fisiologi tumbuhan


Soal
  1. Komponen sel tumbuhan dan fungsinya masing-masing?
  2. Bagaimana ion dan molekul, terutama air bergerak keluar masuk sel tanaman dan bergerak sepanjang tubuh sel tanaman?
  3. Apa yang terjadi dengan ion dan molekul yang ada didalam sel?
  4. Bagaimana reproduksi, perkembangan dan spesialisasi bentuk jaringan organisme multiseluler?
  5. Bagaimana sel tumbuhan berintraksi dengan lingkungannya?

Jawaban
  1. Komponen sel tumbuhan dan fungsinya dari masing – masing komponen antara lain yaitu :
Komponen protoplasma antara lain yaitu :
a.      Dinding sel.
Dinding sel tumbuhan berfungsi untuk melindungi, mempertahankan bentuknya serta mencegah kehilangan air secara berlebihan.         
b.      Membran sel
Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel  berfungsi yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.
c.       Sitoplasma
Merupakan bagian dari protoplas yang berupa larutan yang kental, komponen utama : air (85 – 90%). aliran sitoplasma berupa rotasi dan sirkulasi.
d.      Kloroplas
Merupakan zat hijau daun yang khas di miliki oleh setiap tumbuhan autotrof berfugsi sebagai tempat berlagsungnya proses fotosintesis karena mengandung pigmen fotosintesis sehingga organisme yang memiliki kloroplas digolongkan pada organisme autorof, karena kemampuannya dalam menghasilkan makanan sendiri.


e.      Plasmodesmata
Plasmodesmata merupakan bentuk hubungan atau komunikasi antar sel satu dengan sel tetangganya yang terjalin karena adanya juluran membrane retikulum endoplasma sel yang satu ke sel lainnya melalui suatu celah khusus yang terbentuk di antara kedua sel yang berhimpitan. Plasmodesmata hanya terdapat pada tumbuhan
f.        Inti sel atau nukleus
Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri
g.      Retikulum endoplasma
RE berfungsi dalam transpor intraseluler materi-materi yang akan disekresikan, terlibat dalam pembentukan vakuola dan membentuk membran pada badan Golgi (diktiosom).
h.      Ribosom
Ribosom berfungsi sebagai tempat berlangsungnya sintesis protein di dalam sel.
i.        Mitokondria
Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung.
j.        Badan Golgi
Terdiri atas sekelompok sisterna yang pipih tersusun paralel yang memiliki fungsi  dalam proses sekresi gula, polisakarida, kompleks polisakarida-protein.
k.       Vakuola sentral
Vakuola sentral berfungsi sebagai tempat menyimpan air dan cadangan makanan pada sel tumbuhan selain itu vakuola berfungsi memelihara tekanan osmotik sel, penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dan mengadakan sirkulasi zat dalam sel.
  1. Ion dan molekul, terutama air bergerak keluar masuk sel tanaman dan bergerak sepanjang tubuh sel tanaman dengan cara yaitu air dan garam mineral dari dalam tanah memasuki tumbuhan melalui epidermis akar, menembus korteks akar, masuk ke stele dan kemudian mengalir naik ke pembuluh xilem sampai pucuk tumbuhan.
a.   Pengangkutan Ekstravaskuler
Dalam perjalanan menuju silinder pusat, air akan bergerak secara bebas di antara ruang antar sel. Pengangkutan air dan mineral dari dalam tanah di luar berkas pembuluh ini dilakukan melalui 2 mekanisme, yaitu apoplas dan simplas.
·         Pengangkutan Apoplas
Pengangkutan sepanjang jalur ekstraseluler yang terdiri atas bagian tak hidup dari akar tumbuhan, yaitu dinding sel dan ruang antar sel. air masuk dengan cara difusi, aliran air secara apoplas tidak tidak dapat terus mencapai xilem karena terhalang oleh lapisan endodermis yang memiliki penebalan dinding sel dari suberin dan lignin yang dikenal sebagai pita kaspari. Dengan demikian, pengangkutan air secara apoplas pada bagian korteks dan stele menjadi terpisah.
·         Pengangkutan Simplas
Pada pengangkutan ini, setelah masuk kedalam sel epidermis bulu akar, air dan mineral yang terlarut bergerak dalam sitoplasma dan vakuola, kemudian bergerak dari satu sel ke sel yang lain melaluivplasmodesmata. Sistem pengangkutan ini , menyebabkan air dapat mencapai bagian silinder pusat. Adapun lintasan aliran air pada pengangkutan simplas adalah sel - sel bulu akar menuju sel - sel korteks,  endodermis, perisikel, dan xilem. dari sini , air dan garam mineral siap diangkut keatas menuju batang dan daun.

