan di dalam vakuola.

 

  1. Plasmodesmata

Merupakan saluran terbuka di dalam dinding sel tumbuhan. Berfungsi untuk menghubungkan sitosol suatu sel dengan sitosol sel sebelahnya.

 

  1. Aquaporin

Merupakan suatu protein transport dalam membran plasma sel tumbuhan dan hewan yang khusus memfasilitasi difusi air melalui membran.

 

  1. Definisi dan fungsi dari :
    1. Simplas

Merupakan jalur pergerakan air dan linarut tertentu melalui sel epidermis dan korteks.

 

  1. Apoplas

Merupakan jalur pergerakan air dan linarut dari larutan tanah melalui ruang antar sel.

 

  1. Pita kaspari

Berfungsi sebagai penghalang agar air tidak dapat masukke xylem. Pita kaspari dapat terbentuk dari zat suberin (gabus), lignin, atau keduannya.

 

  1. Stomata

 

  1. Definisi
    1. Transportasi tingkat sel

Yaitu pengambilan dan pengeluaran air beserta linarut oleh sel yang bersifat selektif permeabel. Misalnya pada absorpsi air dari mineral oleh sel akar.

 

  1. Transportasi tingkat jaringan dalam organ

Yaitu transportasi antar organ dalam kesatuan keseluruhan tumbuhan. Pada transportasi ini menggunakan mekanisme aliran bulk.

 

  1. Transportasi aktif

Adalah perpindahan molekul atau ion dengan menggunakan energi dari sel itu. Perpindahan tersebut dapat terjadi meskipun menentang konsentrasi. Contohnya adalah pompa Natrium (Na)-Kalium(Ka), endositosis dan eksositosis.

 

  1. Transportasi pasif

Adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan energi sel. Perpindahan molekul tersebut dapat teerjadi secara spontan, dari konsentrasi tinggi ke rendah. Jadi, perjalanan ini terjadi secara spontan. Contohnya adalah difusi, osmosis dan difusi terfasilitasi

 

  1. Gambar dan pengaruh dari :
    1. Pemompaan proton

 

  1. Pengambilan kation

 

  1. Pengambilan anion

 

 

  1. Transportasi linarut yang netral

 

 

  1. Gambar dan jelaskan, terhadap besarnya potensial air.
    1. Penambahan linarut

Penambahan linarut menyebabkan penurunan potensial air menadi lebih negatif.

 

  1. Pemakaian tenaga fisik

Pemakaian tenaga fisik dapat menambahkan potensial air.

 

  1. Suatu tekanan negatif

Hal ini dapat mengurangi potensial air.

 

  1. Pada transportasi lateral dari mineral dan air dalam air, mineral dan air dapat masuk ke dalam korteks sepanjang matriks dinding sel. Mineral dan air yang melintas melalui membran bulu akar menuju simplas. saat larutan tanah bergerak sepanjan apoplas, beberapa air dan mineral ditransportasikan ke dalam sel epidermis dan korteks dan kemudian bergerak ke dalam melalui simplas

 

  1. Peranan, terhadap transportasi transportasi cairan xylem
    1. Tekanan akar

Tekanan akar dapat menyebabkan gutasi. Hal ini terjadi akibat adanya akumulasi mineral di dalam stele sehingga terjadi penurunan potensial air, air yang masuk ke korteks akar mendorong cairan dalam stele masuk ke xylem

 

  1. Gaya tarik transpirasi

Menyebabkan kehilangan uap air dari rongga daun dan digantikan dari evaporasi lapisan air yang menyelimuti sel mesofil. Evaforasi ini menyebabkan temperatur daun turun 10 oC-15 oC dibandingkan dengan

 

  1. Gaya tarik kohesi
  2. Gaya tarik adhesi

 

  1. Definisi, pada translokasi cairan phloem
    1. Sumber gula

Merupakan organ tumbuhan tempat gula diproduksi melalui fotosintesis atau perombakan amilum. Contohnya pada daun dewasa tang merupakan sumber gula primer.

 

  1. Pengguna gula

Merupakan organ mengkonsumsi bersih sumber gula primer. Biasannya menerima gula dari sumber gula yang paling dekat. Contohnya pada akar yang sedang tumbuh, ujung ranting, batang dan buah

 

  1. Pemuatan phloem

Merupakan pemuatan gula dari sel mesofil dan dari sumber gula lainnya ke dalam elemen pembuluh tapis sebelum ditranslokasikan. Hal ini menyebabkan konsentrasi larutan pada satu ujung sumber gula pembuluh tapis meningkat yang menyebabkan penurunan potensial air.

 

  1. Pembongkaran phlloem

Menyebabkan gradien konsentrasi gula yaitu konsentrasi gula dalam pengguna gula lebih rendah dibandingkan dengan konsentrasi gula dalam pembuluh tapis. Peristiwa ini terjadi di ujung pengguna gula dalam pembuluh tapis

 

Hormon Tumbuhan

  1. LINTASAN TRANSDUKSI SINYAL

Lintasan transduksi sinyal merupakan suatu mekanisme yang menghubungkan suatu sinyal (stimulus) mekanik ataupun sinyal (stimulus kimia) menjadi suatu respon fisiologis seluler yang spesifik. Dipacu oleh hormon tumbuhan dan stimulus lingkungan.

Tahapan-tahapan lintasan transduksi sinyal :

ü  Resepsi (penerimaan)

Proses ini berlangsung di dalam membran plasma sel. Sinyal internal ataupun sinyal eksternal pertama kali dideteksi oleh reseptor. Reseptor adalah suatu protein yang menga mengalami perubahan penyesuaian di dalam respon terhadap stimulus yang spesifik. Reseptor yang terlibat pada respons greening disebut fitokrom.

ü  Transduksi (pengalihan)

Proses ini berlangsung di dalam sitoplasma. Fitokrom  mengaktifkan protein G yang tidak aktif (yaitu protein G yang mengikat GDP) menjadi protein yang aktif (yaitu protein G yang mengikat GTP).

Pada lintasan yang pertama :

  • Protein G yang aktif  mengaktifkan guanil siklase yaitu enzim yang menghasilkan GMP siklik (cGMP), yang berupa mesenjer ke dua.
  • cGMP akan mengaktifkan untaian protein kinase

Pada lintasan yang ke dua :

  • Protein G yang aktif  menyebabkan saluran Ca+2 pada membran plasma membuka dan mempengaruhi  perubahan di dalam Ca+2 sitosolik
  • Ca+2 kemudian mengikat protein kecil yang disebut kalmodulin dan membentuk kompleks kalmodulin Ca+2 sebagai mesenjer ke dua.
  • Kompleks Kalmodulin Ca2+ akan mengaktifkan protein kinase spesifik.

 

ü  Respons (tanggapan)

Berlangsung di dalam nukleus. Faktor transkripsi diaktifkan oleh fosforilasi . Pengaktifan faktor transkripsi ada yang tergantung pada cGMP dan ada yang tergantung kalmodulin Ca+2 . Faktor transkripsi langsung mengikat daerah spesifik dari DNA dan mengontrol transkripsi gen spesifik. Suatu sinyal akan mempengaruhi pertumbuhan yang tergantung pada:

  • Pengaktifan faktor transkripsi positif (yang meningkatkan transkripsi gen spesifik)
  • Pengnonaktifkan faktor transkripsi negatif (yang menurunkan transkripsi gen spesifik)
  • Pengaktifan faktor transkripsi positif dan pengnonaktifkan faktor transkripsi negatif.

Transkripsi, translasi dan modifikasi protein  adalah suatu peristiwa penting yang berhubungan dengan greening. Setelah translasi protein dimodifikasi oleh fosforilasi yang dikatalisis oleh protein kinase.  Untaian protein kinase akan merangkaikan stimulus inisial ke respon seluler pada tahapan ekspresi gen melalui fosforilasi factor transkripsi. Akhirnya lintasan sinyal dapat mengatur sintesis protein baru dengan merangkaikan atau memutus gen spesifik.

Jenis protein yang diaktifkan oleh fosforilasi selama proses greening  yaitu Enzim yang berfungsi langsung dalam fotosintesis Enzim yang terlibat dalam mensuplai prekursor kimia yang dibutuhkan untuk pembentukan klorofil Enzim yang mempengaruhi tingkatan hormon tumbuhan yang mengatur pertumbuhan. Pemutusan lintasan sinyal yang berhubungan dengan greening  dapat dikendalikan oleh protein fosfatase yaitu enzim yang mendefosforilasi protein spesifik

 

 

  1. PENGERTIAN HORMON

 

Hormon berasal dari bahasa Yunani yaitu hormaein ini mempunyai arti : merangsang, membangkitkan atau mendorong timbulnya suatu aktivitas biokimia sehingga fito-hormon tanaman dapat didefinisikan sebagai senyawa organik tanaman yang bekerja aktif dalam jumlah sedikit, ditransportasikan ke seluruh bagian tanaman sehingga dapat mempengaruhi pertumbuhan atau proses-proses fisiologi tanaman

Hormon merupakan suatu senyawa yang diproduksi oleh bagian tertentu dari suatu tubuh, dan kemudian ditransportasi ke bagian tubuh lainnya, tempat dia mengikat reseptor spesifik dan memicu respons pada sel ataupun jaringan yang dituju. Hormon tumbuhan (phytohormones) secara fisiologi adalah penyampai pesan antar sel yang dibutuhkan untuk mengontrol seluruh daur hidup tumbuhan, diantaranya perkecambahan, perakaran, pertumbuhan, pembungaan dan pembuahan.

 

Hormon tumbuhan dihasilkan sebagai respon terhadap berbagai faktor lingkungan kelebihan nutrisi, kondisi kekeringan, cahaya, suhu dan stress baik secara kimia maupun fisik. Oleh karena itu ketersediaan hormon sangat dipengaruhi oleh musim dan lingkungan.

 

Pada tumbuhan, hormon dihasilkan terutama pada bagian tumbuhan yang sel-selnya masih aktif membelah diri (pucuk batang/cabang atau ujung akar) atau dalam tahap perkembangan pesat (buah yang sedang dalam proses pemasakan). Transfer hormon dari satu bagian ke bagian lain dilakukan melalui sistem pembuluh (xilem dan floem) atau transfer antarsel. Tumbuhan tidak memiliki kelenjar tertentu yang menghasilkan hormon. Fungsi beberapa hormon tertentu tumbuhan (hormon endogen, dihasilkan sendiri oleh individu yang bersangkutan) dapat diganti dengan pemberian zat-zat tertentu dari luar, misalnya dengan penyemprotan (hormon eksogen, diberikan dari luar sistem individu). Mereka lebih suka menggunakan istilah zat pengatur tumbuh (bahasa Inggris plant growth regulator).

 

Senyawa-senyawa sintetik ini pada umumnya dikenal dengan nama zat pengatur tumbuh tanaman (ZPT = Plant Growth Regulator). Tentang senyawa hormon tanaman dan zat pengatur tumbuh, Moore (2) mencirikannya sebagai berikut :

  1. Fitohormon atau hormon tanaman ada-lah senyawa organik bukan nutrisi yang aktif dalam jumlah kecil (< 1mM) yang disintesis pada bagian tertentu, pada umumnya ditranslokasikan kebagian lain tanaman dimana senyawa tersebut, menghasilkan suatu tanggapan secara biokimia, fisiologis dan morfologis.
  2. Zat Pengatur Tumbuh adalah senyawa organik bukan nutrisi yang dalam kon-sentrasi rendah (< 1 mM) mendorong, menghambat atau secara kualitatif mengubah pertumbuhan dan perkem-bangan tanaman.
  3. Inhibitor adalah senyawa organik yang menghambat pertumbuhan secara umum dan tidak ada selang konsentrasi yang dapat mendorong pertumbuhan.

Retardan. Cathey (1975) dalam (1) mendefinisikan retardan sebagai suatu senyawa organik yang menghambat per-panjangan batang, meningkatkan warna hijau daun, dan secara tidak langsung mem-pengaruhi pembungaan tanpa menyebabkan pertumbuhan yang abnormal.

 

Bila konsentrasi hormon telah mencapai tingkat tertentu, sejumlah gen yang semula tidak aktif akan mulai ekspresi. Dari sudut pandang evolusi, hormon tumbuhan merupakan bagian dari proses adaptasi dan pertahanan diri tumbuh-tumbuhan untuk mempertahankan kelangsungan hidup jenisnya.

Semua hormon tanaman sintetik atau senyawa sintetik yang mempunyai sifat fisiologis dan biokimia yang serupa dengan hormon tanaman adalah ZPT. Hormon tanaman dan ZPT pada umumnya mendorong terjadi sesuatu pertumbuhan dan perkembangan.

Hormon menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dengan mempengaruhi:

n  Pembelahan sel

n  Perpanjangan sel

n  Diferensiasi sel

 

  1. SIFAT DAN FUNGSI JENIS HORMON

Sifat hormon :

ü  Diperlukan dalam jumlah yang sedikit untuk memicu pertumbuhan yang besar dalam suatu organisme

ü  Konsentrasi hormon dan kecepatan transportasi dapat berubah dalam merespon stimulus lingkungan

ü  Berinteraksi dengan hormon lainnya dalam responnya terhadap stimulus lingkungan.

Respons tumbuhan terhadap cahaya disebut fototropisme.

Fotortopisme terdiri dari :

  • Fototropisme positif, yaitu pertumbuhan suatu tunas atau suatu kanopi menuju cahaya.
  • Fotoropisme negatif, yaitu pertumbuhan suatu tunas atau suatu kanopi menjauhi cahaya.

Macam-macam hormon :

  1. Auksin

Merupakan senyawa asam indol asetat (IAA) yang dihasilkan di ujung meristem apikal (ujung akar dan batang). F.W. Went (1928) pertama kali menemukan auksin pada ujung koleoptil kecambah gandum Avena sativa. Berfungsi membantu perkecambahan dan dominasi apical

Jika terkena cahaya matahari hormon auksin menjadi tidak aktif. Kondisi fisiologis ini mengakibatkan bagian yang tidak terkena cahaya matahari akan tumbuh lebih cepat daripada yang terkena cahaya matahari, sehingga tumbuhan akan membelok kearah sumber cahaya. Auksin yang diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan mempengaruhi pemanjangan, pembelahan, dan diferensiasi sel tumbuhan. Auksin yang dihasilkan diujung tanaman ( tunas apikal ) akan menghambat tumbuhnya tunas lateral atau tunas ketiak. Jika tunas apikal dipotong, maka tunas lateral akan menumbuhkan daun-daun . Peristiwa tersebut disebut dominansi apikal
Fungsi lain dari auksin adalah merangsang kambium untuk membentuk Xilem dan Floem, memelihara elastisitas dinding sel, membentuk dinding sel primer ( dinding sel yang pertama kali terbentuk pada sel tumbuhan ), menghambat rontoknya buah dan gugurnya daun serta mampu membantu proses partenokarpi ( pembuahan tanpa penyerbukan ).

Pemberian hormon auksin pada tumbuhan akan menyebabkan terjadinya pembentukkan buah tanpa biji , akar lateral dan serabut akar. Pembentukkan akar lateral dan serabut akar menyebabkan proses penyerapan air dan mineral dapat berjalan optimum. Hormon auksin dapat disintesis di laboratorium antara lain Indol Asam Asetat (IAA). Dalam konsentrasi yang tinggi auksin dapat menghambat pertumbuhan , fenomena ini digunakan untuk membasmi gulma. Senyawa herbisida sejenis auksin antara lain 2,4 D (Dichlorophenoxyacetic Acid ) digunakan untuk membasmu gulma di sawah atau dipertanian monokultur tanaman monokotil lain. Pada masa perang Vietnam Amerika menggunakan campuran 2,4D dengan senyawa lain (agen oranye ) untukmerontokkan daun-daun di hutan Vietnam . Belakangan diketahui agen orannye menghasilkan zat dioksin penyebab kanker yang sangat berbahaya.

Peranan Auksin

  1. a.     Auksin Di Dalam Perpanjangan Sel

Meristem tunas apikal adalah tempat utama sintesis auksin. Pada saat auksin bergerak dari ujung tunas ke bawah ke daerah perpanjangan sel, maka hormon auksin mengstimulasi pertumbuhan sel, mungkin dengan mengikat reseptor yang dibangun di dalam membran plasma.

Auksin akan menstimulasi pertumbuhan hanya pada kisaran konsentrasi tertentu; yaitu antara : 10-8 M sampai 10-4 M. Pada konsentrasi yang lebih tinggi; auksin akan menghambat perpanjangan sel, mungkin dengan menginduksi produksi etilen, yaitu suatu hormon yang pada umumnya berperan sebagai inhibitor pada perpanjangan sel.

Berdasarkan suatu hipotesis yang disebut hipotesis pertumbuhan asam (acid growth hypothesis), pemompaan proton membran plasma memegang peranan utama dalam respon pertumbuhan sel terhadap auksin. Di daerah perpanjangan tunas, auksin menstimulasi pemompaan proton membran plasma, dan dalam beberapa menit; auksin akan meningkatkan potensial membran (tekanan melewati membran) dan menurunkan pH di dalam dinding sel.

Pengasaman dinding sel ini, akan mengaktifkan enzim yang disebut ekspansin; yang memecahkan ikatan hidrogen antara mikrofibril sellulose, dan melonggarkan struktur dinding sel. Ekspansin dapat melemahkan integritas kertas saring yang dibuat dari sellulose murni.

Penambahan potensial membran, akan meningkatkan pengambilan ion ke dalam sel, yang menyebabkan pengambilan air secara osmosis. Pengambilan air, bersama dengan penambahan plastisitas dinding sel, memungkinkan sel untuk memanjang. Auksin juga mengubah ekspresi gen secara cepat, yang menyebabkan sel dalam daerah perpanjangan, memproduksi protein baru, dalam jangka waktu beberapa menit. Beberapa protein, merupakan faktor transkripsi yang secara menekan ataupun mengaktifkan ekspresi gen lainnya. Untuk pertumbuhan selanjutnya, setelah dorongan awal ini, sel akan membuat lagi sitoplasma dan bahan dinding sel. Auksin juga menstimulasi respon pertumbuhan selanjutnya.

b. Auksin dalam Pembentukan Akar Lateral dan Akar Adventif

Auksin digunakan secara komersial di dalam perbanyakan vegetatif tumbuhan melalui stek. Suatu potongan daun, maupun potongan batang, yang diberi serbuk pengakaran yang mengandung auksin, seringkali menyebabkan terbentuknya akar adventif dekat permukaan potongan tadi. Auksin juga terlibat di dalam pembentukan percabangan akar. Beberapa peneliti menemukan bahwa dalam mutan Arabidopsis, yang memperlihatkan perbanyakan akar lateral yang ekstrim ternyata mengandung auksin dengan konsentrasi 17 kali lipat dari konsentrasi yang normal.

 

c. Auksin Sebagai Herbisida

Auksin sintetis, seperti halnya 2,4-dinitrofenol (2,4-D), digunakan secara meluas sebagai herbisida tumbuhan. Pada Monocotyledoneae, misalnya : jagung dan rumput lainnya dapat dengan cepat menginaktifkan auksin sintetik ini, tetapi pada Dicotyledoneae tidak terjadi, bahkan tanamannya mati karena terlalu banyak dosis hormonalnya. Menyemprot beberapa tumbuhan serialia ataupun padang rumput dengan 2,4-D, akan mengeliminir gulma berdaun lebar seperti dandelion.

 

d. Efek Lainnya Dari Auksin

Selain untuk menstimulasi perpanjangan sel dalam pertumbuhan primer; auksin juga mempengaruhi pertumbuhan sekunder, termasuk pembelahan sel di dalam kambium pembuluh, dan dengan mempengaruhi differensiasi xylem sekunder. Biji yang sedang berkembang mensintesis auksin, untuk dapat meningkatkan pertumbuhan buah di dalam tumbuhan. Auksin sintetik yang disemprotkan ke dalam tanaman tomat anggur akan menginduksi perkembangan buah tanpa memerlukan pollinasi. Hal ini memungkinkan untuk menghaslkan tomat tanpa biji, melalui substitusi auksin sintetik, pada auksin yang disintetis secara normal, pada biji yang sedang berkembang.

  1. Giberelin

Giberelin pertama kali diteliti pada tahun 1930 oleh E Kurosawa pada tanaman yang tumbuh abnormal yaitu tumbuh memanjang dan langsing sehingga mudah rebah. Ternyata tanaman tersebut diserang jamur Gibberella fujikuroi. Jamur ini menghasilkan hormon giberelin yang menyebabkan tanaman tumbuh memanjang pad ruas batang padi.Senyawa ini dihasilkan oleh jamur Giberella fujikuroi atau Fusarium moniliformae. Fungsi giberelin untuk pemanjangan tumbuhan dan berperan dalam partenokarpi.