b.   Pengangkutan melalui berkas pengangkutan (pengangkutan intravaskuler)
            Setelah melewati sel - sel akar, air dan mineral yang terlarut akan masuk ke pembuluh kayu (xilem) dan selanjutnya terjadi pengangkutan secara vertikal dari akar menuju batang sampai kedaun. Pembuluh kayu  disusun oleh beberapa jenis sel, namun bagian yang berperan penting dalam proses pengangkutan air dan mineral ini adalah sel - sel trakea. Bagian ujung sel trakea terbuka membentuk pipa kapiler. Struktur  jaringan xilem seperti pipa kapiler ini terjadi karena sel - sel penyusun jaringan tersebut tersebut mengalami fusi (penggabungan). Air bergerak dari sel trakea satu ke sel trakea yang di atasnya mengikuti prinsip kapilaritas dan kohesi air dalam sel trakea xilem.

  1. Yang terjadi ion dan molekul didalam sel adalah melakukan :
a.      Transpor  pasif  adalah  perpindahan  molekul  atau  ion tanpa  menggunakan  energi  sel.  Perpindahan  molekul tersebut terjadi  secara spontan dari konsentrasi tinggi ke  rendah.  Contoh  transpor  pasif  adalah  difusi  dan osmosis serta imbibisi
b.      Transpor  aktif  adalah  perpindahan  molekul  atau  ion menggunakan energi dari sel itu. Contoh transpor aktif adalah pompa ion natrium (Na+)/kalium (K+), endositosis,dan eksositosis.
1)      Difusi
Difusi  adalah  perpindahan  molekul-molekul  dari konsentrasi  tinggi  ke  konsentrasi  rendah  baik  melalui membran plasma ataupun tidak. Molekul dan ion yang terlarut dalam air bergerak secara acak dengan konstan. Gerakan acak ini mendorong terjadinya difusi. Difusi  dapat  dibedakan  menjadi  dua,  yaitu  difusi sederhana dan difusi terbantu (facilitated diffusion).
a)      Difusi Sederhana Molekul  zat  dapat  berdifusi  secara  spontan hingga dicapai kerapatan yang sama dalam suatu ruangan.  Sebagai  contoh,  setetes  parfum  akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam medium udara). Molekul dari sesendok gula akan menyebar ke seluruh volume air dalam gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat padat di dalam medium air) sehingga kerapatan zat tersebut merata.