Giberelin merupakan turunan dari asam gibberalat,  juga merupakan hormon yang berfungsi sinergis dengan hormon auksin. Giberelin berpengaruh terhadap pekembangan dan perkecambahan biji. Giberelin akan merangsang pembentukan enzim amilase. Enzim tersebut berperan penting untuk memecah senyawa amilum yang terdapat pada endosperma ( cadangan makanan ) menjadi senyawa glukosa sebagai sumber energi pertumbuhan. Jika giberelin diberikan pada tumbuhan kerdil maka pertumbuhannya kan kembali normal. Geberelin juga berfungsi dalam proses pembentukan biji yaitu merangsang pembentukkan serbuk sari ( polen), memperbesar ukuran buah, merangsang pembentukkan bunga dan mengakhiri masa dormansi biji. Pada konsentrasi tinggi giberelin akan merangsang pembentukkan akar. . Ada sekitar 100 jenis gibberellin, namun Gibberellic acid (GA3)-lah yang paling umum digunakan.

 

Peranan Giberellin

 

  1. a.       Perpanjangan Batang

Akar dan daun muda, adalah tempat utama yang memproduksi gibberellin. Gibberellin menstimulasi pertumbuhan pada daun maupun pada batang; tetapi efeknya dalam pertumbuhan akar sedikit. Di dalam batang, gibberellin menstimulasi perpanjangan sel dan pembelahan sel. Seperti halnya auksin, gibberellin menyebabkan pula pengendoran dinding sel, tetapi tidak mengasamkan dinding sel. Satu hipotesis menyatakan bahwa; gibberellin menstimulasi enzim yang mengendorkan dinding sel, yang memfasilitasi penetrasi protein ekspansin ke dalam dinding sel. Di dalam batang yang sedang tumbuh, auksin, mengasamkan dinding sel dan mengaktifkan ekspansin; sedangkan gibberellin memfasilitasi penetrasi ekspansin ke dalam dinding sel untuk bekerja sama dalam meningkatkan perpanjangan sel. Efek gibberellin dalam meningkatkan perpanjangan batang, adalah jelas, ketika mutan tumbuhan tertentu yang kerdil, diberi gibberellin. Beberapa kapri yang kerdil (termasuk yang dipelajari oleh Mendel), tumbuh dengan ketinggian normal bila diberi gibberellin. Apabila gibberellin diaplikasikan ke tumbuhan yang ukurannya normal, seringkali tidak memberikan respon. Nampaknya, tumbuhan tersebut sudah memproduksi dosis hormon yang optimal. Suatu contoh yang paling menonjol, dari perpanjangan batang yang telah diinduksi oleh gibberellin; adalah terjadinya pemanjangan yang tiba-tiba yang disebut bolting, yaitu pertumbuhan tangkai bunga yang cepat.

 

  1. b.      Pertumbuhan Buah

Pada kebanyakan tumbuhan, auksin maupun gibberellin hendaknya selalu tersedia untuk mengatur pertumbuhan buah. Aplikasi gibberellin secara komersial yaitu dengan menyemprot anggur ‘Thompson’ menjadi tanpa biji (Gambar 6) adalah sangat penting. Hormon, menjadikan buah anggur secara individu tumbuh lebih besar, sesuai dengan ukuran yang diinginkan konsumen; dan juga menjadikan ruas (internodus) lebih panjang, sehingga   Penambahan ruang tumbuh ini, akan meningkatkan sirkulasi udara antara buah anggur yang satu dengan yang lainnya; juga menjadikan buah anggur lebih keras, sehingga tahan terhadap jamur serta mikroorganisme lainnya yang akan menginfeksi buah

 

  1. c.       Perkecambahan

Embrio biji kaya dengan sumber gibberellin. Setelah air diimbibisi, terjadi pelepasan gibberellin dari embrio, yang mengisyaratkan biji untuk memecahkan dormansi dan segera berkecambah. Pada beberapa biji yang memerlukan kondisi lingkungan khusus untuk berkecambah, misal keterbukaan terhadap cahaya atau temperatur yang dingin, maka pemberian gibberellin akan memecahkan dormansi. Gibberellin, membantu pertumbuhan pada perkecambahan serialia, dengan menstimulasi sintesis enzim pencerna seperti -amilase, yang memobilisasi cadangan makanan. Diduga giberelin yang terdapat di dalam biji merupakan penghubung antara isyarat lingkungan dan proses metabolik yang menyebabkan pertumbuhan embrio. Sebagai contoh, air yang tersedia dalam jumlah cukup akan menyebabkan embrio pada biji rumput-rumputan mengeluarkan giberelin yang mendorong perkecambahan dengan memanfaatkan cadangan makanan yang terdapat di dalam biji. Pada beberapa tanaman, giberelin menunjukkan interaksi antagonis dengan ZPT lainnya misalnya dengan asam absisat yang menyebabkan dormansi biji.

  1. Sitokinin

Peranan Sitokinin

 

a. Pengaturan pembelahan sel dan diferensiasi sel

Sitokinin, diproduksi dalam jaringan yang sedang tumbuh aktif, khususnya pada akar, embrio, dan buah. Sitokinin yang diproduksi di dalam akar, akan sampai ke jaringan yang dituju, dengan bergerak ke bagian atas tumbuhan di dalam cairan xylem. Bekerja bersama-sama dengan auksin; sitokinin menstimulasi pembelahan sel dan mempengaruhi lintasan diferensiasi. Efek sitokinin terhadap pertumbuhan sel di dalam kultur jaringan, memberikan petunjuk tentang bagaimana jenis hormon ini berfungsi di dalam tumbuhan yang lengkap. Ketika satu potongan jaringan parenkhim batang dikulturkan tanpa memakai sitokinin, maka selnya itu tumbuh menjadi besar tetapi tidak membelah. Sitokinin secara mandiri tidak mempunyai efek. Akan tetapi, apabila sitokinin itu ditambahkan bersama-sama dengan auksin, maka sel itu dapat membelah.

 

b. Pengaturan Dominansi Apikal

Sitokinin, auksin, dan faktor lainnya berinteraksi dalam mengontrol dominasi

apikal, yaitu suatu kemampuan dari tunas terminal untuk menekan perkembangan tunas aksilar. Sampai sekarang, hipotesis yang menerangkan regulasi hormonal pada dominansi apikal, yaitu hipotesis penghambatan secara langsung, menyatakan bahwa auksin dan sitokinin bekerja secara antagonistis dalam mengatur pertumbuhan tunas aksilari. Berdasarkan atas pandangan ini, auksin yang ditransportasikan ke bawah tajuk dari tunas terminal, secara langsung menghambat pertumbuhan tunas aksilari. Hal ini menyebabkan tajuk tersebut menjadi memanjang dengan mengorbankan percabangan lateral. Sitokinin yang masuk dari akar ke dalam sistem tajuk tumbuhan, akan melawan kerja auksin, dengan mengisyaratkan tunas aksilar untuk mulai tumbuh. Jadi rasioauksin dan sitokinin merupakan faktor kritis dalam mengontrol penghambatan tunas aksilar. Banyak penelitian yang konsisten dengan hipotesis penghambatan langsung ini. Apabila tunas terminal yang merupakan sumber auksin utama dihilangkan, maka penghambatan tunas aksilar juga akan hilang dan tanaman menjadi menyemak. Aplikasi auksin pada permukaan potongan kecambah yang terpenggal, akan menekan kembali pertumbuhan tunas lateral. Mutan yang terlalu banyak memproduksi sitokinin, atau tumbuhan yang diberi sitokinin, juga bertendensi untuk lebih menyemak dibanding yang normal.

 

c. Efek Anti Penuaan

Sitokinin, dapat menahan penuaan beberapa organ tumbuhan, dengan menghambat pemecahan protein, dengan menstimulasi RNA dan sintesis protein, dan dengan memobilisasi nutrien dari jaringan di sekitarnya. Apabila daun yang dibuang dari suatu tumbuhan dicelupkan ke dalam larutan sitokinin, maka daun itu akan tetap hijau lebih lama daripada biasanya. Sitokinin juga memperlambat deteorisasi daun pada tumbuhan utuh. Karena efek anti penuaan ini, para floris melakukan penyemprotan sitokinin untuk menjaga supaya bunga potong tetap segar.
Sitokinin pertama kali diteliti oleh Carlos Miller dari laboratorium Folke Skoog University of Wisconsin, dalam percobaannya ia mencampurkan bahan yang mengandung nukleosida dari sperma ikan kedalam kultur tumbuhan. Ternyata hasilnya tumbuhan mengalami pertumbuhan yang cepat dan setelah diteliti lebih lanjut substansi tersebut mirip adenin dan dinamakan sitokinin.
Perbandingan jumlah sitokinin dan auksin mempengaruhi pertumbuhan, jika konsentrasi sitikinin lebih tinggi maka pembelahan sel terjadi di bagian pucuk, tetapi jika konsentrasi auksinnya lebih tinggi maka pembelahan selnya terjadi dimeristem akar. Sitokinin juga berfungsi untuk merangsang pembentukkan daun dan pucuk serta menghambat pengguguran daun, bunga dan buah. Sitokinin sangat berguna pada proses kultur jaringan dimana dibutuhkan pertumbuhan yang cepat tanpa pembentukan perakaran. secara umum konsntrasi cytokinin yang digunakan antara 0.1 to 10 mg/L

  1. Gas etilen.

Banyak ditemukan pada tanaman yang sudah tua. Etilen berperan dalam proses pematangan buah dan kerontokkan daun. Jika konsentrasi hormon auksin dan giberelin rendah sedangkan etilen lebih tinggi maka pembentukan batang, akar dan bunga menjadi terhambat. Senyawa etilen pada tumbuhan ditemukan dalam fase gas. Kerjasama gas etilen dengan auksin akan mempercepat pembungaan. Tanaman sering meningkatkan produksi ethylene sebagai respon terhadap stress dan sebelum mati. Konsentrasi Ethylene fluktuasi terhadap musim untuk mengatur kapan waktu menumbuhkan daun dan kapan mematangkan buah.

 

Peranan Ethylene

  1. a.       Ethylene sebagai hormon pematangan

Ethylene sebagi hormon akan mempercepat terjadinya klimakterik. Biale (1960) telah membuktikan bahwa pada buah adpokat yang disimpan di udara biasa akan matang setelah 11 hari, tetapi apabila disimpan dalam udara dengan kandungan ethylene  10 ppm selama 24 jam buah adpokat tersebut akan matang dalam waktu 6 hari. Aplikasi C2H2 (Ethylene) pada buah-buahan klimakterik, makin besar konsentrasi C2H2 sampai tingkat kritis makin cepat stimulasi respirasinya. Ethylene tersebut bekerja paling efektif pada waktu tahap klimakerik, sedangkan penggunaan C2H2 pada tahap post klimakerik tidak merubah laju respirasi.  Pada buah-buahan non klimakterik respon terhadap penambahan ethylene baik pada buah pra panen maupun pasca panen, karena produksi ethylene pada buah non klimakterik hanya sedikit. Dari penelitian Burg dan Burg (1962), juga dapat diketahui bahwa ethylene merangsang pemasakan klimakerik. Sedangkan menurut Winarno (1979) dikatakan bahwa uah-buahan non klimakterik akan mengalami klimakterik setelah ditambahkan ethylene dalam jumlah yang besar. Sebagai contoh buah non klimakterik untuk percobaannya adalah jeruk. Di samping itu pada buah-buahan non klimakterik apabila ditambahkan ethylene beberapa kali akan terjadi klimakterik yang berulang-ulang. Penelitian Mattoo dan Modi (1969) telah menunjukkan bahwa C2H2 meningkatkan kegiatan enzym-enzym katalase, peroksidase, dan amylase dalam irisanirisan mangga sebelum puncak kemasakannya. Serta selama pemacuan juga diketemukan zat-zat serupa protein yang menghambat pemasakan, dalam irisan-irisan  itu dapat hilang dalam waktu 45 jam. Perlakuan dengan C2H2 mengakibatkan irisanirisan menjadi lunak dan tejadi perubahan warna yang menarik dari putih ke kuning,  yang memberi petunjuk timbulnya gejala-gejala kematangan yang khas.

 

  1. b.      Ethylene Pada Absisi Daun

Kehilangan daun pada setiap musim gugur merupakan suatu adaptasi untuk menjaga agar tumbuhan yang berganti daun, selama musim dingin tetap hidup ketika akar tidak bisa mengabsorpsi air dari tanah yang membeku. Sebelum daun itu mengalami absisi, beberapa elemen essensial diselamatkan dari daun yang mati, dan disimpan di dalam sel parenkhim batang. Nutrisi ini dipakai lagi untuk pertumbuhan daun pada musim semi berikutnya. Warna daun pada musim gugur, merupakan suatu kombinasi dari warna pigmen merah yang baru dibuat selama musim gugur, dan warna karotenoid yang  berwarna kuning dan orange, yang sudah ada di dalam daun, tetapi kelihatannya  berubah karena terurainya klorofil yang berwarna hijau tua pada musim gugur. Ketika daun pada musim gugur rontok, maka titik tempat terlepasnya daun merupakan suatu lapisan absisi yang berlokasi dekat dengan pangkal tangkai daun. Sel parenkhim berukuran kecil dari lapisan ini mempunyai dinding sel yang sangat tipis, dan tidak mengandung sel serat di sekeliling jaringan pembuluhnya. Lapisan absisi selanjutnya melemah, ketika enzimnya menghidrolisis polisakarida di dalam dinding sel. Akhirnya dengan bantuan angin, terjadi suatu pemisahan di dalam lapisan absisi. Sebelum daun itu jatuh, selapisan gabus membentuk suatu berkas pelindung di samping lapisan absisi dalam ranting tersebut untuk mencegah patogen yang akan menyerbu bagian tumbuhan yang ditinggalkannya

 

 

  1. Ethylene dan Permeablitas Membran

Ethylene adalah senyawa yang larut di dalam lemak sedangkan memban dari sel terdiri dari senyawa lemak. Oleh karena itu ethylene dapat larut dan menembus ke dalam membran mitochondria. Apabila mitochondria pada fase pra klimakterik diekraksi kemdian ditambah ethylene, ternyata terjadi pengembangan volume yang akan meningkatkan permeablitas sel sehingga bahan-bahan dari luar mitochondria akan dapat masuk. Dengan perubahan-perubahan permeabilitas sel akan memungkinkan interaksi yang lebih besar antara substrat buah dengan enzym-enzym pematangan.

 

  1. Ethylene dan Aktiitas ATP-ase

Ethylene mempunai peranan dalam merangsang aktiitas ATP-ase dalam penyediaan energi yang dibutuhkan dalam metabolisme. ATP-ase adalah suatu enzym yang diperlukan dalam pembuatan enegi dari ATP yang ada dalam buah. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut:

ATP ———————– ADP + P ————————– Energi ATP-ase

 

  1. Ethylene sebagai “Genetic Derepression”

Pada reaksi biolgis ada dua faktor yang mengontrol jalannya reaksi. Yang pertama adalah “Gene repression” yang menghambat jalannya reaksi yang berantai untuk dapat berlangsung terus. Yang kedua adalah “Gene Derepression” yaitu faktor yang dapat menghilangkan hambatan tersebut sehingga reaksi dapat berlangsung. Selain itu ethylene mempengaruhi proses-proses yang tejadi dalam tanaman termasuk dalam buah, melalui perubahan pada RNA dan hasilya adalah perubahan dalam sintesis protein yang diatur RNA sehingga pola-pola enzym-enzymnya mengalami perubahan pula.

 

  1. Asam absiat.

Penelitian hormon ini dilakukan pada tahun 1940 oleh peneliti Inggris dengan memberi ekstaks daun Birch ke dalam persemaian biji tanaman lain, ternyata biji sulit berkecambah. Tahun 1960 Davis dari University of California mengisolasi hormon ini dari buah kapas untuk mengetahui struktur kimianya . Asam absisat ditemukan pada umbi-umbian dan biji-bijian yang dorman. Hormon ini bersifat menghambat pertumbuhan dengan cara memperlambat kecepatan pembelahan dan pembesaran sel. Asam absiat berfungsi untuk :

–  Menghambat pembelahan dan pemanjangan sel.

–  Menunda pertumbuhan atau dormansi.

–  Merangsang penutupan mulut daun pada musim kering, sehingga mengurangi aktifitas transpirasi

Secara alami tingginya konsentrasi asam abscisat ini dipicu oleh adanya stress oleh lingkungan misalnya kekeringan.

 

Peranan Asam Absisat (ABA)

  1. a.       Dormansi Biji

Dormansi biji, mempunyai nilai kelangsungan hidup yang besar; karena dia menjamin bahwa biji akan berkecambah; hanya apabila ada kondisi yang optimal dari : cahaya, temperatur, dan kelembaban. Apa yang mencegah biji yang disebarkan pada musim gugur untuk segera berkecambah lalu mati hanya karena adanya musim dingin. Mekanisme apa yang menjamin bahwa biji tertentu berkecambah pada musim semi?. Apa yang mencegah biji berkecambah di dalam keadaan gelap, ataupun kelembaban yang tinggi di dalam biji. Jawabannya adalah ABA. Level ABA akan bertambah 100 kali lipat selama pematangan biji. Level ABA yang tinggi dalam pematangan biji ini, akan menghambat perkecambahan, dan menginduksi produksi protein khusus, yang membantu biji untuk menahan dehidrasi yang ekstrim yang mengiringi pematangan. Banyak tipe biji yang dorman, akan berkecambah ketika ABA pada biji tersebut dihilangkan, atau dinonaktifkan, dengan beberapa cara. Biji beberapa tumbuhan gurun, akan pecah dormansinya, apabila terjadi hujan yang lebat yang akan mencuci ABA dari biji. Biji lainnya membutuhkan cahaya ataupun membutuhkan keterbukaan yang lebih lama terhadap temperatur dingin untuk memicu tidak aktifnya ABA. Sering kali rasio ABA-gibberellin menentukan; apakah biji itu akan tetap dorman atau akan berkecambah. Penambahan ABA ke dalam biji yang sedianya berkecambah, akan kembali menjadikan dalam kondisi dorman.  Mutan jagung, yang mempunyai biji yang sudah berkecambah saat masih pada tongkolnya, tidak mempunyai faktor transkripsi fungsional yang diperlukan oleh ABAuntuk menginduksi ekspresi gen tertentu

 

  1. b.      Cekaman Kekeringan

ABA, adalah sinyal internal utama, yang memungkinkan tumbuhan, untuk menahan kekeringan. Apabila suatu tumbuhan memulai layu, maka ABA berakumulasi di dalam daun, dan menyebabkan stomata menutup dengan cepat, untuk mengurangi transpirasi, dan mencegah kehilangan air berikutnya. ABA, melalui pengaruhnya terhadap mesenjer ke-2, yaitu terhadap Ca (kalsium), menyebabkan peningkatan pembukaan saluran K (kalium) sebelah luar secara langsung  di dalam membran plasma sel penutup. Hal ini mendorong kehilangan kalium dalam bentuk massif darinya, yang jika disertai dengan kehilangan air secara osmotis akan mendorong pengurangan turgor sel penutup yang mengecilkan celah stomata.  Dalam beberapa kasus, kekurangan air terlebih dahulu akan mencekam sistem perakaran sebelum mencekam sistem tajuk. ABA akan ditransportasi dari akar ke daun, yang berfungsi sebagai sistem peringatan dini (early warning system). Mutan ‘Wilty’ yang mengalami kelayuan, yang biasanya mudah untuk layu, dalam beberapa kasus disebabkan karena kekurangan produksi ABAnya.

  1. Brassinosteroid

Pertama kali diisolasi dari pollen Brassica, tahun 1979 . Merupakan steroid yang mirip dengan kolesterol dan hormon seks pada hewan.  Dapat menginduksi :

  • Perpanjangan sel
  • Pembelahan sel dalam ruas-ruas batang dan kecambah
  • Pada konsentrasi rendah ( sekitar 10-12 M ) dapat :
  • Memperlambat absisi daun
  • Meningkatkan diferensiasi xylem

 

  1. SINTESIS DAN DENGRADASI JENIS HORMON DALAM KAITANNYA DENGAN IPTEKS BUDIDAYA PERTANIAN

Pemahaman terhadap fitohormon pada masa kini telah membantu peningkatan hasil pertanian dengan ditemukannya berbagai macam zat sintetis yang memiliki pengaruh yang sama dengan fitohormon alami. Aplikasi zat pengatur tumbuh dalam pertanian modern mencakup pengamanan hasil (seperti penggunaan cycocel untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap lingkungan yang kurang mendukung), memperbesar ukuran dan meningkatkan kualitas produk (misalnya dalam teknologi semangka tanpa biji), atau menyeragamkan waktu berbunga (misalnya dalam aplikasi etilena untuk penyeragaman pembungaan tanaman buah musiman), untuk menyebut beberapa contohnya.

ZPT sintetik sangat banyak digunakan pada pertanian modern. Tanpa ZPT sintetik untuk mengendalikan gulma, atau untuk mengendalikan pertumbuhan dan pengawetan buah-buahan, maka produksi bahan makanan akan berkurang sehingga harganya akan menjadi mahal.Disamping itu, muncul keprihatinan bahwa penggunaan senyawa sintetik secara berlebihan pada produksi pangan akan menimbulkan masalah lingkungan dan kesehatan serius. Sebagai conto dioksin, senyawa kimia sampingan dari sintesa 2, 4-D yang digunakan sebagai herbisida selektif untuk membasmi gulma berdaun lebar dari tumbuhan dikotil. Walaupun 2, 4-D tidak beracun terhadap mamalia, namun dioksin dapat menyebabkan cacat lahir, penyakit hati, dan leukimia pada hewan percobaan. Sekarang ini, bagaimanapun juga, produksi bahan pangan secara organik menjadi relatif lebih mahal. Persoalan penggunaan senyawa kimia sintetik pada bidang pertanian melibatkan aspek ekonomi dan etika. Haruskah kita teruskan memproduksi pangan yang murah dan berlimpah dengan zat kimia sintetik dan masa bodoh terhadap masalah yang mungkin muncul, atau haruskah kita melakukan budidaya tanaman tanpa zat kimia sintetik berbahaya tetapi dengan menerima kenyataan bahwa harga bahan pangan akan lebih mahal. Pada metode kultur jaringan penggunaan auksin dan sitokinin sudah banyak digunakan. Menurut Gunawan (1987) bahwa jika konsentrasi auksin lebih besar daripada sitokinin maka kalus akan tumbuh, dan bila konsentrasi sitokinin lebih besar dibandingkan auksin maka tunas akan tumbuh.

 

 

PERTANYAAN

  1. Apa yang saudara ketahui tentang hormon dan zat pengatur tumbuh ?
  2. Apa yang dimaksud dengan lintasan transduksi sinyal ?
  3. Apakah fototropisme dan pengakaran stek batang dipengaruhi oleh hormon ? jelaskan !
  4. Mengapa karbohidrat dan protein tidak dikategorikan sebagai hormon ? jelaskan !
  5. Apakah keberadaan hormon dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman ? jelaskan !
  6. Adakah auksin yang dapat berperan sebagai herbisida ? jelaskan !
  7. Saat ini hormon sintetik atau ZPT sudah banyak digunakan untuk keperluan agribisnis, sebutkan beberapa contoh !
  8. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi efektifitas ZPT !

JAWABAN

  • Hormon merupakan suatu senyawa yang diproduksi oleh bagian tertentu dari suatu tubuh, dan kemudian ditransportasi ke bagian tubuh lainnya, tempat dia mengikat reseptor spesifik dan memicu respons pada sel ataupun jaringan yang dituju.
  • Zat pengatur tumbuh adalah senyawa organik bukan nutrisi yang dalam kon-sentrasi rendah (< 1 mM) mendorong, menghambat atau secara kualitatif mengubah pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
  1. Lintasan transduksi sinyal merupakan suatu mekanisme yang menghubungkan suatu sinyal (stimulus) mekanik ataupun sinyal (stimulus kimia) menjadi suatu respon fisiologis seluler yang spesifik. Dipacu oleh hormon tumbuhan dan stimulus lingkungan.
  2. Ya dipengaruhi, sebab fototropisme dipengaruhi oleh hormon auksin yang terdapat di ujung koleoptil yang merupakan pusat respons tumbuhan terhadap cahaya matahari.Sedangkan pengakaran stek batang juga dipengaruhi oleh hormon auksin dalam rangka pertumbuhan awal akar.
  3. Protein tidak dikategorikan sebagai hormone karena karbohidrat dan protein bekerja dalam konsentrasi yang tinggi,tidak seperti hormon yang bekerja dalam konsentrasi yang rendah.
  4. Sangat dibutuhkan sekali. Karena hormon sangat berperan dalam hal-hal yang berkaitan dengan pertumbuhan dah perkembangan tanaman itu sendiri.

Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman

  1. PENGERTIAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TANAMAN
  • Pertumbuhan adalah proses pertambahan volume yang irreversible (tidak dapat balik) karena adanya pembelahan mitosis atau pembesaran sel atau dapat pula disebabkan oleh keduanya. Pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif. Contoh : pertumbuhan batang tanaman dapat diukur dengan busur pertumbuhan atau Auksanometer.

Pertumbuhan menunjukkan pertambahan ukuran dan berat kering yang tidak dapat balik yang mencerminkan pertambahan protoplasma mungkin karena ukuran dan jumlahnya bertambah. Pertambahan protoplasma melalui reaksi dimana air, C02, dan garam-garaman organik dirubah menjadi bahan hidup yang mencakup; pembentukan karbohidrat (proses tbtosintesis), pengisapan dan gerakan air dan hara (proses absorbs dan translokasi), penyusunan perombakan protein dan lemak dari elemen C dari persenyawaan organik (proses metabolisme) dan tenaga kimia yang dibutuhkan didapat dari respirasi.

  • Perkembangan adalah terspesialisasinya sel-sel menjadi struktur dan fungsi tertentu. Perkembangan tidak dapat dinyatakan dengan ukuran tetapi dapat dinyatakan dengan perubahan bentuk dan tingkat kedewasaan.

Perkembangan dari tanaman bersel banyak, terlaksana dengan proses mitosis, sel-sel tertentu berperan dalam mengatur diferensiasi, pengaturan ini berlangsung dengan media “utusan kimia” yang ditunjukkan oleh pengatur pertumbuhan. Pengatur pertumbuhan adalah zat organik yang keaktifannya jauh berlipat seperti hormon yang dikenal adalah auksin, giberelin, dan citokinin.

  • Diferensiasi adalah perubahan yang terjadi dari keadaan sejumlah sel, membentuk organ-organ yang mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda.
  1. POLA PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN

Pola pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan bervariasi. Ada pola determinate dan pola indeterminate.

  1. TAHAPAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN SEL

Menurut Michurin,  secara garis besar pertumbuhan dan perkembangan tanaman dibagi dalam 3 (tiga) fase, yaitu :

  1. 1.       Fase Embryonis

Fase embryonis dimulai dari pembentukan zygote sampai terjadinya embrio, yang terjadi di dalam bakal biji (ovule). Dari zygote diikuti dengan pembelahan sel sesudah itu terjadi pengembangan sel. Fase embryonis tidak terlihat secara nyata (tidak tergambar dalam kurve) dalam pertumbuhan tanaman, karena berlangsungnya di dalam biji.

  1. 2.        Fase Muda (Juvenil/Vegetatif)

Fase muda dimulai sejak biji mulai berkecambah, tumbuh menjadi bibit dan dicirikan oleh pembentukan daun – daun yang pertama dan berlangsung terus sampai masa berbunga dan atau berbuah yang pertama. Perkecambahan merupakan satu rangkaian yang komplek dari perubahan-perubahan morfologis, fisiologis, dan biokimia.

Proses perkecambahan meliputi beberapa tahap, yaitu :

  1. Imbibisi yaitu proses penyerapan air oleh benih sehingga kulit benih melunak dan terjadinya hidrasi dari protoplasma.
  2.   Perombakan cadangan makanan di dalam endosperm.
  3. Perombakan bahan-bahan makanan yang dilakukan oleh enzym. ( amilase, protease, lipase).
  4. Karbohidrat dirombak menjadi glukosa
  5.  Gibberellin mengaktifkan produksi enzim amilase
  6. Embrio menyerap air dan proses perkecambahan dimulai
  7. Gibberellin berdifusi dari embrio menuju lapisaN aleuron
  8.  Sel-sel dalam lapisan aleuron merespon dengan melepaskan enzim pencerna seperti a amylase
  9. Enzim mencerna pati di dalam emdosperm menjadi gula dan molekul lain yang diperlukan embrio untuk tumbuh

-Protein dirombak menjadi asam amino

-Lemak dirombak menjadi asam lemak dan gliserol.

 

  1. 3.       Fase Menua dan Aging (Senil/Senescence)

Beberapa faktor luar dapat menghambat atau mempercepat terjadinya senescence, misalnya :

  1. Penaikan suhu, keadaan gelap, kekurangan air dapat mempercepat terjadinya senescence daun
  2. Penghapusan bunga atau buah akan menghambat senescence tanaman
  3. Pengurangan unsur-unsur hara dalam tanah, air, penaikan suhu, berakibat menekan pertumbuhan tanaman yang berarti mempercepat senescence

Macam-macam bentuk senescence: Senescence pada tanaman dapat mengikuti beberapa pola :

  1. Senescence yang meliputi keseluruhan tubuh tanaman (overall senescence).Akar dan bagian tanaman di atas tanah mati semua Tanaman mati sesudah menyelesaikan semua. satu siklus kehidupannya.
  2. Senescence yang meliputi hanya bagian tanaman di atas tanah (top senescence).Bagian tanaman di atas tanah mati, sedangkanbagian tanaman yang berada di dalam tanah tetap hidup
  3. Senescence yang meliputi hanya daun – daunnya (Deciduous Senescence).Tanaman menggugurkan semua daun-daunnya, sementara organ tanaman lain tetap hidup.
  4.  Senescence yang meliputi hanya daun-daun yang terdapat di bagian bawah suatu tanaman (Progessive Senescence).Tanaman hanya menggugurkan daun-daunnya yang terdapat di bagian bawah saja (daun – daun yang tua),sedang daun-daun yang lebih atas dan organ tanaman lain tetap hidup.Tanggap Tanaman Terhadap Kekurangan Air.

 

  1. PERKEMBANGAN ORGAN TUMBUHAN

BATANG

Batang merupakan bagian dari tumbuhan yang amat penting, dan mengingat serta kedudukan batang bagi tubuh tumbuhan, batang dapat disamakan dengan sumbu tubuh tumbuhan.

Terdapat 2 macam pertumbuhan, yaitu:

  1. 1.       Pertumbuhan Primer

Terjadi sebagai hasil pembelahan sel-sel jaringan meristem primer. Berlangsung pada embrio, bagian ujung-ujung dari tumbuhan seperti akar dan batang.

Embrio memiliki 3 bagian penting :

a. tunas embrionik yaitu calon batang dan daun

b. akar embrionik yaitu calon akar

c. kotiledon yaitu cadangan makanan

Daerah pertumbuhan pada akar dan batang berdasar aktivitasnya tcrbagi menjadi 3 daerah

  1. Daerah pembelahan.

Sel-sel di daerah ini aktif membelah (meristematik)

  1. Daerah pemanjangan.

Berada di belakang daerah pembelahan

  1. Daerah diferensiasi.

Bagian paling belakang dari daerah pertumbuhan. Sel-sel mengalami diferensiasi membentuk akar yang sebenarnya serta daun muda dan tunas lateral yang akan menjadi cabang.

 

2. Pertumbuhan Sekunder

Merupakan aktivitas sel-sel meristem sekunder yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan ini dijumpai pada tumbuhan dikotil, gymnospermae dan menyebabkan membesarnya ukuran (diameter) tumubuhan.

– Mula-mula kambium hanya terdapat pada ikatan pembuluh, yang disebut kambium vasis atau kambium intravasikuler. Fungsinya adalah membentuk xilem dan floem primer.

– Selanjutnya parenkim akar/batang yang terletak di antara ikatan pembuluh, menjadi kambium yang disebut kambium intervasis.

– Kambium intravasis dan intervasis membentuk lingkaran tahun  bentuk konsentris.

Kambium yang berada di sebelah dalam jaringan kulit yang berfungsi sebagai pelindung. Terbentuk akibat ketidakseimbangan antara permbentukan xilem dan floem yang lebih cepat dari pertumbuhan kulit.

– ke dalam membentuk feloderm : sel-sel hidup
– ke luar membentuk felem : sel-sel mati

Pada batang dikotil antara xilem dan floem terdapat kambium intravasikuler, pada perkembangan selanjutnya jaringan parenkim yang terdapat di antara berkas pembuluh angkut juga berubah menjadi kambium, yang disebut kambium intervasikuler. Keduanya dapat mengadakan pertumbuhan sekunder yang mengakibatkan bertambah besarnya diameter batang.

Sedangkan Pada batang Monokotil, epidermis terdiri dari satu lapis sel, batas antara korteks dan stele umumnya tidak jelas. Pada stele monokotil terdapat ikatan pembuluh yang menyebar dan bertipe kolateral tertutup yang artinya di antara xilem dan floem tidak ditemukan kambium. Tidak adanya kambium pada Monokotil menyebabkan batang Monokotil tidak dapat tumbuh membesar, dengan perkataan lain tidak terjadi pertumbuhan menebal sekunder.

 BUNGA

Tumbuhan berbunga melakukan reproduksi dengan cara membentuk biji.  Biji terbentuk dengan jalan reproduksi seksual yaitu bergabungnya sel kelamin jantan dari serbuk sari dengan sel kelamin betina dari bakal buah.Berkembangnya bunga melalui proses penyerbukan, yaitu berpindahnya bibit jantan (male gametes) pada bibit betina (female gametes) dan menghasilkan sel baru yang disebut buah atau biji.Proses pembuahan ini yang disebut berkembang dan mekarnya bunga.Pembuahan merupakan proses penting dalam pembentukan biji dan buah. Pembuahan terjadi untuk memproduksi bibit bunga.. Pembuahan terjadi apabila serbuk sari telah masuk ke bagian dalam putik atau bakal buah. Lalu dari bakal buah ini akan membentuk biji yang melengkapi proses reproduksi bunga. Hasil dari pembuahan ini adalah variasi bunga dari jenis yang sama.

 Daun

       Daun terdiri dari atas pangkal daun,helai daun (lamina), dan tangkai daun (petiolus). Pada beberapa tumbuhan dikotil,pada pangkal daun sering kali ditemukannya stipula, yang tumbuh dari primodia daun. Pada sebagian besar tumbuhan dikotil dan monokotil, pangkal daun melebar membentuk seludah / pelepah yang mengelilingi bagian buku ( nodus).

Daun tersusun dari tiga sistem jaringan yaitu :

  • jaringan dermal →  epidermis
  • jaringan dasar → mesofil
  • jaringan pembuluh

Pada jaringan mesofil ini  merupakan jaringan parenkimatis yang terapat pada jaringan epidermis. Jaringan mesofil ini berdiferensiasi membentuk jaringan fotosintetik yang mengandung klorofil. Jaringan mesofil ini terbagi lagimenjadi :

  • palisade/jaringan tiang : yang mana jaringan ini terspesialisasi  untuk meningkatkan efesiensi fotosintesis. Terdapat tepat dibawah epidermis, umumnya pada sisi adaksial → daun dorsiventral. Bentuk dan susunan selpada palisade memungkinkan kloroplas terlokalisasi pada posisi yang paling strategis untuk menyerap cahaya matahari secara maksimum. Area permukaan sel yang bebas dengan kontak dengan sel lain pada sel- sel palisade juga merupakan faktor yang menentukan tingginya efesiensi fotosintesis pada jaringan ini.
  • Jaringan spons : jaringan ini terletak dibawah jaringan palisade. Yang mana fungsinya untuk penyimpanan gula dan asam amino yang disintesis dilapisan palisade.

 

  1. MORFOGENESIS : kejuwanan dan totipotensi

Fase juwana(juvenile) disebut juga fase muda. Fase ini dimulai sejak biji mulai berkecambah, tumbuh menjadi bibit dan dicirikan oleh pembentukan daun – daun yang pertama dan berlangsung terus sampai masa berbunga dan atau berbuah yang pertama. Perkecambahan merupakan satu rangkaian yang komplek dari perubahan-perubahan morfologis, fisiologis, dan biokimia.

Totipotensi merupakan kemampuan suatu sel untuk dapat memperbanyak diri dalam keseluruhan (total) kemungkinan perkembangan yang dimungkinkan.Kemampuan totipotensi dapat diubah dengan mengganti lingkungan hidup/tumbuh sel. Modifikasi osmotik, nutrisi, hormon, atau sumber energi yang dipaparkan pada sel dapat mengubah sifat ini menjadi pluripoten (banyak potensi), multipoten (berbagai potensi), atau unipoten (tunggal potensi). Sel yang pluripoten memiliki kemampuan berubah yang masih banyak, multipoten hanya beberapa, dan unipoten adalah bentuk sel yang telah terspesifikasi.

Contohnya :

  • totipotensi ini dapat terjadi pada tumbuhan yaitu pada sel meristem yang berada pada titik tumbuh.
  • Dan pada zigot juga memiliki kemampuan untuk memperbanyak diri ini menjadi lebih sempurna.

 

  1. FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN

ü  FAKTOR DALAM

1. Genetika

Merupakan  ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat keturunan .

Genetika ini terbagi menjadi 2 yaitu genotip (yaitu sifat yang tidak tampak dari luar tubuh makhluk hidup) dan fenotip (yaitu sifat fisik yang tampak dari luat tubuh makhluk hidup).

Gen adalah substansi/materi pembawa sifat yang diturunkan dari induk. Gen mempengaruhi ciri dan sifat mahluk hidup. Gen juga menentukan kemampuan metabolisme makhluk hidup, sehingga mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangannya. Akan tetapi meskipun peranan gen sangat penting, faktor genetis bukan satu-satunya faktor yang menentukan

 

2. Hormon

merupakan  senyawa kimia yang terdiri dari protein yang berfungsi sebagai zat perangsang/mengaktifkan sel-sel untuk bertumbuh dan berkembang.

Biasanya terdapat hampir di semua makhluk hidup. Untuk tumbuhan disebut dengan Fitohormon. Fitohormon atau hormon tanaman ada-lah senyawa organik bukan nutrisi yang aktif dalam jumlah kecil yang disintesis pada bagian tertentu, pada umumnya ditranslokasikan kebagian lain tanaman dimana senyawa tersebut, menghasilkan suatu tanggapan secara biokimia, fisiologis dan morfologis.

 

ü  B. FAKTOR LUAR

1. Suhu

Dibedakan menjadi 3 yaitu :

a. Suhu minimum yaitu suhu yang berada dikisaran bawah dari keadaan normal yang memungkinkan          makhluk hidup untuk bertumbuh dan berkembang.

b. Suhu optimum yaitu suhu yang palingbaikuntuk makhluk hidup bertumbuha dan berkembang

c. Suhu maksimum yaitu suhu yang berada di kisaran atas dari keadaan normal yang memungkinkan makhluk hidup untuk bertumbuh dan berkembang.

 

2. Cahaya

Merupakan faktor yang sangat dibutuhkan oleh tumbuhan. Faktor ini juga dapat menjadi faktor penghambat pertumbuhan dan perkembangan makhluk. Pada setiap tumbuhan tidak sama dalam menanggapi respon terhadap lamanya penyinaraan serta intensitas cahaya yang diterima. Keadaan ini disebut dengan Fotoperiodisme. Hal ini dikendalikan oleh pigmen warna yang mengabsorpsi cahaya,yaitu pigmen fitokrom.

 

3. Kelembaban

Terbagi mejadi 2 macam yaitu :

a. Kelembaban Udara yang berperanan terhadap proses transpirasi yang berkaitan dengan penyerapan unsur hara dalam tanah. Kelembaban udara yang tinggi akan dapat mendukung proses pertumbuhan.

b. Kelembaban Tanah yang berperanan dalam kandungan unsur hara/zat organik dan anorganik yang terkandung dalam tanah.

 

4. Air

Air merupakan faktor vital bagi makhluk hidup, terutama bagi tumbuhan. Tetapi bila terlalu banyak atau sedikit akan memperlihatkan gejala ketidaknormalan. Begitu juga dengan hewan dan manusia,akan mengalami dehidrasi bila kekurangan cairan dalam tubuhnya. Dan hal ini akan mengganggu metabolisme tubuh.

 

5. Hara Mineral

Hara mineral banyak terdapat dalam tanahm dan merupakan unsur hara yanbg lengkap. Tanah yang kekurangan unsur hara dapat dibantu dengan proses pemupukan yang sseuai dengan ukuran dan kondisi tanah tersebut. Unsur hara dalam tanah lebih banyak diperlukan bagi tumbuhan dari pada hewan dan manusia. Unsur hara dapat dibedakanmenjadi :

a. Hara makro/makronutrien

b. Hara mikro/mikronutrien

c. Hara tambahan

Sedangkan untuk tumbuhan dengan melakukan fotosintesis dan asupan unsur hara serta air yang masuk dalam tubuh.Hasil dari fotosintesis inilah yang akan membuat tumbuhan dapat bertumbuh dan berkembang

 

 

 

 

 

 

 

 

PERTANYAAN

  1. Jelaskan apa yang disebut pertumbuhan, diferensiasi, dan perkembangan (morfogenesis). Sebutkan contoh dari setiap pengertian tersebut.
  2. Pola pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan bervariasi
  1. Jelaskan perbedaan pola determinate dan indeterminate. Berikan contohnya masing-masing !
  2. Jelaskan perbedaan pola perkembangan spesies monokarpik dengan polikarpik. Beri contoh masing-masing !
  1. Pada tahap pertumbuhan tingkat sel.

a)      Apa yang menyebabkan sel tumbuh memanjang ?

b)      Adakah peran hormon IAA dalam pembesaran sel ? jelaskan !

c)       Dalam pembelahan sel, apa peran hormon golongan sitokinin ?

d)      Dalam proses diferensiasi, adakah peran enzim ? berikan contoh !

  1. Gambar kurva pertumbuhan Sigmoid dan kurva pertumbuhan Sigmoid ganda. Dari kurva Sigmoid terdapat tiga fase pertumbuhan, sebutkan fase-fase tersebut dan ciri-cirinya.
  2. Jelaskan proses perkembangan batang, daun dan bunga.
  1. Pada morfogenesis dapat dibedakan fase juwana (juvenile) dengan fase dewasa. Apa  ciri fase juwana ? dapatkah fase dewasa berbalik menjadi fase juwana ? jelaskan !
  2. Sifat totipotensi sel diperlihatkan dari banyak penelitian. Jelaskan yang dimaksud dengan totiptensi sel dan tunjukan dua contoh proses morfogenesis tentang totipotensi !
  3. Cahaya bisa berperan dalam perkecambahan dan pembungaan. Berikan contohnya dan mekanisme prosesnya.
  4. Temperatur bisa menentukan pembungaan beberapa spesies tanaman, berikan contohnya !. apa yang disebut vernalisasi ?!
  1. Jelaskan bagaimana gen mengatur pertumbuhan dan perkembangan, berikan contohnya  !

 

 

 

JAWABAN :

  • Pertumbuhan adalah proses pertambahan volume yang irreversible (tidak dapat balik) karena adanya pembelahan mitosis atau pembesaran sel atau dapat pula disebabkan oleh keduanya. Pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif. Contoh : pertumbuhan batang tanaman dapat diukur dengan busur pertumbuhan atau Auksanometer.

 

  • Perkembangan adalah terspesialisasinya sel-sel menjadi struktur dan fungsi tertentu. Perkembangan tidak dapat dinyatakan dengan ukuran tetapi dapat dinyatakan dengan perubahan bentuk dan tingkat kedewasaan. Contoh :

 

  • Diferensiasi adalah perubahan yang terjadi dari keadaan sejumlah sel, membentuk organ-organ yang mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda. Contoh :

 

  1. pola determinate :

 

 

 

pola  indeterminate :

 

 

 

  1. pola perkembangan spesies monokarpik :

 

 

 

pola perkembangan polikarpik :

 

 

 

  1. Karena adanya hormon.

 

  1. Ya ada, hormor IAA atau auksin ada peranannya dalam pembesaran sel.

 

  1. Hormon golongan sitokinin berperan sebagai Pengaturan pembelahan sel dan diferensiasi sel. Selain itu juga berperan sebagai Pengaturan Dominansi Apikal dan efek anti penuaan,

 

  1. Ada,

 

 

 

 

  1. a. Dari kurva Sigmoid terdapat tiga fase pertumbuhan,  fase-fase tersebut dan ciri-cirinya :
  • Fase Embryonis

Fase embryonis dimulai dari pembentukan zygote sampai terjadinya embrio, yang terjadi di dalam bakal biji (ovule). Dari zygote diikuti dengan pembelahan sel sesudah itu terjadi pengembangan sel. Fase embryonis tidak terlihat secara nyata (tidak tergambar dalam kurve) dalam pertumbuhan tanaman, karena berlangsungnya di dalam biji.

 

  • Fase Muda (Juvenil/Vegetatif)

Fase muda dimulai sejak biji mulai berkecambah, tumbuh menjadi bibit dan dicirikan oleh pembentukan daun – daun yang pertama dan berlangsung terus sampai masa berbunga dan atau berbuah yang pertama. Perkecambahan merupakan satu rangkaian yang komplek dari perubahan-perubahan morfologis, fisiologis, dan biokimia.

  • Fase Menua dan Aging (Senil/Senescence)

Beberapa faktor luar dapat menghambat atau mempercepat terjadinya senescence, misalnya :

  1. Penaikan suhu, keadaan gelap, kekurangan air dapat mempercepat terjadinya senescence daun
  2. Penghapusan bunga atau buah akan menghambat senescence tanaman
  3. Pengurangan unsur-unsur hara dalam tanah, air, penaikan suhu, berakibat menekan pertumbuhan tanaman yang berarti mempercepat senescence
  1.  Proses perkembangan batang, daun dan bunga.

BATANG

Batang merupakan bagian dari tumbuhan yang amat penting, dan mengingat serta kedudukan batang bagi tubuh tumbuhan, batang dapat disamakan dengan sumbu tubuh tumbuhan.

Terdapat 2 macam pertumbuhan, yaitu:

  1. 2.       Pertumbuhan Primer

Terjadi sebagai hasil pembelahan sel-sel jaringan meristem primer. Berlangsung pada embrio, bagian ujung-ujung dari tumbuhan seperti akar dan batang.

Embrio memiliki 3 bagian penting :

a. tunas embrionik yaitu calon batang dan daun

b. akar embrionik yaitu calon akar

c. kotiledon yaitu cadangan makanan

Daerah pertumbuhan pada akar dan batang berdasar aktivitasnya tcrbagi menjadi 3 daerah

  1. Daerah pembelahan.

Sel-sel di daerah ini aktif membelah (meristematik)

  1. Daerah pemanjangan.

Berada di belakang daerah pembelahan

  1. Daerah diferensiasi.

Bagian paling belakang dari daerah pertumbuhan. Sel-sel mengalami diferensiasi membentuk akar yang sebenarnya serta daun muda dan tunas lateral yang akan menjadi cabang.

 

2. Pertumbuhan Sekunder

Merupakan aktivitas sel-sel meristem sekunder yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan ini dijumpai pada tumbuhan dikotil, gymnospermae dan menyebabkan membesarnya ukuran (diameter) tumubuhan.

– Mula-mula kambium hanya terdapat pada ikatan pembuluh, yang disebut kambium vasis atau kambium intravasikuler. Fungsinya adalah membentuk xilem dan floem primer.

– Selanjutnya parenkim akar/batang yang terletak di antara ikatan pembuluh, menjadi kambium yang disebut kambium intervasis.

– Kambium intravasis dan intervasis membentuk lingkaran tahun  bentuk konsentris.

Kambium yang berada di sebelah dalam jaringan kulit yang berfungsi sebagai pelindung. Terbentuk akibat ketidakseimbangan antara permbentukan xilem dan floem yang lebih cepat dari pertumbuhan kulit.

– ke dalam membentuk feloderm : sel-sel hidup
– ke luar membentuk felem : sel-sel mati

Pada batang dikotil antara xilem dan floem terdapat kambium intravasikuler, pada perkembangan selanjutnya jaringan parenkim yang terdapat di antara berkas pembuluh angkut juga berubah menjadi kambium, yang disebut kambium intervasikuler. Keduanya dapat mengadakan pertumbuhan sekunder yang mengakibatkan bertambah besarnya diameter batang.

Sedangkan Pada batang Monokotil, epidermis terdiri dari satu lapis sel, batas antara korteks dan stele umumnya tidak jelas. Pada stele monokotil terdapat ikatan pembuluh yang menyebar dan bertipe kolateral tertutup yang artinya di antara xilem dan floem tidak ditemukan kambium. Tidak adanya kambium pada Monokotil menyebabkan batang Monokotil tidak dapat tumbuh membesar, dengan perkataan lain tidak terjadi pertumbuhan menebal sekunder.

 BUNGA

Tumbuhan berbunga melakukan reproduksi dengan cara membentuk biji.  Biji terbentuk dengan jalan reproduksi seksual yaitu bergabungnya sel kelamin jantan dari serbuk sari dengan sel kelamin betina dari bakal buah.Berkembangnya bunga melalui proses penyerbukan, yaitu berpindahnya bibit jantan (male gametes) pada bibit betina (female gametes) dan menghasilkan sel baru yang disebut buah atau biji.Proses pembuahan ini yang disebut berkembang dan mekarnya bunga.Pembuahan merupakan proses penting dalam pembentukan biji dan buah. Pembuahan terjadi untuk memproduksi bibit bunga.. Pembuahan terjadi apabila serbuk sari telah masuk ke bagian dalam putik atau bakal buah. Lalu dari bakal buah ini akan membentuk biji yang melengkapi proses reproduksi bunga. Hasil dari pembuahan ini adalah variasi bunga dari jenis yang sama.

 Daun

       Daun terdiri dari atas pangkal daun,helai daun (lamina), dan tangkai daun (petiolus). Pada beberapa tumbuhan dikotil,pada pangkal daun sering kali ditemukannya stipula, yang tumbuh dari primodia daun. Pada sebagian besar tumbuhan dikotil dan monokotil, pangkal daun melebar membentuk seludah / pelepah yang mengelilingi bagian buku ( nodus).

Daun tersusun dari tiga sistem jaringan yaitu :

  • jaringan dermal →  epidermis
  • jaringan dasar → mesofil
  • jaringan pembuluh

Pada jaringan mesofil ini  merupakan jaringan parenkimatis yang terapat pada jaringan epidermis. Jaringan mesofil ini berdiferensiasi membentuk jaringan fotosintetik yang mengandung klorofil. Jaringan mesofil ini terbagi lagimenjadi :

  • palisade/jaringan tiang : yang mana jaringan ini terspesialisasi  untuk meningkatkan efesiensi fotosintesis. Terdapat tepat dibawah epidermis, umumnya pada sisi adaksial → daun dorsiventral. Bentuk dan susunan selpada palisade memungkinkan kloroplas terlokalisasi pada posisi yang paling strategis untuk menyerap cahaya matahari secara maksimum. Area permukaan sel yang bebas dengan kontak dengan sel lain pada sel- sel palisade juga merupakan faktor yang menentukan tingginya efesiensi fotosintesis pada jaringan ini.
  • Jaringan spons : jaringan ini terletak dibawah jaringan palisade. Yang mana fungsinya untuk penyimpanan gula dan asam amino yang disintesis dilapisan palisade.

 

  1. a. Fase juwana(juvenile) disebut juga fase muda. Fase ini dimulai sejak biji mulai berkecambah, tumbuh menjadi bibit dan dicirikan oleh pembentukan daun – daun yang pertama dan berlangsung terus sampai masa berbunga dan atau berbuah yang pertama. Perkecambahan merupakan satu rangkaian yang komplek dari perubahan-perubahan morfologis, fisiologis, dan biokimia.

Menurut kami, fase dewasa tidak dapat berbalik menjadi fase juwana, karena

 

b. Totipotensi merupakan kemampuan suatu sel untuk dapat memperbanyak diri dalam keseluruhan (total) kemungkinan perkembangan yang dimungkinkan.Kemampuan totipotensi dapat diubah dengan mengganti lingkungan hidup/tumbuh sel. Modifikasi osmotik, nutrisi, hormon, atau sumber energi yang dipaparkan pada sel dapat mengubah sifat ini menjadi pluripoten (banyak potensi), multipoten (berbagai potensi), atau unipoten (tunggal potensi). Sel yang pluripoten memiliki kemampuan berubah yang masih banyak, multipoten hanya beberapa, dan unipoten adalah bentuk sel yang telah terspesifikasi.

Contohnya :

  • totipotensi ini dapat terjadi pada tumbuhan yaitu pada sel meristem yang berada pada titik tumbuh.
  • Dan pada zigot juga memiliki kemampuan untuk memperbanyak diri ini menjadi lebih sempurna.

 

  1. Gen adalah substansi/materi pembawa sifat yang diturunkan dari induk. Gen mempengaruhi ciri dan sifat mahluk hidup. Gen juga menentukan kemampuan metabolisme makhluk hidup, sehingga mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangannya. Akan tetapi meskipun peranan gen sangat penting, faktor genetis bukan satu-satunya faktor yang menentukan. Contoh : gen

 

  1. Contohnya : tumbuhan yang terkena cahaya dan tidak terkena cahaya. Pada tumbuhan yang terkena cahaya, pertumbuhannya berlangsung lama akan tetapi batang tumbuhan lebih kuat dan tumbuhannya berwarna hijau. Sedangkan pada tumbuhan yang tidak terkena cahaya pertumbuhannya lebih cepat akan tetapi batangnya lemah dan warnanya pucat. Semua ini dipengaruhi oleh faktor cahaya dan hormon auksin.

Jika terkena cahaya matahari hormon auksin menjadi tidak aktif. Kondisi fisiologis ini mengakibatkan bagian yang tidak terkena cahaya matahari akan tumbuh lebih cepat daripada yang terkena cahaya matahari, sehingga tumbuhan akan membelok kearah sumber cahaya. Auksin yang diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan mempengaruhi pemanjangan, pembelahan, dan diferensiasi sel tumbuhan

  1. Contoh spesies tanaman yang pembungaannya ditentukan oleh temperatur misalnya tanaman strowbery

 

 

Vernalisasi merupakan cara menimbulkan pembungaan yang lebih awal pada tanaman dengan pretreatment dari biji-biji pada suatu suhu yang rendah. Contohnya : vernalisasi digunakan untuk tanaman bunga-bungaan, padi dan buah-buahan yang ditanam pada rumah kaca atau lapangan untuk dapat berbunga pada musim tertentu yang menguntungkan bagi petani, Brassica oleracea liar (kubis)

 

fotosintesis

Fotosintesis

Cahaya berpengaruh terhadap pertumbuhan ukuran tumbuhan daun dan batang. Hal ini disebabkan daun berusaha mendapatkan lebih banyak cahaya untuk proses fotosintesis. Dalam proses fotosintesis selain cahaya juga sangat diperlukan adanya klorofil(zat hijau daun). Tanpa adanya klorofil dan cahaya tumbuhan tidak akan dapat melakukan fotosintesis. Oleh karena itu cahaya dan klorofil merupakan salah satu faktor  terpenting dalam pertumbuhan.

Kemiosmosis

Energi yang dilepaskan oleh perpindahan elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor proton melewati membran dalam mitokondria. Proses ini disebut kemiosmosis.

Kloroplas Mitokondria
ü  Dikendalikan oleh membran tilakoid

ü  Mentransformasi energi cahaya menjadi energi kimia

ü  Dinamakan fotofosforilasi

ü  Dikendalikan oleh membran mitokondria dengan memompa proton dari matrik mitokondria keliar ke ruang inter membran

ü  Mentransfer energi kimia dari molekul makanan menjadi ATP

ü  Dinamakan fosforilasi oksidatif

 

Reaksi terang

Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.

Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.

Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik untuk membentuk senyawa fosfat organik. Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya, fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi.

Reaksi Gelap

ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).

Perbedaan antara reaksi terang dan reaksi gelap

Reaksi Terang

Reaksi Gelap

  • Berlangsung di Grana
  • Mengkonversi energi cahaya menjadi energi kimia ( ATP dan NADPH )
  • Mengubah ADP menjadi ATP Dikendalikan oleh Cahaya
  • Mengendalikan transfer elektron dan hidrogen dari air ke NADP+
  • Menghasilkan O2,memfotolisis H2O
  • Berlangsung di dalam Stroma
  • Memfiksasi CO2 dan mereduksi karbon yang terfiksasi menjadi karbohodrat
  • Menggunakan ATP sebagai sumber energi
  • Menggunakan NADPH sebagai tenaga pereduksi
  • Terdiri dari tiga tahapan : Fiksasi karbon, Reduksi dan Regenerasi RuBP

 

 

 

Berdasarkan metabolisme fotosintesis dan anatomi daunnya tumbuhan dikelompokkan ke dalam 3 grup:

  • Tumbuhan C3
  • Tumbuhan C4
  • Tumbuhan CAM

 

 

 

 

 

  1. Tumbuhan C3

Adalah tumbuhan yang didapati mempunyai sebatian 3-karbon yang stabil hasil daripada fotosintesis. Pada tumbuhan C3, molekul yang pertama kali terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3, 3-fosfogliserat.

Kebanyakan tumbuhan yang menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3. tumbuhan yang didapati Padi, gandum, dan kedelai merupakan contoh-contoh tumbuhan C3 yang penting dalam pertanian.

Kondisi lingkungan yang mendorong fotorespirasi ialah hari yang panas, kering, dan terik-kondisi yang menyebabkan stomata tertutup. Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi.Dalam spesies tumbuhan tertentu, ada cara lain fiksasi karbon yang meminimumkan fotorespirasi. Dua adaptasi fotosintetik yang paling penting ini ialah fotosintesis C4 dan CAM

Anatomi tumbuhan C3 :

  • Tidak mempunyai kloroplas dalam sel-sel berkas upih (vascular sheath cells)
  • Kloroplasnya sama dengan kloroplas dalam sel-sel mesofil.
  • Mekanisme pengikatan CO2 nya ,,,
  • Beradaptasi terhadap kawasan sejuk, lembab ke panas, dan keadaan lembab.
  • Respirasi terjadi pada waktu siang.

 

  1. Tumbuhan C4

Tumbuhan C4 dinamakan demikian karena tumbuhan itu mendahului siklus Calvin yang menghasilkan asam berkarbon -4 seperti oxalacetate, malate, dan aspartate sebagai hasil pertama fiksasi CO2 dan yang memfiksasi CO2 menjadi APG di sebut spesies C3, sebagian spesies C4 adalah monokotil (tebu, jagung, dll)

Pada tumbuihan C-4 terdapat pembagian tugas antara 2 jenis sel fotosintetik, yakni :

  1. sel mesofil
  2. sel-sel bundle sheath/ sel seludang-berkas pembuluh.

Sel seludang berkas pembuluh disusun menjadi kemasan yang sangat padat disekitar berkas pembuluh. Diantara seludang-berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil yang tersusun agak longgar. Siklus calvin didahului oleh masuknya CO2 ke dalam senyawa organic dalam mesofil.

Langkah pertama ialah penambahan CO2 pada fosfoenolpirufat (PEP) untuk membentuk produk berkarbon empat yaitu oksaloasetat, Enzim PEP karboksilase menambahkan CO2 pada PEP. Karbondioksida difiksasi dalam sel mesofil oleh enzim PEP karboksilase. Senyawa berkarbon-empat-malat, dalam hal ini menyalurkan atom CO2 kedalam sel seludang-berkas pembuluh, melalui plasmodesmata. Dalam sel seludang –berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat melepaskan CO2 yang diasimilasi ulang kedalam materi organic oleh robisco dan siklus Calvin.

Dengan cara ini, fotosintesis C4 meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula. Adaptasi ini sangat bermanfaat dalam daerah panas dengan cahaya matahari yang banyak, dan dilingkungan seperti inilah tumbuhan C4 sering muncul dan tumbuh subur.

Tabel 1. Perbedaan antara tanaman C3 dan C4

No

Sifat-sifat

C3

C4

1 Jalur utama fiksasi CO2 C3 C3 + C4
2 Hasil pertama fiksasi CO2 PGA Oksaloasetat
3 Molekul penerima CO2 RuBP PEP
4 Enzim pada fiksasi CO2 RuBP karboksilase PEP karboksilase
5 O2 sebagai penghambat fotosintesis ya tidak
6 fotorespirasi tinggi rendah
7 Fotosintesis maksimum 10 – 40 ppm 30 – 90 ppm
8 Suhu opt. Fotosintesa 15 – 30 oC 30 – 45 oC
9 Kebutuhan cahaya untuk fotosintesis 10 –40 % chy. Mthr. Pnh Cahaya matahari penuh
10 Reaksi stomata thd CO2 Kurang peka Lebih peka

 

 

  1. Tumbuhan CAM (Crassulacean Acid Metabolism)

Beberapa spesies tumbuhan mempunyai sifat yang berbeda dengan kebanyakan tumbuhan lainnya, yakni Tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari. Kelompok tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh ada di  daerah kering. Dengan menutup stomata pada siang hari membantu tumbuhan ini menghemat air, dapat mengurangi laju transpirasinya, sehingga lebih mampu beradaptasi pada daerah kering tersebut. Selama malam hari, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ini mengambil CO2 dan memasukkannya kedalam berbagai asam organic. Cara fiksasi karbon ini disebut metabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism (CAM). Dinamakan demikian karena metabolisme ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari famili crassulaceae.

Jalur CAM serupa dengan jalur C4 dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan kedalam senyawa organic intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki siklus Calvin. Perbedaannya ialah bahwa pada tumbuhan C4, kedua langkah ini terjadi pada ruang yang terpisah. Langkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM, kedua langkah dipisahkan untuk sementara. Fiksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus calvin berlangsung selama siang hari. Yang Termasuk golongan CAM adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum.

 

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis :

  1. faktor genetik

Perbedaan antara spesies, yaitu perbedaan antara spesies C3, C4, dan CAM.

Pengaruh umur daun, kemampuan daun untuk berfotosintesis meningkat pada awal perkembangan daun, tetapi kemudian mulai turun, kadang sebelum daun tersebut berkembang penuh.

Pengaruh laju translokasi fotosintat, laju translokasi fotosintat berlangsung dari daun ke organ-organ penampung yang berfungsi sebagai limbung (sink). Perlakuan pemotongan organ seperti umbi, biji, atau buah yang sedang membesar dapat menghambat laju fotosintesis untuk beberapa hari, terutama untuk daun yang berdekatan dengan organ yang dibuang tersebut

B. faktor lingkungan

Ketersediaan air

Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

Ketersediaan CO2

CO2 merupakan bahan baku sintesis karbohidrat. Karena itu, jika keurangan CO2 akan menyebabkan penurunan laju fotosintesis. Sedangkan peningkatan konsentrasi CO2 akan secara konsisten memacu laju fotosintesis.

Pengaruh cahaya.

Laju fotosintesis akan meningkat pada intensitas cahaya meningkat hanya apabila diimbangi kenaikan kadar CO2, yaitu sekitar tengah hari, yakni pada saat intensitas cahaya mencapai puncaknya. Demikian sebaliknya. Penutupan cahaya matahari oleh awan juga akan mengurangi laju fotosintesis.

Pengaruh suhu

Enzim-enzim yangbekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PERTANYAAN-PERTANYAAN

 

  1. jelaskan peran cahaya dan kloroplas dalam fotosintesis
  2. apa yang dimaksud kemiosmosis
  3. jelaskan perbedaan kemiosmosis antara di dalam kloroplas dan di dalam mitokondria
  4. a. apa yang dimaksud dengan reaksi terang

b. jelaskan apa yang terjadi pada reaksi terang

5.  a. apa yang dimaksud reaksi gelap (siklus calvin) ?

b. jelaskan apa yang terjadi pada reaksi gelap (siklus calvin) ?

c. jelaskan perbedaan antara reaksi terang dan reaksi gelap (siklus calvin)!

6. a. jelaskan mengenai lintasan C3,C4, dan CAM

b.jelaskan perbedaan antara tanaman C3,C4 dan CAM

c.sebutkan contoh tanaman yang termasuk lintasan C3,C4, dan CAM

7. jelaskan factor (dalam dan luar) yang mempengaruhi kecepatan fotosintesis

8.apa yang dimaksud hasil bersih fotosintesis

 

 

JAWABAN :

 

  1. Cahaya berpengaruh terhadap pertumbuhan ukuran tumbuhan daun dan batang. Hal ini disebabkan daun berusaha mendapatkan lebih banyak cahaya untuk proses fotosintesis. Dalam proses fotosintesis selain cahaya juga sangat diperlukan adanya klorofil(zat hijau daun). Tanpa adanya klorofil dan cahaya tumbuhan tidak akan dapat melakukan fotosintesis. Oleh karena itu cahaya dan klorofil merupakan salah satu faktor  terpenting dalam pertumbuhan.
    1. Kemiosmosis adalah Energi yang dilepaskan oleh perpindahan elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor proton melewati membran dalam mitokondria

 

  1. Energi yang dilepaskan oleh perpindahan elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor proton melewati membran dalam mitokondria. Proses ini disebut kemiosmosis.

 

 

Kloroplas Mitokondria
ü  Dikendalikan oleh membran tilakoid

ü  Mentransformasi energi cahaya menjadi energi kimia

ü  Dinamakan fotofosforilasi

ü  Dikendalikan oleh membran mitokondria dengan memompa proton dari matrik mitokondria keliar ke ruang inter membran

ü  Mentransfer energi kimia dari molekul makanan menjadi ATP

ü  Dinamakan fosforilasi oksidatif

 

 

  1. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.
    Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.
    Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik untuk membentuk senyawa fosfat organik. Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya, fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi.

 

  1. Reaksi Gelap
    ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).
    Perbedaan antara reaksi terang dan reaksi gelap
    Reaksi Terang Reaksi Gelap
    • Berlangsung di Grana
    • Mengkonversi energi cahaya menjadi energi kimia ( ATP dan NADPH )
    • Mengubah ADP menjadi ATP Dikendalikan oleh Cahaya
    • Mengendalikan transfer elektron dan hidrogen dari air ke NADP+
    • Menghasilkan O2,memfotolisis H2O • Berlangsung di dalam Stroma
    • Memfiksasi CO2 dan mereduksi karbon yang terfiksasi menjadi karbohodrat
    • Menggunakan ATP sebagai sumber energi
    • Menggunakan NADPH sebagai tenaga pereduksi
    • Terdiri dari tiga tahapan : Fiksasi karbon, Reduksi dan Regenerasi RuBP

 

  1.  a.
  • lintasan C3 :

 

  • lintasan C4 :

 

Siklus calvin didahului oleh masuknya CO2 ke dalam senyawa organic dalam mesofil. Langkah pertama ialah penambahan CO2 pada fosfoenolpirufat (PEP) untuk membentuk produk berkarbon empat yaitu oksaloasetat, Enzim PEP karboksilase menambahkan CO2 pada PEP. Karbondioksida difiksasi dalam sel mesofil oleh enzim PEP karboksilase. Senyawa berkarbon-empat-malat, dalam hal ini menyalurkan atom CO2 kedalam sel seludang-berkas pembuluh, melalui plasmodesmata. Dalam sel seludang –berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat melepaskan CO2 yang diasimilasi ulang kedalam materi organic oleh robisco dan siklus Calvin

 

  • lintasan CAM :

 

Jalur CAM serupa dengan jalur C4 dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan kedalam senyawa organic intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki siklus Calvin. Perbedaannya ialah bahwa pada tumbuhan C4, kedua langkah ini terjadi pada ruang yang terpisah. Langkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM, kedua langkah dipisahkan untuk sementara. Fiksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus calvin berlangsung selama siang hari.

 

b. perbedaan antara tanaman C3,C4 dan CAM

 

Tabel 1. Perbedaan antara tanaman C3 dan C4

No

Sifat-sifat

C3

C4

1 Jalur utama fiksasi CO2 C3 C3 + C4
2 Hasil pertama fiksasi CO2 PGA Oksaloasetat
3 Molekul penerima CO2 RuBP PEP
4 Enzim pada fiksasi CO2 RuBP karboksilase PEP karboksilase
5 O2 sebagai penghambat fotosintesis ya tidak
6 fotorespirasi tinggi rendah
7 Fotosintesis maksimum 10 – 40 ppm 30 – 90 ppm
8 Suhu opt. Fotosintesa 15 – 30 oC 30 – 45 oC
9 Kebutuhan cahaya untuk fotosintesis 10 –40 % chy. Mthr. Pnh Cahaya matahari penuh
10 Reaksi stomata thd CO2 Kurang peka Lebih peka

 

 

c. contoh tanaman :

  • C3 : padi, gandum, kedelai, kacang tanah, kentang, dll.
  • C4 : tebu, jagung, sorgum.
  • CAM : nanas, kaktus, dan bunga lili.
    .

 

7.  factor yang mempengaruhi kecepatan fotosintesis yaitu :

 

• Intensitas cahaya
Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.
• Konsentrasi karbon dioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
• Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
• Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
• Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

 

8. hasil bersih fotosintesis yaitu hasil akhir yang didapat pada proses fotosintesis.

 

Reproduksi Tanaman

REPRODUKSI TANAMAN

Flora atau tumbuh-tumbuhan sama halnya dengan binatang dan manusia sama-sama melakukan kegiatan berkembang biak dengan tujuan untuk menghindari kepunahan pada spesies atau rasnya. Kegiatan berkembangbiak atau beranak ini pada tumbuhan dapat dilakukan secara tidak kawin atau tanpa melalui perkawinan antara sel kelamin jantan betina atau kepala putik dengan benang sari. Reproduksi pada tumbuhan terbagi menjadi dua, yaitu reproduksi vegetatif dan reproduks generatif. Reproduksi vegetatif terbagi lagi menjadi reproduksi vegetatif alami dan vegetatif buatan.

  1. REPRODUKSI GENERATIF (SEKSUAL)

Siklus hidup tumbuhan sejak perkembangan butir pollen dan kantung lembaga sampai menjadi sporofit dewasa yang menghasilkan buah yaitu :

  • Butir pollen berkembang di dalam kotak sari dari kepala ssari
  • Kandung embrio/gametofit betina berkembang di dalam ovulum dari ovarium
  • Pollinasi berlangsung saat butir polen hinggap di dalam stigma
  • Bulu pollen berkecambah membentuk tabbung pollen di sepanjang stillus lalu melalui mkrofil masuk ke dalam ovulum dari ovarium
  • Fertilisasi berlangsung saat salah satu sel spermanya membuahi sel telur di dalam kandug embrio yang kemudian mejadi zigot
  • Zigot berkembang menjadi embrio(sporofit) di dalam ovulum yang berkembang menjadi biiji
  • Ovarium berkembang menjadi buah yang mengandung biji
  • Biji berkembang menjadi kecambah sporofit, yang terus berkembang menjadi sporofit dewasa yang menghasilkan bunga

è BUNGA

Alat perkembangbiakan secara kawin atau generative atau sexual pada tumbuhan adalah Bunga. Bunga memiliki bagian-bagian seperti pada gambar berikut ini.

Morfologi bunga :

BAGIAN BUNGA FUNGSI
1. Kelopak (kalik) Melindungi kuncup bunga
2. Mahkota (korola) Menarik perhatian serangga
3. Benang sari (stamen) terdiri dari :

a. tangkai sari (filamen)
b. kepala sari (antera) terdiri atas 4 kantong sari

 

Sebagai penghasil gamet jantan, yaitu serbuk sari (pollen)
4. Putik (pistilus) terdiri atas :

a. tangkai putik (stilus)
b. kepala putik (stigma)
c. bakal buah (ovarium) di dalam bakal buah terdapat bakal biji (ovule)

 

Sebagai penghasil gamet betina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bunga memiliki bagian jantan dan bagian betina. Bagian jantan adalah benang sari yang terdiri atas: tangkai sari, kepala sari  dan serbuk sari.

  • Pembentukan gametofit jantan

Gametofit jantan(butir pollen) berkembang di dalam kotak sari, tepatnya techa. Pada pembentukan gamet jantan, terjadi pembelahan meiosis dari mikrosporofit yang diploid atau 2n menjadi 4 buah mikrospora yang haploid(n). Masing- masing mikrospora yang haploid membelah secara mitosis menjadi satu sel generatif dan satu sel buluh/sel tabung. Sel buluh yang mengandung sel generatif berkembang menjadi tabung pollen. Sel generatif yang haploid membelah secara mitosis menjadi dua sel sperma yang haploid.

Bagian betina adalah putik yang terdiri atas: bakal buah ( di dalam bakal bijinya terdapat sel kelamin betina) , tangkai putik  dan kepala putik

 

 

  • Pembentukan gametofit betina

Pada Angiospermae Gamet betina dibentuk di dalam bakal biji (ovule) atau kantung lembaga. Pada bagian ini terdapat sel induk megaspora (sel induk kantug lembaga) yang diploid. Sel ini akan membelah secara meiosis dan dari satu sel induk kantung lembaga membentuk 4 sel yang haploid. Tiga sel akan mereduksi dan lenyap tinggal satu yang berkembang. Selanjutnya, sel ini membelah secara mitosis 3 kali dan terbentuklah 8 sel. Dari sel yang berjumlah 8 ini, 3 sel akan bergerak menuju arah yang berlawanan dengan mikropil, 2 sel lainnya menjadi kandung tembaga sekunder, dan 3 sel terakhir menuju ke dekat mikropil. Dari 3 sel (yang menuju dekat mikropil) yang terakhir ini dua menjadi sinergid dan satu sel lagi menjadi sel telur. Dalam keadaan seperti ini kandung lembaga sudah masak dan siap untuk dibuahi. Putik yang sudah masak biasanya mengeluarkan cairan lengket pada ujungnya yang berfungsi sebagai tempat melekatnya serbuk sari.

Kepala putik berujung lengket untuk menangkap butir-butir sel-sel jantan.

Bagian jantan dan betina pada bunga tumbuhan. Benang sari atau bagian jantan terdiri dari kepala sari dan tangkai sari. Putik atau bagian betina meliputi kepala putik, tangkai putik, dan bakal buah.

Baik benangsari maupun putik dilindungi oleh kelopak bunga dan daun mahkota. Keduanya membentuk mahkota bunga.

Polinasi atau penyerbukan terjadi ketika butir sel jantan dari benangsari masuk ke kepala putik bunga lalu turun ke tangkai putik untuk bergabung dengan bakal biji.

 

Dasar genetis dari inkompatibilitas sendiri pada tumbuhan :

Di dalam kelompok gen dari suatu populasi tanaman terdapat lusinan alel dari gen s. Apabila suatu butir pollen mempunyai sebuah alel yang berpasangan dengan sebuah alel dari suatu stigma  tempat polen itu jatuh, maka tabung polen tidak dapat tumbuh.

  1. Pada persilangan ini pollennya berasal dari suatu tanaman dengan genotif s3 s4 (segregesi) selama meiosis menghasilkan setengah pollen haploid mempunyai alel s3 dan setengahnya lagi mempunyai alel s4. Alel dari pollen tidak berpasangan dengan alel dari stigma dan pollen tersebut berkecambah (membentuk tabung pollen yang dapat memandu sperma ke ovulum ke dalam  ovarium yang terdapat di dasar pistillum dan carpellum
  2. Pada persilangan ini apabila setengah dari butir pollen mempunyai sebuah alel s1 yang berpasangan dengan sebuah alel s1 dari stigma, maka butir pollen tersebut gagal untuk berkecambah
  3. Pada persilangan ini, keseluruhan butir pollen mempunyai alel s1 dan s2 yang berpasangan dengan alel s1 dan s2 dari stigma, maka tidak ada satupun pollen yang dapat berkecambah atau semua pollen gagal berkecambah.

 

 

àPENYERBUKAN DAN PEMBUAHAN

 

 

POLLINASI (PENYERBUKAN)

  • Merupakan proses menempelna pollen pada stigma
  • Ada yang menggunakan beberapa perantara eperti angin dan serangga

àFERTILISASI GANDA ( PEMBUAHAN)

  • Pollen jatuh ke stigma yag berkecambah menjadi tabung pollen yang akan menuju ke ovulum dalam ovarium melalui stylus
  • Sel generatif yang haploid membelah secara mitosis menjadi dua sel sperma yang haploid
  • Terjadi fertilisasi ganda yaitu :
  1. Satu sel sperma yang haploid memfertilisasi sel telur yang haploid menjadi zigot yang diploid kemudian berkembang menjadi embrio yang diploid
  2. Satu sel sperma lainnya yang haploid menyatu dengan dua inti polar yang masing-masing haploid menjadi endospern yang triploid (3n)

 

 

àPERTUMBUHAN TABUNG POLLEN DAN FERTILISASI GANDA

Setelah sebuah butir pollen dibawa oleh angin atau seekor binatang lainnya ke sebuah stigma, maka sebuah tabung pollen (buluh serbuk ) yang panjang mulai tumbuh ke bawah, di dalam stilus menuju ke ovarium. Tabung pollen tersebut mengeluarkan dua buah sel sperma ke dalam kandungan embrio dari sebuah ovulum. Salah satu sperma memfertilisasi sel telur, membentuk zigot yang diploid, sel sperma yang satunya lagi melebur dengan dua inti polar dari sel kandung lembaga yang biasanya berukuran besar, membentuk sel triploid yang akan berkembang menjadi jaringan nutrisi yang disebut endosperm.

àPROSES PENYERBUKAN DAN PEMBUAHAN
Butir serbuk/serbuk sari Þ menempel pada kepala putik Þ membentuk buluh serbuk (2 inti, inti vegetatif dan inti generatif) berjalan ke arah mikropil (pintu kandung lembaga) Þ inti generatif membelah Þ 2 inti sperma Þ sampai di mikropil, inti vegetatif mati Þ satu inti sperma membuahi sel telur Þ embrio. Satu inti sperma lain membuahi inti kandung lembaga Þ endosperma (makanan cadangan bagi embrio).
Karena pembuahannya berlangsung dua kali maka pembuahan pada Angiospermae disebut pembuahan ganda.

Embrio pada tumbuhan berbiji tertentu dapat terbentuk karena beberapa sebab. yaitu :
1. Melalui peleburan sperma dan ovum (amfimiksis)
2. Tidak melalui peleburan sperma dan ovum (apomiksis), yang dapat dibedakan atas:
a. Apogami :
embrio yang terbentuk berasal dari kandung lembaga. Misalnya : dari sinergid dan antipoda.
b. Partenogenesis :
embrio terbentuk dari sel telur yang tidak dibuahi.
c. Embrio adventif :
merupakan embrio yang terbentuk dari sel nuselus, yaitu bagian selain kandung lembaga.

Apomiksis dan amfimiksis dapat terjadi bersamaan, maka akan terbentuk lebih dari satu embrio dalam satu biji, disebut poliembrioni. Peristiwa ini sering dijumpai pada nangka, jeruk dan mangga.

 

àPerkembangan embrio tumbuhan dicotyledoneae :

Zygot membelah ke arah transversal, menjadi sel basal dan sel terminal. Sel basal membelah terus ke arah transversal, menjadi  suspensor, yang berfungsi sebagai transfer nutrien ke embrio dari tanaman induknya. Sel terminal membelah beberapa kali menjadi pro embrio, yang menempel pada suspensor. Pada proembrio terdapat meristem primer berupa protoderm bakal epidermis, meristem dasar bakal parenkim dan prokambium bakal jaringan pembuluh. Proemrbrio berkemabang menjadi embrio yang terdiri dari : dua buah kotiledon yang mengapit sebuah ujung pucuk embrio (plumulae), sebuah ujung akar embrio (radicula), makanan cadangan (endosperm) dan suspensor yang kesemuanya dibungkus oleh kulitt biji (testa)

 

è BIJI

Struktur biji dicotyledoneae, terdiri dari :

  1. Dua buah kotiledon
  2. Batang embrio, yaitu bagian yang memanjang yang menempel pada kotiledon terdiri dari : hipokotil dan epikotil.
  3. Akar embrio
  4. Pucuk embrio
  5. Kulit biji yang dibentuk dari suatu bakal biji
  6. Selaput

Struktur biji monokotil, terdiri dari :

  1. Satu buah kotiledon yang disebut sctellum
  2. Embrio yang terdiri dari akar embrio dan pucuk embrio

à Perkecambahan biji dapat dibedakan menjadi 2 jenis sebagai berikut:
1. Perkecambahan diatas tanah ( epigeal )
Yaitu jika terjadi pembentangan ruas batang dibawah daun lembaga atau hipokotil sehingga mengakibatkan daun lembaga dan kotiledon terangkat kepermukaan tanah misalnya pada kacang hijau ( Phaseolus radiatus )
2. Perkecambahan dibawah permukaan tanah ( hipogeal )
Yaitu jika terjadi pembentangan ruas batang teratas ( epikotil ) sehingga daun lembaga ikut tertarik keatas tanah tetapi kotiledon tetap didalam tanah, misalnya pada jagung ( Zea mays)

 

àStruktur biji kacang, biji jarak dan biji jagung

  1. Biji kacang.

Kotiledon yang mendaging dari biji kacang merah, yang dikotildon yang menyimpan makanan cadangan yang telah diabsorpsi dari endosperm pada saat pembentukan biji

  1. Biji jarak

biji jarak mempunyai kotiledon yang tipis seperti membran yang akan mengabsorpsi makanan cadangan dari endosperm pada saat biji berkecambah

  1. Biji jagung

seperti biji monocotyledoneae leinnya, biji jagung hanya mempunyai satu kotiledon yang disebut skutelum. Bakal akar dibungkus oleh koleorhiza sedangkan bakal tunas dibungkus oleh koleoptil.

 

àPerkecambahan kacang merah dan kacang kapri

    1. Pada kacang merah, lenkungan berada di bawah kotiledon pada hipokotil, sehingga pelurusan lengkungan akan menarik kotiledon dari dalam tanah untuk muncul ke permukaan
    2. Sedangkan pada kacang kapri, lengkungan berada di atas kotiledon pada epikotil sehingga pada waktu terjadi pelurusan lengkungan kotiledon tetap berada di dalam tanah.

 

  1. REPRODUKSI VEGETATIF (ASEKSUAL)

1. Perkembang Biakan Tak Kawin Secara Alami / Vegetatif Alami

Perkembangbiakan secara alami adalah berkembang biaknya tumbuhan tanpa bantuan tangan manusia untuk terjadi pembuahan / anakan tanaman baru.

a. Umbi Lapis
Umbi lapis adalah tumbuhnya tunas pada sela-sela lapisan umbi. Contohnya seperti bawang merah.

b. Umbi Batang
Umbi batang adalah batang yang beralih fungsi sebagai tempat penimbunan makanan dengan calon tunas-tunas kecil yang berada di sekitarnya yang dapat tumbuh menjadi tanaman baru. Contoh seperti jagung dan ketela rambak.

C. Geragih
Geragih adalah batang yang menjalar secara terus-menerus di mana pada ruas batang dapat muncul tunas-tunas baru. Misalnya seperti tanaman rumput teki, arbei, kangkung, dan lain sebagainya.

d. Akar Tunggal
Akar tunggal adalah tunas yang muncul pada batang tumbuhan yang tumbuh secara mendatar di tanah. Contohnya seperti keladi, alang-alanga, dll.

e. Spora
Spora adalah cara tumbuhan paku, lumut dan jamur berkembang biak dengan membentuk spora tempat tunas baru akan muncul.

f. Tunas
Tunas adalah tumbuhan anakan yang muncul di samping tumbuhan induknya. COntohnya yakni seperti pohon pisang, bambu, tebu, dan lain sebagainya.

g. Tunas Adventif
Tunas adventif adalah tunas yang tumbuh pada bagian-bagian tertentu seperti pada akar, daun, dsb. Contoh tanaman bertunas adventif adalah seperti pohon cemara, kesemek, sukun, dll.

h. Hormegenium
Hormegenium adalah perkembangbiakan yang terjadi pada tumbuhan ganggang berbentuk benang dengan cara memutus benang yang ada. Pada benang yang terputus nantinya kana tumbuh individu baru.

i. Pembelahan Sel
Pembelahan sel adalah perkembangbiakan pada tumbuhan bersel satu.

 

2. Perkembang Biakan Tidak Kawin Buatan / Reproduksi Vegetatif Buatan

Perkembangbiakan secara buatan adalah berkembang biaknya tumbuhan dengan bantuan campur tangan manusia.

a. Metode Mencangkok / Cangkok
Mencangkok adalah suatu cara mengembangbiakkan tumbuhan dengan jalan menguliti batang yang ada lalu bungkus dengan tanah agar akarnya tumbuh. Jika akar sudah muncul akar yang kokoh, maka batang tersebut sudah bisa dipotong dan ditanam di tempat lain.

b. Merunduk / Menunduk
Merunduk adalah teknik berkembang biak tumbuh-tumbuhan dengan cara menundukkan batang tanaman ke tanah dengan harapan akan tumbuh akar. Setelah akar timbul, maka batang sudah bisa dipotong dan dibawa ke tempat lain.

c. Menyetek / Nyetek
Menyetek adalah perkembangbiak tumbuhan dengan jalan menanam batang tanaman agar tumbuh menjadi tanaman baru. Contohnya seperti singkong.

d. Menyambung / Mengenten
Mengenten adalah perkembang biakan buatan yang biasanya dilakukan pada tumbuhan sejenis buah-buahan atau ketela pohon demi mendapatkan kualitas buat yang baik.

e. kultur jaringan

merupakan teknik pemeliharaan jaringan atau bagian dari individu secara buatan (artifisial). Yang dimaksud secara buatan adalah dilakukan di luar individu yang bersangkutan. Karena itu teknik ini sering kali disebut kultur in vitro, sebagai lawan dari in vivo. Dikatakan in vitro (bahasa Latin, berarti “di dalam kaca”) karena jaringan dibiakkan di dalam tabung inkubasi atau cawan Petri dari kaca atau material tembus pandang lainnya.

PERTANYAAN

  1. Gambar atau buatlah bagan alur serta jelaskan garis besar siklus hidup tumbuhan sejak perkembangan bulir pollen dan kantung lembaga sampai menjadi sporofit dewasa yang menghasilkan buah
  2. Gambar dan jelaskan morfologi sebuah bunga yang lengkap dan sebut bagian-bagiannya secara lengkap
  3. Gambar atau buat bagan alur serta jelaskan perkembangan gametofit jantan dan gametofit betina sampai terbentuk sel sperma dan sel telur
  4. Gambar atau buat bagan alur serta jelaskan dasar genetis dari inkompatibilitas sendiri pada tumbuhan
  5. Gambar atau buat bagan alur serta jelaskan tentang pertumbuhan tabung pollen dan fertilisasi ganda
  6. Gambar atau buat bagan alur  serta jelaskan tentang perkembangan embrio tumbuhan dicotyledoneae
  7. Gambar serta jelaskan tentang perbedaan struktur biji kacang, biji jarak dan biji jagung
  8. Gambar atau buat bagan alur serta jelaskan tentang perbedaan antara perkecambahan kacang merah dan kacang kapri

 

JAWABAN

  1. Siklus hidup tumbuhan sejak perkembangan butir pollen dan kantung lembaga sampai menjadi sporofit dewasa yang menghasilkan buah :
  • Butir pollen berkembang di dalam kotak sari dari kepala ssari
  • Kandung embrio/gametofit betina berkembang di dalam ovulum dari ovarium
  • Pollinasi berlangsung saat butir polen hinggap di dalam stigma
  • Bulu pollen berkecambah membentuk tabbung pollen di sepanjang stillus lalu melalui mkrofil masuk ke dalam ovulum dari ovarium
  • Fertilisasi berlangsung saat salah satu sel spermanya membuahi sel telur di dalam kandug embrio yang kemudian mejadi zigot
  • Zigot berkembang menjadi embrio(sporofit) di dalam ovulum yang berkembang menjadi biiji
  • Ovarium berkembang menjadi buah yang mengandung biji
  • Biji berkembang menjadi kecambah sporofit, yang terus berkembang menjadi sporofit dewasa yang menghasilkan bunga
  1. Bagi
BAGIAN BUNGA FUNGSI
1. Kelopak (kalik) Melindungi kuncup bunga
2. Mahkota (korola) Menarik perhatian serangga
3. Benang sari (stamen) terdiri dari :

a. tangkai sari (filamen)
b. kepala sari (antera) terdiri atas 4 kantong sari

 

Sebagai penghasil gamet jantan, yaitu serbuk sari (pollen)
4. Putik (pistilus) terdiri atas :

a. tangkai putik (stilus)
b. kepala putik (stigma)
c. bakal buah (ovarium) di dalam bakal buah terdapat bakal biji (ovule)

 

Sebagai penghasil gamet betina

 

GAMBAR :

 

 

 

 

  • Pembentukan gametofit jantan

Gametofit jantan(butir pollen) berkembang di dalam kotak sari, tepatnya techa. Pada pembentukan gamet jantan, terjadi pembelahan meiosis dari mikrosporofit yang diploid atau 2n menjadi 4 buah mikrospora yang haploid(n). Masing- masing mikrospora yang haploid membelah secara mitosis menjadi satu sel generatif dan satu sel buluh/sel tabung. Sel buluh yang mengandung sel generatif berkembang menjadi tabung pollen. Sel generatif yang haploid membelah secara mitosis menjadi dua sel sperma yang haploid

 

Mikrospora (n)

BAGAN :

 

Mikrospora (n)

Mikrospora (n)

Mikrospora (n)

Sel generatif (n)

 

 

 

 

 

 

Sel generatif (n)

Sel generatif (n)

Sel generatif (n)

 

4 Sel buluh(n)

 

 

 

 

 

 

  • Pembentukan gametofit betina

Pada Angiospermae Gamet betina dibentuk di dalam bakal biji (ovule) atau kantung lembaga. Pada bagian ini terdapat sel induk megaspora (sel induk kantug lembaga) yang diploid. Sel ini akan membelah secara meiosis dan dari satu sel induk kantung lembaga membentuk 4 sel yang haploid. Tiga sel akan mereduksi dan lenyap tinggal satu yang berkembang. Selanjutnya, sel ini membelah secara mitosis 3 kali dan terbentuklah 8 sel. Dari sel yang berjumlah 8 ini, 3 sel akan bergerak menuju arah yang berlawanan dengan mikropil, 2 sel lainnya menjadi kandung tembaga sekunder, dan 3 sel terakhir menuju ke dekat mikropil. Dari 3 sel (yang menuju dekat mikropil) yang terakhir ini dua menjadi sinergid dan satu sel lagi menjadi sel telur. Dalam keadaan seperti ini kandung lembaga sudah masak dan siap untuk dibuahi. Putik yang sudah masak biasanya mengeluarkan cairan lengket pada ujungnya yang berfungsi sebagai tempat melekatnya serbuk sari.

 

  1. Dasar genetis dari inkompatibilitas sendiri pada tumbuhan :

Di dalam kelompok gen dari suatu populasi tanaman terdapat lusinan alel dari gen s. Apabila suatu butir pollen mempunyai sebuah alel yang berpasangan dengan sebuah alel dari suatu stigma  tempat polen itu jatuh, maka tabung polen tidak dapat tumbuh.

a)      Pada persilangan ini pollennya berasal dari suatu tanaman dengan genotif s3 s4 (segregesi) selama meiosis menghasilkan setengah pollen haploid mempunyai alel s3 dan setengahnya lagi mempunyai alel s4. Alel dari pollen tidak berpasangan dengan alel dari stigma dan pollen tersebut berkecambah (membentuk tabung pollen yang dapat memandu sperma ke ovulum ke dalam  ovarium yang terdapat di dasar pistillum dan carpellum

b)      Pada persilangan ini apabila setengah dari butir pollen mempunyai sebuah alel s1 yang berpasangan dengan sebuah alel s1 dari stigma, maka butir pollen tersebut gagal untuk berkecambah

c)       Pada persilangan ini, keseluruhan butir pollen mempunyai alel s1 dan s2 yang berpasangan dengan alel s1 dan s2 dari stigma, maka tidak ada satupun pollen yang dapat berkecambah atau semua pollen gagal berkecambah.

FERTILISASI GANDA

  • Pollen jatuh ke stigma yag berkecambah menjadi tabug ollen yang akan menuju ke ovulum dalam ovarium melalui stylus
  • Sel generatif yang haploid membelah secara mitosis menjadi dua sel sperma yang haploid
  • Terjadi fertilisasi ganda yaitu :

a)      Satu sel sperma yang haploid memfertilisasi sel telur yang haploid menjadi zigot yang diploid kemudian berkembang menjadi embrio yang diploid

b)      Satu sel sperma lainnya yang haploid menyatu dengan dua inti polar yang masing-masing haploid menjadi endospern yang trploid (3n)

PERTUMBUHAN TABUNG POLLEN DAN FERTILISASI GANDA

Setelah sebuah butir pollen dibawa oleh angin atau seekor binatang lainnya ke sebuah stigma, maka sebuah tabung pollen (buluh serbuk ) yang panjang mulai tumbuh ke bawah, di dalam stilus menuju ke ovarium. Tabung pollen tersebut mengeluarkan dua buah sel sperma ke dalam kandingan embrio dari sebuah ovulum. Salah satu sperma memfertilisasi sel telur, membentuk zigot yang diploid, sel sperma yang satunya lagi elebur dengan dua inti polar dari sel kandung lembaga yang biaasanya berukuran besar, membentuk sel triploid yang akan berkembang menjadi jaringan nutrisi yang disebut endosperm.

 

  1.  Perkembangan embrio tumbuhan dicotyledoneae :

Zygot membelah ke arah transversal, menjadi sel basal dan sel terminal. Sel basal membelah terus ke arah transversal, menjadi  suspensor, yang berfungsi sebagai transfer nutrien ke embrio dari tanaman induknya. Sel terminal membelah beberapa kali menjadi pro embrio, yang menempel pada suspensor. Pada proembrio terdapat meristem primer berupa protoderm bakal epidermis, meristem dasar bakal parenkim dan prokambium bakal jaringan pembuluh. Proemrbrio berkemabang menjadi embrio yang terdiri dari : dua buah kotiledon yang mengapit sebuah ujung pucuk embrio (plumulae), sebuah ujung akar embrio (radicula), makanan cadangan (endosperm) dan suspensor yang kesemuanya dibungkus oleh kulitt biji (testa)

 

 

 

 

  1. perbedaan struktur biji kacang, biji jarak dan biji jagung

ü  biji kacang.

Kotiledon yang mendaging dari biji kacang merah, yang dikotildon yang menyimpan makanan cadangan yang telah diabsorpsi dari endosperm pada saat pembentukan biji

ü  biji jarak

biji jarak mempunyai kotiledon yang tipis seperti membran yang akan mengabsorpsi makanan cadangan dari endosperm pada saat biji berkecambah

ü  biji jagung

seperti biji monocotyledoneae leinnya, biji jaung hanya mempunyai satu kotiledon yang disebut skutelum. Bakal akar dibungkus oleh koleorhiza sedangkan bakal tunas dibungkus oleh koleoptil.

 

  1. perbedaan antara perkecambahan kacang merah dan kacang kapri
    1. pada kacang merah, lenkungan berada di bawah kotiledon pada hipokotil, sehingga pelurusan lengkungan akan menarik kotiledon dari dalam tanah untuk muncul ke permukaan
    2. sedangkan pada kacang kapri, lengkungan berada di atas kotiledon pada epikotil sehingga pada waktu terjadi pelurusan lengkungan kotiledon tetap berada di dalam tanah.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KUMPULAN GAMBAR

1)

 

2)

 

3)

  • Gamet betina

 

 

4)

 

 

5)

 

 

6)

 

 

 

 

7)

 

 

8)

 

Biji

  1. A.    DEFINISI BIJI

Biji merupakan organa reproduktiva pada chormophyta

ü  Ovulum yang telah matang tumbuh membesar

ü  Berisikan sebuah embrio

ü  Dengan atau tanpa endosperm

ü  Keseluruhannya terbentuk oleh spermodermis

ü  Tebentuk dari bakal biji, hasil dari fertilisasi

ü  Terletak dalam bakal buah.

ü  Merupakan alat reproduksi generatif

ü  Bagian dalam terdapat embrio atau calon individu baru.

Biji merupakan struktur yang efisien untuk perkembangbiakan dan perbanyakan. Biji berasal dari bakal biji yang berkembang setelah mengalami pembuahan. Fungsi biji yaitu untuk menyimpan cadangan makanan dan merupakan alat pemencaran tumbuhan.

 

Macam tipe bakal biji, yaitu :

  • orthotropous bila mikropil terletak di bagian atas, sedangkan hilumnya di bagian bawah
  • amphitropous, yaitu bakal biji yang tangkai bijinya membengkok sehingga ujung bakal biji dan tangkai dasarnya berdekatan satu sama lain.
  • Anatropous, yaitu bakal biji yang mempunyai mikropil membengkok sekitar 180o.
  • campylotropous, yaitu bakal biji yang membengkok 90o sehingga tali pusar tampak melekat pada bagian samping bakal biji.

Bentuk  biji bermacam-macam, misalnya menyudut, ginjal, bulat, memanjang, bulat telur dan lain-lain. Bentuk biji yang unik dijumpai pada genjer yang mempunyai biji, seperti ladam, dan senggani yang mempunyai bentuk biji, seperti rumah siput.

Permukaan kulit luar biji bermacam-macam, ada yang halus, kasar, berkutil, berduri dan sebagainya. Ini dapat dijumpai pada tumbuh-tumbuhan yang tergolong gulma.

Bagian-bagian biji terdiri atas kulit biji, inti biji, dan tali pusar. Kulit biji pada tumbuhan ada yang terdiri atas dua lapis, ada juga yang tiga lapis. Inti biji terdiri atas embrio dan cadangan makanan. Tali pusar merupakan bagian yang menghubungkan biji dengan plasenta.  Pada kulit biji dapat dijumpai bagian-bagian, seperti sayap, bulu, salut biji, pusar biji, liang biji, berkas pembuluh pengangkut, tulang biji, carunle, dan strophiole.

 

  1. B.    BAGIAN-BAGIAN BIJI

                            

ü  Funiculus (tangkai biji)

Merupakan tangkai yang melekatkan biji pada plancenta ( papan biji) yang ada pada dinding ovarium. Disebut juga tali pusat.

 

ü  Spermodermis

Merupakan kulit yang melindungi/membungkus keseluruhan isi biji dan merupakan kulit pelindung yang terluar. Pada Gymnospremae terdiri dari 3 lapisan yaitu luar (lapisanyang tebal), tengah (lapisan yang keras)  dan dalam (lapisanyang tipis). Ex : Gnetum gnemon, Cycas rumphii. Pada Angiospermae terdiri dari 2 lapisan yaitu testa (lapisan yang tipis dan keras) dan tegmen (lapisan yang tipis seperti selaput). Ex : Manggifera indica, Arachis hypogea.

 

Alat alat tambahan pada spermodermis diantaranya :

  • Ala (sayap)

Berfungsi untuk memudahkan biji disebarkan oleh angin

  • Coma (bulu)

Memudahkan biji disebarkan oleh angin, memudahkan biji mendapatkan air, merupakan penonjolan berupa rambut halus dari sel-sel.

  • Arillus (selimut biji)

Merupakan tempat cadangan makanan

  • Arillodium (selimut/selaput biji palsu)

Merupakan tempat cadangan makanan..

  • Hillus (hillum=pusat biji)

Merupakan tempat melekatnya funiculus pada spermodermis

  • Micophyl (lubang biji)

Merupakan tempat gas/zat bekas jalannya masuk buluh tepung sari ke dalam ovulum waktu fertilisasi

  • Caruncula

Merupakan pinggiran microphil yangg berkembang membesar dan menonjol keluar dari spermodermis.

  • Chalaza

Merupakan berkas-berkas pembuluh yang terletak pada pertemuan integumentum dengan pangkal nucellus. Contoh biji anggur

  • Raphe (tulang biji)

Merupakan terusan funiculus pada biji. Contohnya biji jarak.

ü  Nucleus seminis (inti biji/isi biji), merupakan bagian biji yang terdalam yang terdiri dari : embrio (lembaga) yang akan dapat menjadi akar lembaga (radikula), kotiledon (daun lembaga) dan pucuk lembaga (plumulae).  Selain itu terdapat pula  endosperm (putih lembaga/cadangan makanan). Pada Golongan Leguminoceae, endospermnya berada dalam daun .

 

  1. C.     AMPHIMIXIS DAN APOMIXIS
  1. Amphimixis

biji : sperma + ovum􀃆 zigot (2n)􀃆 Fertilisasi

  1. Apomixis

– tanpa fertilisasi

-Macam-macam apomixis :

1. Partenogenesis :

– embrio dari biji berasal dari ovum haploid

Steril, partenogenesis haploid. Contoh : Leunca(Leucaena glauca)

– Ovum : diploid, partenogenesis diploid. Contoh : Taraxacum, Alchemilla.

2. Apogami : embrio dari biji berasal dari sel

-haploid, sel synergia, sel antipoda,steril.Contoh : Lilium sp

 

 

  1. D.    DEFINISI PLANTULA

Plantula (kecambah) adalah tanaman yang masih muda, yang tumbuh langsung dari biji. Plantula sudah memiliki organ utama yaitu akar, batang dan daun. Selama proses perkecambahan embrio dalam biji mengunakan zat-zat makanan yang ada dalam jaringan cadangan makanan. Dalam proses perkecambahan berlangsung tahapan : imbibisi, perombakan cadangan makanan, translokasi, asimilasi, respirasi dan pertumbuhan.

Perkecambahan ditandai dengan munculnya plantula ( tanaman kecil dai dalam biji ), prosesnya melibatkan proses fisika dan kimia yaitu :
1. Proses Fisika.
Proses perkecambahan diawali dengan peristiwa imbibisi yaitu biji menyerap air akibat dari potensial air rendah pada biji yang kering
2. Proses Kimia
Dengan masuknya air, biji mengembang dan kulit biji akan pecah. Air yang masuk mengaktifkan embrio untuk melepaskan hormon giberelin ( GA ). Hormon ini mendorong aleuron ( lapisan tipis bagian luar endosperma) untuk mensintesis dan mengeluarkan enzim. Enzim ini bekerja menghidrolisis cadangan makanan yang terdapat dalan kotiledon. Proses ini menghasilkan molekul yang larut dalam air misalnya enzim amilase menghidrolisis pati dalam endosperma menjadi gula. Selanjutnya gula dan senyawa lainnya diserap dari endosperma dan kotiledon selama pertumbuhan embrio menjadi bibit tanaman.

Perkecambahan biji dapat dibedakan menjadi 2 jenis sebagai berikut:
1. Perkecambahan diatas tanah ( epigeal )
Yaitu jika terjadi pembentangan ruas batang dibawah daun lembaga atau hipokotil sehingga mengakibatkan daun lembaga dan kotiledon terangkat kepermukaan tanah misalnya pada kacang hijau ( Phaseolus radiatus )
2. Perkecambahan dibawah permukaan tanah ( hipogeal )
Yaitu jika terjadi pembentangan ruas batang teratas ( epikotil ) sehingga daun lembaga ikut tertarik keatas tanah tetapi kotiledon tetap didalam tanah, misalnya pada jagung ( Zea mays)

Macam-Macam Pertumbuhan Pada Tumbuhan
1. Pertumbuhan primer
adalah pertumbuhan yang memanjang baik yang terjadi pada ujung akar maupun ujung batang. Pertumbuhan primer dapat diukur secara kuantitatif yaitu dengan menggunakan alat auksanometer . Pertumbuhan primer pada ujung akar dan ujung batang dapat dibedakan menjadi 3 daerah yaitu:
Daerah pembelahan sel, terdapat di bagian ujung akar. Sel-sel di daerah ini aktif membelah (bersifat meristematik)Ø
Ø Daerah perpanjangan sel, terletak di belakang daerah pembelahan. Sel-sel di daerah inimemiliki kemampuan untuk membesar dan memanjang.
Ø Daerah diferensiasi sel, merupakan daerah yang sel-selnya berdiferensiasi menjadi sel-sel yang mempunyai fungsi dan struktur khusus.

2. Pertumbuhan sekunder adalah pertumbuhan yang dapat menambah diameter batang. Pertumbuhan sekunder merupakan aktivitas sel-sel meristem sekunder yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan ini dijumpai pada tumbuhan dikotil.

  1. E.     TAHAPAN PROSES PERKECAMBAHAN

Prosesnya melibatkan proses fisika dan kimia yaitu :
1. Proses Fisika.
Proses perkecambahan diawali dengan peristiwa imbibisi yaitu biji menyerap air akibat dari potensial air rendah pada biji yang kering
2. Proses Kimia
Dengan masuknya air, biji mengembang dan kulit biji akan pecah. Air yang masuk mengaktifkan embrio untuk melepaskan hormon giberelin ( GA ). Hormon ini mendorong aleuron ( lapisan tipis bagian luar endosperma) untuk mensintesis dan mengeluarkan enzim. Enzim ini bekerja menghidrolisis cadangan makanan yang terdapat dalan kotiledon. Proses ini menghasilkan molekul yang larut dalam air misalnya enzim amilase menghidrolisis pati dalam endosperma menjadi gula. Selanjutnya gula dan senyawa lainnya diserap dari endosperma dan kotiledon selama pertumbuhan embrio menjadi bibit tanaman.

àPerkembangan bij berhubungan dengan aspek kimiawi. Proses tersebut meliputi beberapa tahapan, antara lain imbibisi, sekresi hormon dan enzim, hidrolisis cadangan makanan, pengiriman bahan makanan terlarut dan hormone ke daerah titik tumbuh atau daerah lainnya, serta asimilasi (fotosintetis).

Proses penyerapan cairan pada biji (imbibisi) terjadi melalui mikropil. Air yang masuk kedalam kotiledon membengkak. Pembengkakan tersebut pada akhirnya menyebabkan pecahnya testa. Awal perkembangan disahului aktifnya enzim hidrolase (protease, lipase, dan karbohidrase) dan hormone pada kotiledon atau endosperma oleh adanya air. Enzim protease segera bekerja mengubah molekul protein menjadi asam amino. Asam amino digunakan untuk membuat molekul protein baru bagi membrane sel dan sitoplasma. Timbunan pati di uraikan menjadi maltosa kemudian menjadi glukosa. Sebagian glukosa akan diubah menjadi selulosa, yaitu bahan untuk membuat dinding sel bagi sel-sel yang baru. Bahan makanan terlarut berupa maltosa dan asam amino akan berdifusi ke embrio.
Semua proses tersebut memerlukan energi. Biji memperoleh energi melalui pemecahan glukosa saat proses respirasi. Pemecahan glukosa yang berasal dari timbunan pati menyebabkan biji kehilangan bobotnya. Setelah beberapa hari, plumula tumbuh di atas permukaan tanah. Daun pertama membuka dan mulai melakukan fotosintesis.

àPerkecambahan diawali dengan penyerapan air dari lingkungan sekitar biji, baik tanah, udara, maupun media lainnya. Perubahan yang teramati adalah membesarnya ukuran biji yang disebut tahap imbibisi. Biji menyerap air dari lingkungan sekelilingnya, baik dari tanah maupun udara (dalam bentuk embun atau uap air. Efek yang terjadi adalah membesarnya ukuran biji karena sel-sel embrio membesar) dan biji melunak. Proses ini murni fisik.

Kehadiran air di dalam sel mengaktifkan sejumlah hormon perkecambahan awal. Fitohormon asam absisat menurun kadarnya, sementara giberelin meningkat. Selain itu masuknya air pada biji juga menyebabkan enzim aktif bekerja. Bekerjanya enzim merupakan proses kimia. Enzim amilase bekerja memecah tepung menjadi maltosa, selanjutnya maltosa dihidrolisis oleh maltase menjadi glukosa. Protein juga dipecah menjadi asam – asam amino. Senyawa glukosa masuk ke dalam proses metabolisme dan dipecah menjadi energi dan senyawa karbohidrat yang menyusun struktur tubuh Asam – asam amino dirangkaikan menjadi protein yang berfungsi menyusun struktur sel dan enzim – enzim baru. Asam – asam lemak terutama dipakai untuk menyusun membran sel.

Berdasarkan kajian ekspresi gen pada tumbuhan model Arabidopsis thaliana diketahui bahwa pada perkecambahan lokus-lokus yang mengatur pemasakan embrio, seperti ABSCISIC ACID INSENSITIVE 3 (ABI3), FUSCA 3 (FUS3), dan LEAFY COTYLEDON 1 (LEC1) menurun perannya (downregulated) dan sebaliknya lokus-lokus yang mendorong perkecambahan meningkat perannya (upregulated), seperti GIBBERELIC ACID 1 (GA1), GA2, GA3, GAI, ERA1, PKL, SPY, dan SLY. Diketahui pula bahwa dalam proses perkecambahan yang normal sekelompok faktor transkripsi yang mengatur auksin (disebut Auxin Response Factors, ARFs) diredam oleh miRNA.

Perubahan pengendalian ini merangsang pembelahan sel di bagian yang aktif melakukan mitosis, seperti di bagian ujung radikula. Akibatnya ukuran radikula makin besar dan kulit atau cangkang biji terdesak dari dalam, yang pada akhirnya pecah. Pada tahap ini diperlukan prasyarat bahwa cangkang biji cukup lunak bagi embrio untuk dipecah.

 

  1. F.     FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP PERKECAMBAHAN

ü  FAKTOR EKSTERN

Faktor eksternal adalah hal-hal yang terdapat diluar tanaman yang berpengaruh pada tanaman itu baik secara langsung maupun tidak langsung, yang termasuk faktor eksternal adalah :

  1. Nutrisi
    Unsur yang diperlukan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro, sedangkan unsur yang diperlukan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro. Kekurangan dan kelebihan salah satu unsur baik unsur makro maupun unsur mikro dapat menyebabkan terganggunya proses metabolisme. Berikut adalah tabel unsur makro dan mikro serta gejala defisiensi unsur tersebut :

    Unsur Bentuk Molekul Kepentingan bagi Tumbuhan Gejala defisiensi
    Unsur Makro :

  • Karbon CO2 Molekul molekul organik dalam sel tumbuhan
  • Oksigen H2O , O2 Molekul organik dan anorganik dalam sel
  • Nitrogen NO3, NH4- Pembentuk protein dan asam nukleat, hormon, koenzim Daun pucat,klorosis, pertumbuhan terhenti.
  • Kalium K+ Kofaktor fungsional dalam sintesa protein, osmosis, keseimbangan ion dalam sel Klorosis, pinggir daun coklat, akar dan batang kerdil/ lemah
  • Kalsium Ca++ Sintesis dinding sel, kofaktor enzim, perbaikan struktur membran Menghambat pertumbuhan di daerah meristem
  • Magnesium Mg++ Bagian dari molekul klorofil, berfungsi pada sintesis protein, berlaku sebagai kofaktor enzim. Klorosisi pada daun tua,terdapat bercak merah atau ungu
  • Fosfor HPO4- ; H2PO4- Bagian dari asam nukleat dan fosfolipid, ATP dan beberapa koenzim Menghambat pertumbuhan, daun tua berwarna hijau tua
  • Sulfur ( belerang ) SO4- Bagian dari jenis-jenis protein, koenzim Klorosis dan daun kuning

Unsur Mikro

  • Klorin Cl- Keseimbangan tekanan osmotik sel, reaksi fotosintesis Tanaman layu, menghambat pertumbuhan akar, produksi buah kurang , klorosis
  • Besi Fe3+ ; Fe2+ Bagian dari enzim penting ( sitokrom ), sintesis klorofil Daun muda klorosis, batang pendek dan ramping
  • Boron H2BO3 Berguna bagi transportasi karbohidrat dan sintesis asam nukleat Meristem apikal batang dan akar mati, daun menggulung
  • Mangan Mn++ Enzim dalam siklus Krebs, pembebasan Oksigen pada Fotosintesis Klorosis
  • Seng Zn++ Aktif dalam pembentukkan klorofil, mengaktifkan beberapa enzim Ukuran daun mengecil, klorosis, pemendekkan internodus.
  • Tembaga Cu+ ; Cu++ Kofaktor enzim, diperlukan dalam transpor elektron fotosintesis Daun hijau tua, ujungnya kering, menggulung
  • Molybdenum Mo4- Fiksasi Nitrogen Klorosis, daun menggulung, daun muda mati

 

  1.  Cahaya
    Cahaya merupakan syarat mutlak agar terjadi fotosintesis. Fotosintesis menghasilkan makanan , jika tidak ada cahaya tumbuhan tidak mendapatkan makanan. Akibatnya pertumbuhan dan perkembangannya akan terganggu. Terdapat gejala yang menarik tentang pengaruh cahaya terhadap perkecambahan dan pertumbuhan kecambah. Kecambah yang tumbuh ditempat gelap menunjukkan pertumbuhan yang cepat dengan batang yang lebih panjang, tetapi batangnya ramping dan daunnya tidak lebar serta pucat. Pertumbuhan yang cepat dalam keadaan gelap disebut Etiolasi. Sedangkan kecambah yang tumbuh ditempat terang tumbuh lebih lambat namun memiliki daun yang lebih hijau, lebar, serta batangnya yang lebih kokoh.
    Pertumbuhan juga dipengaruhi oleh panjang gelombang cahaya. Hal ini dibuktikan oleh Hendricks dan Bortwick pada tahun 1954 . Hasil penelitiannya adalah bahwa cahaya yang berpengaruh terhadap pertumbuhan adalah spektrum merah ( 660 nm ). Adapun percobaan pada spektrum infra merah ( 730 nm ) memberikan hasil yang berlawanan dengan spektrum merah.

Selain dipengaruhi panjang gelombang cahaya, pertumbuhan terutama pembungaan juga dipengaruhi oleh lamanya penyinaran. Fenomena terpengaruhnya pertumbuhan oleh lamanya penyinaran dinamakan Fotoperiodisme. Gejala ini mencolok pada tumbuhan yang hidup didaerah empat musim.
Pembungaan pada tumbuhan berhubungan dengan periode kritisnya. Periode kritis kelompok tumbuhan berbeda-beda. Periode kritis tumbuhan berhari pendek ada pada jam ke 15 ½ , sedangkan periode kritis tumbuhan berhari panjang ada pada jamke 11.

Berdasarkan lamanya penyinaran , tumbuhan dibedakan menjadi 3 macam :
1. Tumbuhan berhari pendek ( short-day plant )
Yaitu tumbuhan yang akan berbunga pada musim dimana siang harinya lebih pendek daripada periode kritisnya ( misalnya pada musim gugur ), contoh tumbuhan berhari pendek adalah Dahlia, Strawberi, bunga Krisan dan aster.
2. Tumbuhan berhari panjang ( long-day plant )
Yaitu tumbuhan yang akan berbunga pada musim dimana siang harinya lebih panjang daripada periode kritisnya ( misalnya musim semi ) contoh tumbuhan berhari panjang adalah kentang dan gandum.
3. Tumbuhan netral ( neutral –day plant )
Yaitu tumbuhan yang masa pembungaannya tidak bergantung pada lamanya penyinaran contoh pada bunga matahari dan mawar

Substansi yang bereaksi terhadap spektrum cahaya adalah fitokrom, suatu pigmen protein berberat molekul 120.000. Fitokrom akan aktif jika terkena cahaya berspektrum merah dan tidak aktif jika terkena cahaya berspektrum cahaya infra merah. Fitokrom juga akan mengontrol pertumbuhan dan perkembangan kloroplas, sintesis klorofil, pembentukkan hormon dan pengaturan posisi daun terhadap sinar matahari.

  1. Temperatur
    Temperatur sangat berpengaruh terhadap laju metabolisme, termasuk fotosintesis, respirasi dan transpirasi. Karena metabolisme tergantung pada enzim sedangkan temperatur sangat berpengaruh pada kerja enzim maka jika temperatur terlalu tinggi enzim akan rusak ( mengalami denaturasi ) sehingga metabolisme tidak berlangsung. Jika temperatur terlalu rendah, maka enzim menjadi tidak aktif sehingga proses metabolisme berjalan lambat atau berhenti. Oleh Karena itu tumbuhan memerlukan temperatur yang optimal. Temperatur optimum setiap tumbuhan berbeda-beda, secara umum berkisar 10 – 38 derajat Celsius. Jika tumbuhan berada diatas atau dibawah suhu optimumnya maka metabolismenya akan terganggu dan dapat menyebabkan kematian.

 

  1. Air dan Mineral berpengaruh pada pertumbuhan tajuk 2 akar. Diferensiasi salah satu unsur hara atau lebih akan menghambat atau menyebabkan pertumbuhan tak normal.
  1. Kelembaban / Kelembapan Udara : Kadar air dalam udara dapat mempengaruhi pertumbuhan serta perkembangan tumbuhan. Tempat yang lembab menguntungkan bagi tumbuhan di mana tumbuhan dapat mendapatkan air lebih mudah serta berkurangnya penguapan yang akan berdampak pada pembentukan sel yang lebih cepat.

 

ü  FAKTOR INTERN

Faktor internal merupakan hal-hal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan baik secara langsung maupun tak langsung yang berasal dari dalam tumbuhan. Faktor ini terdiri atas faktor intrasel dan inter sel
Faktor intrasel merupakan faktor keturunan
yang dikendalikan secara genetis. Semua sifat tumbuhan yang tampak ( fenotip ) dipengaruhi faktor ini. Sedangkan faktor intersel berupa hormon. Hormon dapat mengendalikan arah dan kecepatan pertumbuhan seperti kapan menghasilkan bunga dan kapan daun gugur. Beberapa jenis hormon yang mempengaruhi pertumbuhan antara lain :

a.  Auksin adalah senyawa asam indol asetat (IAA) yang dihasilkan di ujung meristem apikal (ujung akar dan batang). F.W. Went (1928) pertama kali menemukan auksin pada ujung koleoptil kecambah gandum Avena sativa. Berfungsi membantu perkecambahan dan dominasi apical

Jika terkena cahaya matahari hormon auksin menjadi tidak aktif. Kondisi fisiologis ini mengakibatkan bagian yang tidak terkena cahaya matahari akan tumbuh lebih cepat daripada yang terkena cahaya matahari, sehingga tumbuhan akan membelok kearah sumber cahaya. Auksin yang diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan mempengaruhi pemanjangan, pembelahan, dan diferensiasi sel tumbuhan. Auksin yang dihasilkan diujung tanaman ( tunas apikal ) akan menghambat tumbuhnya tunas lateral atau tunas ketiak. Jika tunas apikal dipotong, maka tunas lateral akan menumbuhkan daun-daun . Peristiwa tersebut disebut dominansi apikal
Fungsi lain dari auksin adalah merangsang kambium untuk membentuk Xilem dan Floem, memelihara elastisitas dinding sel, membentuk dinding sel primer ( dinding sel yang pertama kali terbentuk pada sel tumbuhan ), menghambat rontoknya buah dan gugurnya daun serta mampu membantu proses partenokarpi ( pembuahan tanpa penyerbukan ).
Pemberian hormon auksin pada tumbuhan akan menyebabkan terjadinya pembentukkan buah tanpa biji , akar lateral dan serabut akar. Pembentukkan akar lateral dan serabut akar menyebabkan proses penyerapan air dan mineral dapat berjalan optimum.
Hormon auksin dapat disintesis di laboratorium antara lain Indol Asam Asetat (IAA). Dalam konsentrasi yang tinggi auksin dapat menghambat pertumbuhan , fenomena ini digunakan untuk membasmi gulma. Senyawa herbisida sejenis auksin antara lain 2,4 D (Dichlorophenoxyacetic Acid ) digunakan untuk membasmu gulma di sawah atau dipertanian monokultur tanaman monokotil lain. Pada masa perang Vietnam Amerika menggunakan campuran 2,4D dengan senyawa lain (agen oranye ) untukmerontokkan daun-daun di hutan Vietnam . Belakangan diketahui agen orannye menghasilkan zat dioksin penyebab kanker yang sangat berbahaya.

b.  Giberelin : Giberelin pertama kali diteliti pada tahun 1930 oleh E Kurosawa pada tanaman yang tumbuh abnormal yaitu tumbuh memanjang dan langsing sehingga mudah rebah. Ternyata tanaman tersebut diserang jamur Gibberella fujikuroi. Jamur ini menghasilkan hormon giberelin yang menyebabkan tanaman tumbuh memanjang pad ruas batang padi.Senyawa ini dihasilkan oleh jamur Giberella fujikuroi atau Fusarium moniliformae. Fungsi giberelin untuk pemanjangan tumbuhan dan berperan dalam partenokarpi

Giberelin juga merupakan hormon yang berfungsi sinergis dengan hormon auksin. Giberelin berpengaruh terhadap pekembangan dan perkecambahan biji. Giberelin akan merangsang pembentukan enzim amilase. Enzim tersebut berperan penting untuk memecah senyawa amilum yang terdapat pada endosperma ( cadangan makanan ) menjadi senyawa glukosa sebagai sumber energi pertumbuhan. Jika giberelin diberikan pada tumbuhan kerdil maka pertumbuhannya kan kembali normal. Gebereli juga berfungsi dalam proses pembentukan biji yaitu merangsang pembentukkan serbuk sari ( polen), memperbesar ukuran buah, merangsang pembentukkan bunga dan mengakhiri masa dormansi biji. Pada konsentrasi tinggi giberelin akan merangsang pembentukkan akar.

c.  Sitokinin

merupakan hormon yang berperan dalam pembelahan sel ( sitokinesis ) sedangkan fungsi lainnya adalah :
– merangsang pembentukkan akar dan batang dan menghambat dominansi apikal
– mengatur pertumbuhan daun dan pucuk
– memperbesar daun muda
– mengatur pembentukkan bunga dan buah
– menghambat proses penuaan dengan cara merangsang proses serta transportasi garam-garam mineral dan asam amino ke daun.
Sitokinin pertama kali diteliti oleh Carlos Miller dari laboratorium Folke Skoog University of Wisconsin, dalam percobaannya ia mencampurkan bahan yang mengandung nukleosida dari sperma ikan kedalam kultur tumbuhan. Ternyata hasilnya tumbuhan mengalami pertumbuhan yang cepat dan setelah diteliti lebih lanjut substansi tersebut mirip adenin dan dinamakan sitokinin.
Perbandingan jumlah sitokinin dan auksin mempengaruhi pertumbuhan, jika konsentrasi sitikinin lebih tinggi maka pembelahan sel terjadi di bagian pucuk, tetapi jika konsentrasi auksinnya lebih tinggi maka pembelahan selnya terjadi dimeristem akar. Sitokinin juga berfungsi untuk merangsang pembentukkan daun dan pucuk serta menghambat pengguguran daun, bunga dan buah.

d.  Gas etilen : Banyak ditemukan pada buah yang sudah tua.

Etilen berperan dalam proses pematangan buah dan kerontokkan daun. Jika konsentrasi hormon auksin dan giberelin rendah sedangkan etilen lebih tinggi maka pembentukan batang, akar dan bungan menjadi terhambat. Senyawa etilen pada tumbuhan ditemukan dalam fase gas. Kerjasama gas etilen dengan auksin akan mempercepat pembungaan

e.  Asam absiat

Penelitian hormon ini dilakukan pada tahun 1940 oleh peneliti Inggris dengan memberi ekstaks daun Birch ke dalam persemaian biji tanaman lain, ternyata biji sulit berkecambah. Tahun 1960 Davis dari University of California mengisolasi hormon ini dari buah kapas untuk mengetahui struktur kimianya . Asam absisat ditemukan pada umbi-umbian dan biji-bijian yang dorman. Hormon ini bersifat menghambat pertumbuhan dengan cara memperlambat kecepatan pembelahan dan pembesaran sel. Asam absiat berfungsi untuk :

–  Menghambat pembelahan dan pemanjangan sel.

–  Menunda pertumbuhan atau dormansi.

–  Merangsang penutupan mulut daun pada musim kering, sehingga mengurangi aktifitas transpirasi.

f.  Florigen : Hormon yang berfungsi untuk merangsang pembentukan bunga.

g.  Kalin : Hormon yang berfungsi merangsang organ tumbuhan. Hormon pertumbuhan organ, terdiri dari :

–  Rhizokalin : Hormon yang merangsang pembentukan akar, identik dengan vitamin B

– Kaulokalin : Hormon yang merangsang pembentukan batang

Filokalin : Hormon yang merangsang pembentukan daun

Antokalin : Hormon yang merangsang pembentukan bunga

h.  Asam traumalin atau kambium luka : Merangsang pembelahan sel di daerah luka sebagai mekanisme untuk menutupi luka.

2. faktor hereditas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PERTANYAAN

  1. Jelaskan apa yang disebut funikulus
  2. Jelaskan apa yang disebut arillus, berikan contohnya
  3. Jelaskan apa yang disebut spermodermis
  4. Sebutkan alat-alat tambahan yang sering terdapat pada biji
  5. Jelaskan apa yang disebut nukleus seminis
  6. Jelaskan apa yang disebut amphimixis dan apomixis
  7. Jelaskan tahapan-tahapan proses perkecambahan
  8. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi perkecambahan biji

 

JAWABAN

  1. Funikulus (tangkai biji)
  • Merupakan tangkai yang melekatkan biji pada placenta(papan biji) yang ada pada dinding ovarium. Funiculus disebut juga dengan tali pusat.

 

 

  1. Arillus atau selaput biji merupakan tempat cadangan makanan.
  • Funiculus tumbuh melebar, menyelimuti permukaan biji.
  • Berwarna dan berair
  • Mendaging, manis, berbau khas dan dapat dimakan. Contoh : durian, rambutan, lengkeng, dukuh, dll.
  • Mendaging kering. Contoh : pala.
  1. Spermodermis, merupakan kulit pelindung yang terluar. Pada Gymnospremae terdiri dari 3 lapisan yaitu luar (lapisan yang tebal), tengah (lapisan yang keras)  dan dalam (lapisanyang tipis). Ex : Gnetum gnemon, Cycas rumphii. Pada Angiospermae terdiri dari 2 lapisan yaitu testa (lapisan yang tipis dan keras) dan tegmen (lapisan yang tipis seperti selaput). Ex : Manggifera indica, Arachis hypogea.

 

  1. Alat tambahan yang terdapat pada biji yaitu :
  • Ala (sayap)

Berfungsi untuk memudahkan biji disebarkan oleh angin

  • Coma (bulu)

Memudahkan biji disebarkan oleh angin, memudahkan biji mendapatkan air, merupakan penonjolan berupa rambut halus dari sel-sel.

  • Arillus (selimut biji)

Merupakan tempat cadangan makanan

  • Arillodium (selimut/selaput biji palsu)

Merupakan tempat cadangan makanan..

  • Hillus (hillum=pusat biji)

Merupakan tempat melekatnya funiculus pada spermodermis dan merupakan bagian dari tali pusat yang sudah putus, sehingga meninggalkan bekasnya saja apabila biji sudah masak.

  • Micophyl (lubang biji)

Merupakan tempat gas/zat bekas jalannya masuk buluh tepung sari ke dalam ovulum waktu fertilisasi

  • Caruncula

Merupakan pinggiran microphil yangg berkembang membesar dan menonjol keluar dari spermodermis.

  • Chalaza

Merupakan berkas-berkas pembuluh yang terletak pada pertemuan integumentum dengan pangkal nucellus. Contoh biji anggur

  • Raphe (tulang biji)

Merupakan terusan funiculus pada biji. Contohnya biji jarak.

 

  1. Nucleus seminis adalah inti biji. Nucleus seminis terdiri dari embrio (lembaga) dan albumen (putih lembaga). Embrio terdiri dari radicula ( akar lembaga), cauliculus (batang lembaga) dan cotyledons ( daun lembaga). Sedangkan albumen terdiri terdiri dari endospermium (albumen dalam) dan perispermium (albumen luar)

 

  1. a. Amphimixis :

 

-biji : sperma + ovum􀃆 zigot (2n)􀃆 Fertilisasi

 

b. Apomixis

– tanpa fertilisasi

-Macam-macam apomixis :

1. Partenogenesis :

– embrio dari biji berasal dari ovum haploid Steril, partenogenesis haploid. Contoh : Leunca(Leucaena glauca)

– Ovum : diploid, partenogenesis diploid. Contoh : Taraxacum, Alchemilla.

 

2. Apogami : embrio dari biji berasal dari sel

-haploid, sel synergia, sel antipoda,steril.Contoh : Lilium sp

 

  1. Perkecambahan diawali dengan penyerapan air dari lingkungan sekitar biji, baik tanah, udara, maupun media lainnya. Perubahan yang teramati adalah membesarnya ukuran biji yang disebut tahap imbibisi. Biji menyerap air dari lingkungan sekelilingnya, baik dari tanah maupun udara (dalam bentuk embun atau uap air. Efek yang terjadi adalah membesarnya ukuran biji karena sel-sel embrio membesar) dan biji melunak. Proses ini murni fisik.

    Kehadiran air di dalam sel mengaktifkan sejumlah hormon perkecambahan awal. Fitohormon asam absisat menurun kadarnya, sementara giberelin meningkat. Selain itu masuknya air pada biji juga menyebabkan enzim aktif bekerja. Bekerjanya enzim merupakan proses kimia. Enzim amilase bekerja memecah tepung menjadi maltosa, selanjutnya maltosa dihidrolisis oleh maltase menjadi glukosa. Protein juga dipecah menjadi asam – asam amino. Senyawa glukosa masuk ke dalam proses metabolisme dan dipecah menjadi energi dan senyawa karbohidrat yang menyusun struktur tubuh Asam – asam amino dirangkaikan menjadi protein yang berfungsi menyusun struktur sel dan enzim – enzim baru. Asam – asam lemak terutama dipakai untuk menyusun membran sel.

    Berdasarkan kajian ekspresi gen pada tumbuhan model Arabidopsis thaliana diketahui bahwa pada perkecambahan lokus-lokus yang mengatur pemasakan embrio, seperti ABSCISIC ACID INSENSITIVE 3 (ABI3), FUSCA 3 (FUS3), dan LEAFY COTYLEDON 1 (LEC1) menurun perannya (downregulated) dan sebaliknya lokus-lokus yang mendorong perkecambahan meningkat perannya (upregulated), seperti GIBBERELIC ACID 1 (GA1), GA2, GA3, GAI, ERA1, PKL, SPY, dan SLY. Diketahui pula bahwa dalam proses perkecambahan yang normal sekelompok faktor transkripsi yang mengatur auksin (disebut Auxin Response Factors, ARFs) diredam oleh miRNA.

    Perubahan pengendalian ini merangsang pembelahan sel di bagian yang aktif melakukan mitosis, seperti di bagian ujung radikula. Akibatnya ukuran radikula makin besar dan kulit atau cangkang biji terdesak dari dalam, yang pada akhirnya pecah. Pada tahap ini diperlukan prasyarat bahwa cangkang biji cukup lunak bagi embrio untuk dipecah.

  2. Faktor-faktor yang berpengaruh dalam proses perkecambahan :

 

ü  FAKTOR EKSTERN

Faktor eksternal adalah hal-hal yang terdapat diluar tanaman yang berpengaruh pada tanaman itu baik secara langsung maupun tidak langsung, yang termasuk faktor eksternal adalah :

  1. 1.       Nutrisi
    Unsur yang diperlukan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro, sedangkan unsur yang diperlukan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro. Kekurangan dan kelebihan salah satu unsur baik unsur makro maupun unsur mikro dapat menyebabkan terganggunya proses metabolisme
  2. 2.        Cahaya

Terdapat gejala yang menarik tentang pengaruh cahaya terhadap perkecambahan dan pertumbuhan kecambah. Kecambah yang tumbuh ditempat gelap menunjukkan pertumbuhan yang cepat dengan batang yang lebih panjang, tetapi batangnya ramping dan daunnya tidak lebar serta pucat. Pertumbuhan yang cepat dalam keadaan gelap disebut Etiolasi. Sedangkan kecambah yang tumbuh ditempat terang tumbuh lebih lambat namun memiliki daun yang lebih hijau, lebar, serta batangnya yang lebih kokoh.

  1. 3.       Temperatur
    Temperatur sangat berpengaruh terhadap laju metabolisme, termasuk fotosintesis, respirasi dan transpirasi. Karena metabolisme tergantung pada enzim sedangkan temperatur sangat berpengaruh pada kerja enzim maka jika temperatur terlalu tinggi enzim akan rusak ( mengalami denaturasi ) sehingga metabolisme tidak berlangsung. Jika temperatur terlalu rendah, maka enzim menjadi tidak aktif sehingga proses metabolisme berjalan lambat atau berhenti. Oleh Karena itu tumbuhan memerlukan temperatur yang optimal. Temperatur optimum setiap tumbuhan berbeda-beda, secara umum berkisar 10 – 38 derajat Celsius. Jika tumbuhan berada diatas atau dibawah suhu optimumnya maka metabolismenya akan terganggu dan dapat menyebabkan kematian.
  2. 4.       Air dan Mineral berpengaruh pada pertumbuhan tajuk 2 akar. Diferensiasi salah satu unsur hara atau lebih akan menghambat atau menyebabkan pertumbuhan tak normal.
  3. 5.       Kelembaban / Kelembapan Udara : Kadar air dalam udara dapat mempengaruhi pertumbuhan serta perkembangan tumbuhan. Tempat yang lembab menguntungkan bagi tumbuhan di mana tumbuhan dapat mendapatkan air lebih mudah serta berkurangnya penguapan yang akan berdampak pada pembentukan sel yang lebih cepat.

 

ü  FAKTOR INTERN

Faktor internal merupakan hal-hal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan baik secara langsung maupun tak langsung yang berasal dari dalam tumbuhan. Faktor ini terdiri atas faktor intrasel dan inter sel
Faktor intrasel merupakan faktor keturunan yang dikendalikan secara genetis. Semua sifat tumbuhan yang tampak ( fenotip ) dipengaruhi faktor ini. Sedangkan faktor intersel berupa hormon. Hormon dapat mengendalikan arah dan kecepatan pertumbuhan seperti kapan menghasilkan bunga dan kapan daun gugur. Beberapa jenis hormon yang mempengaruhi pertumbuhan antara lain :

      1. Auksin

adalah senyawa asam indol asetat (IAA) yang dihasilkan di ujung meristem apikal (ujung akar dan batang). F.W. Went (1928) pertama kali menemukan auksin pada ujung koleoptil kecambah gandum Avena sativa. Berfungsi membantu perkecambahan dan dominasi apical

      1. Giberelin : Giberelin pertama kali diteliti pada tahun 1930 oleh E Kurosawa pada tanaman yang tumbuh abnormal yaitu tumbuh memanjang dan langsing sehingga mudah rebah.Senyawa ini dihasilkan oleh jamur Giberella fujikuroi atau Fusarium moniliformae. Fungsi giberelin untuk pemanjangan tumbuhan dan berperan dalam partenokarpi
      2.  Sitokinin : Pertama kali ditemukan pada tembakau. Hormon ini merangsang pembelahan sel.
      3. Gas etilen : Banyak ditemukan pada buah yang sudah tua.
      4. Asam absiat, berfungsi untuk :

–  Menghambat pembelahan dan pemanjangan sel.

–  Menunda pertumbuhan atau dormansi.

–  Merangsang penutupan mulut daun pada musim kering.

6. Florigen : Hormon yang berfungsi untuk merangsang pembentukan bunga.

7.  Kalin : Hormon yang berfungsi merangsang organ tumbuhan. Hormon pertumbuhan organ, terdiri dari :

–  Rhizokalin : Hormon yang merangsang pembentukan akar

– Kaulokalin : Hormon yang merangsang pembentukan batang

– Filokalin : Hormon yang merangsang pembentukan daun

– Antokalin : Hormon yang merangsang pembentukan bunga

8.   Asam traumalin atau kambium luka : Merangsang pembelahan sel di daerah luka sebagai mekanisme untuk menutupi luka.

Daun

DAUN

Daun (folium) termasuk ke dalam organa principalia. Daun merupakan salah satu organ tumbuhan yang tumbuh dari batang, umumnya berwarna hijau dan terutama berfungsi sebagai penangkap energi dari cahaya matahari melalui fotosintesis. Daun merupakan organ terpenting bagi tumbuhan dalam melangsungkan hidupnya karena tumbuhan adalah organisme autotrof obligat, ia harus memasok kebutuhan energinya sendiri melalui konversi energi cahaya menjadi energi kimia.  Fungsi daun yaitu sebagai tempat fotosintesis, respirasi dan transpirasi.

Sifat-sifat daun yaitu :

  • sudah terbentuk sejak tanaman berupa embrio à daun lembaga(foliocula=folionum)
  • pada tanaman dewasa, primordia daun : tumbuh secara acropetal, dibawah titik tubuh.
  • Berada diatas tanah
  • Berwarna hijau
  • Berbentuk lembaran-lembaran tipis
  • Berpermukaan luas, berlapiskan : kutikula/lilin/kersik/karbonat
  • Arah tumbuh : fototropisme posiif
  • Sewwaktu-waktu bisa luruh : daerah tropis=musm kemarau, daera subtropik=musim gugur

 

Macam daun :

  1. berdasarkan kelengkapan bagian-bagiannya :
  • Folium compeltum ( daun lengkap)

ü  Vagina(pelepah/ upih daun) : simpodium

ü  Petiolus(tangkai daun): longus, brevis, alatus

ü  Lamina ( lembaran tau helaian daun) contoh : musaparadisiaca, areca catechu( pinang), arenga pinata (aren)

 

  • Folium incompeltum ( daun tidak lengkap)

ü  Vagina dan lamina, contoh : zea mayes, sacharum oficinarum

ü  Petioulus dan lamina, umumnya demikian.

ü  Lamina, contoh ; rabhanus sativus

 

  1. berdasarkan susunannnya :
  • Folium simplex(daun tunggal)

ü  Tumbuh pada waktu berlainan

ü  Gugur pada waktu berlainann

ü  Bila gugur, ranting tetap tumbuh

ü  Pada ketiak daun tumbh kuncup ketiak

ü  Pada ujung ranting tumbuh kuncup ujung

  • Folium compositum ( daun majemuk)

ü  Tumbuh pada waktu bersamaan

ü  Gugur pada waktu bersamaan

ü  Bila gugur, tangkai daun bersamaan juga gugur

ü  Pada ketiak daun tidak tumbuh kuncup ketiak

ü  Pada ujung ranting tidak tumbuh kuncup ujung

 

Heterophylli merupakan gejala/peristiwa adanya kelainan bentuk daun pada satu tanaman. Jenis-jenis heterophylli yaitu :

ü  heterophylli karena jamur, contoh : artocarpus integra(nangka), nynphea nouchally (teratai kecil), lymocharis flapa(genjer)

ü  heterophylli karena metamorfosis, contoh : acasia auriculliformis(), muda:majemuk tunggal , tua:tumbuh daun majemuk berganda

ü  heterophylli biasa : anisophylli, contoh : platycerium biforma(paku tanduk rusa), salvinia natans(), drymoglossum piloselloides(picisan)

 

phyllotaksis susunan letak daun yang satu terhadap yang lainnya, pada suatu batang, cabang ataupun ranting. Jenis-jenis phyllotaksis

ü  folia sparsa( letak daun tersebar)

ü  folia di-sticha(letak daun berseling)

ü  folia opposita/dekussata(letak daun berhadapan)

ü  folia ferticillata (letak daun melingkar)

 

 

 

stomata berasal dari sel-sel epdermis yang telah berubah bentuk dan susunannya. Umumnya terdapat pada epidermis bawah.

Stomata terdiri dari 4 tipe :

  • amaryllidaseae : sel penutup berbentuk ginjal bila dilihat pada sayatan permukaan, sel penutup langsung dikelilingi sel-sel tetangga, dinding sel  penutup tidak sama tebal.
  • helleborus : sel penutup berbentuk ginjal bila dilihat pada sayatan permukaan, dinding selnya lebih banyak bagian yang tipis
  • gramineae : sel penutup berbentuk halter, dinding selnya menebal di bagian tengah dan bagian lainnya lebih tipis
  • mnium : sel penutup berbentuk ginjal,bagian dinding selnya lebih banyak yang menebal.

 

tricoma berasal dari sel epidermis yang mempunyai bentuk dan susunan yang bermacam-macam. Dinding selnya terdiri dari selulosa, ca-pektat. Kadang lignin, kutikula, karbonat/silikat. Bentuk tricoma :

  • uniseluler : rambut àkebanyakan daun
  • seperti daun, kecil dan sempità peridophyta
  • seperti sisik bercabang-cabang(durian)
  • bentuk bintang à waru
  • bentuk gelembung, merupakan alat eksesi/sekresià tembakau

 

mesofil daun merupakan jaringan yang terletak antara epidermis atas dan epidermis bawah. Pada tumbuhan dicotyledon : terdiri dari palisade dan sponsaàmerupakan parenkim asimilasiàklorenkim. Pada tumbuhan monocotyledon: terdiri dari sel-sel parenkim yang sama bentuk dan besarnyaà merupakan parenkim asimilasiàklorenkim

 

nervatur merupakan tulang daun yang mempunyai susunan tertentu pada lamina.

Jenis nervatur :

  • nervis difergentibus, nervatur yang tulang-tulang daunnya menyebar ke arah tepi(margo)
  • nervis confluen tibus, seluruh nervis lateris dan vena bersatu pada pangkal dan ujung daun.

 

struktur dan susunan daun yang mengalami adaptasi

 

a)berdasarkan jumlah air yang dibutuhkan :

  • hidrofit
  • xerofit
  • halofit

 

b)berdasarkan pengaruh intensitas cahaya :

  • daun cahaya
  • daun dibawah bayangan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PERTANYAAN

  1.  a) jelaskan sifat-sifat dan fungsi daun

b) sebutkan dan jelaskan macam-macam daun berdasarkan kelengkapan bagian-bagiannya dan susunan daunnya

  1. a) jelaskan apa yang disebut heterophylli !

b)sebutkan tiga macam heterophylli serta contoh-contoh tanamannya !

  1. a) apa yang disebut pilotaksis !

b) sebutkan jenis-jenis pilotaksis!

  1. jelaskan apa yang disebut : rumus daun, ortostis, bidang ortostis, sudut divergensi, satu siklus dan deret fibonaci
  2. a) apa yang disebut stomata ? sebutkan dan jelaskan empat tipe stomata!

b) apa yang disebut tricomata ? sebutkan bentuk-bentuk tricomata!

  1. a) apa yang disebut mesofil daun!

b) terdiri dari jaringan apa saja mesofil daun ?

  1. a) apa yang disebut nervatur ?

b) sebutkan dan jelaskan jenis-jenis nervatur!

  1. sebutkan struktur dan susunan daun yang mengalami adaptasi berdasarkan :

a)      jumlah air yang dibutuhkan

b)      pengaruh intensitas cahaya

 

 

 

JAWABAN

 

  1. a) sifat-sifat daun yaitu :
  • sudah terbentuk sejak tanaman berupa embrio à daun lembaga(foliocula=folionum)
  • pada tanaman dewasa, primordia daun : tumbuh secara acropetal, dibawah titik tubuh.
  • Berada diatas tanah
  • Berwarna hijau
  • Berbentuk lembaran-lembaran tipis
  • Berpermukaan luas, berlapiskan : kutikula/lilin/kersik/karbonat
  • Arah tumbuh : fototropisme posiif
  • Sewaktu-waktu bisa luruh : daerah tropis=musm kemarau, daerah subtropik= musim gugur

 

Fungsi daun yaitu sebagai tempat fotosintesis, respirasi dan transpirasi

 

c)      Macam daun berdasarkan kelengkapan bagian-bagiannya :

  • Folium compeltum ( daun lengkap)
  • Folium incompeltum ( daun tidak lengkap)

Macam daun berdasarkan susunannnya :

  • Folim simplex(daun tunggal)
  • Folium compositum ( daun majemuk)

 

  1. a)   heterophylli merupakan gejala/peristiwa adanya kelainan bentuk daun pada suatu tanaman

b)   jenis heterophylli yaitu :

ü  heterophylli karena jamur, contoh : artocarpus integra(nangka), nynphea nouchally (teratai kecil), lymocharis flapa(genjer)

ü  heterophylli karena metamorfosis, contoh : acasia auriculliformis(), muda:majemuk tunggal , tua:tumbuh daun majemuk berganda

ü  heterophylli biasa : anisophylli, contoh : platycerium biforma(paku tanduk rusa), salvinia natans(), drymoglossum piloselloides(picisan)

 

  1. a)   phyllotaksis : susunan letak daun yang satu terhadap yang lainnya, pada suatu batang, cabang ataupun ranting.

b)   jenis-jenis phyllotaksis

ü  folia sparsa( leak daun tersebar)

ü  folia di-sticha(letk daun berseling)

ü  folia opposita/dekussata(letak daun berhadapan)

ü  folia ferticillata (letak daun melingkar)

 

  1. rumus daun :

 

 

  • ortostis :

 

 

bidang ortostis :

 

 

sudut divergensi :

 

 

satu siklus :

 

 

deret fibonaci :

 

 

 

 

 

  1. a) stomata berasal dari sel-sel epidermis yang telah berubah bentuk dan susunannya. Umumnya terdapat pada epidermis bawah.

Stomata terdiri dari 4 tipe :

  • amaryllidaseae : sel penutup berbentuk ginjal bila dilihat pada sayatan permukaan, sel penutup langsung dikelilingi sel-sel tetangga, dinding sel  penutup tidak sama tebal.
  • helleborus : sel penutup berbentuk ginjal bila dilihat pada sayatan permukaan, dinding selnya lebih banyak bagian yang tipis
  • gramineae : sel penutup berbentuk halter, dinding selnya menebal di bagian tengah dan bagian lainnya lebih tipis
  • mnium : sel penutup berbetuk ginjal,bagian dinding selnya lebih banyak yang menebal.

b) tricoma berasal dari sel epidermis yang mempunyai bentuk dan susunan yang bermacam-macam. Dinding selnya terdiri dari selulosa, ca-pektat. Kadang lignin, kutikula, karbonat/silikat. Bentuk tricoma :

  • uniseluler : rambut àkebanyakan daun
  • seperti daun, kecil dan sempità peridophyta
  • seperti sisik bercabang-cabang(durian)
  • bentuk bintang à waru
  • bentuk gelembung, merupakan alat eksesi/sekresià tembakau

 

  1. a)   mesofil daun merupakan jaringan yang terletak antara epidermis atas dan epidermis bawah.

b) pada tumbuhan dicotyledon : terdiri dari palisade dan sponsaàmerupakan parenkim asimilasiàklorenkim

pada tumbuhan monocotyledon: terdiri dari sel-sel parenkim yang sama bentuk dan besarnyaà merupakan parenkim asimilasiàklorenkim

 

  1. a)   merupakan tulang daun yang mepunyai susunan tertentu pada lamina

b)   jenis nervatur :

  • nervis difergentibus, nervatur yang tulang-tulang daunnya menyebar ke arah tepi(margo)
  • nervis confluen tibus, seluruh nervis lateris dan vena bersatu pada pangkal dan ujung daun.

 

  1. a)   berdasarkan jumlah air yang dibutuhkan :
  • hidrofit
  • xerofit
  • halofit

 

b)   berdasarkan pengaruh intensitas cahaya :

  • daun cahaya
  • daun dibawah bayangan