b)      Difusi Terbantu
Difusi  terbantu  merupakan  proses  difusi  dengan perantara  protein  pembawa  (carrier  protein).  Arah perpindahan molekul seperti halnya pada difusi biasa  yaitu dari  konsentrasi  tinggi  ke  konsentrasi  rendah,  hanya  saja protein  pembawa  membantu  proses  perpindahan  molekul ini. Difusi  terbantu  merupakan  transpor  melalui  media pembawa. Pada proses ini, molekul diikat oleh reseptor pada sisi luar sel dan dilewatkan melalui membran plasma oleh protein  transmembran  yang  telah  mengalami  perubahan susunan. Setelah itu, protein pembawa kembali pada susunan
semula. Protein pembawa juga dapat membuat celah yang dapat  dilalui  oleh  ion-ion  seperti  Cl– dan  Na+
2)      Osmosis
Osmosis adalah perpindahan molekul air melalui membran semipermeabel  dari  larutan  yang  konsentrasi  airnya  tinggi  kelarutan yang konsentrasi airnya rendah. Dengan kata lain, osmosis juga berarti perpindahan molekul dari larutan berkepekatan rendah  (hipotonis)  ke  larutan  berkepekatan  tinggi  (hipertonis) melalui selaput (membran) semipermeabel. Peristiwa  osmosis  terjadi  dalam  sel.  Bila  konsentrasi  larutan dalam sel tinggi, air akan masuk sel dan terjadi endosmosis. Hal ini menyebabkan tekanan osmosis sel menjadi tinggi. Keadaan yang demikian dapat memecahkan sel (lisis). Jadi, lisis adalah hancurnya sel karena rusaknya atau robeknya membran plasma. Sebaliknya, apabila konsentrasi larutan di luar sel lebih tinggi, air dalam sel akan keluar dan terjadi eksosmosis. Eksosmosis pada hewan akan menyebabkan pengerutan sel yang disebut krenasi dan pada tumbuhan akan menyebabkan terlepasnya membran  dari  dinding  sel  yang  disebut  plasmolisis
Transpor aktif
Transpor aktif bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore. Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps.  Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.
a.      Pompa natrium kalium
K+penting  untuk  mempertahankan  kegiatan  listrik  di  dalam  sel  saraf  dan memacu  transpor  aktif  zat-zat  lain.  Meskipun  ion  Na+ dan  K+ dapat  melewati membran,  karena  kebutuhan akan ion K+ lebih tinggi maka diperlukan lagi pemasukan ion K + ke dalam sel dan pengeluaran ion Na+ keluar sel. Konsentrasi  ion K+ di  luar  sel  rendah,  sedangkan  di dalam  sel  tinggi.  Sebaliknya,  konsentrasi  ion Na+ di dalam sel rendah dan di luar sel tinggi. Bila terjadi proses difusi, maka akan terjadi difusi ion K+ dari dalam sel keluar, sedangkan difusi ion Na+ dari luar ke dalam sel. Akan  tetapi,  yang  terjadi  sebenarnya  bukanlah  difusi karena pergerakan ion-ion itu melawan gradien kadar maka  terjadi  pemasukan  ion  K+  dan  pengeluaran  ion Na +. Energi ATP diperlukan untuk melawan gradien kadar itu  dengan  pertolongan  protein  yang  ada  dalam membran. Setiap pengeluaran 3 ion Na+dari dalam sel diimbangi dengan pemasukan 2 ion K+ dari luar sel.
b.      Endositosis dan eksositosis
Endositosis  dan  eksositosis  merupakan  transpor yang memerlukan energi. Endositosis merupakan proses masuknya  senyawa  melalui  membran  dengan  cara
pembungkusan  senyawa  dan  cairan  ekstraselular dengan pelekukan ke dalam sebagian membran. Hal ini terjadi pada organisme uniselular dan sel darah putih. Jika yang dimasukkan berupa senyawa padat disebut fagositosis,  sedangkan  jika  berupa  larutan  disebut pinositosis. Eksositosis merupakan proses pengeluaran zat dari dalam  sel  keluar  sel.  Sekret  terbungkus  kantong membran  yang  selanjutnya  melebar  dan  pecah. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjar atau sel sekresi
Endositosis                                                             eksositosis
Mekanisme transpor aktif dan transpor pasif
Proses
Cara melalui
membran
mekanisme
contoh
I.  Transpor Pasif
   Difusi




   Difusi terbantu






   Osmosis



II. Transpor Aktif
   Endositosis
      Fagositosis


      Pinositosis



   Eksositosis



  Pompa Na+ – K+

Langsung




Protein
Pembawa





Langsung





Kantong
Membran

Kantong
Membran


Kantong
membran


Protein
pembawa

Gerakan  molekul  secara  acak  menyebabkan  perpindahan molekul  menuju  konsentrasi  yang  lebih rendah.

Molekul  terikat  pada protein    pembawa (carrier protein) pada
membran dan dibawa melalui membran menuju  tempat  dengan konsentrasi    lebih
rendah.

 Difusi   air   melalui membran  semipermeabel  dari  larutan hipotonik.



Partikel  dibungkus membran  dan  membentuk  kantong.

 Tetesan  cairan  di bungkus  membran dan membentuk kantong.

 Kantong  bergabung dengan    membran plasma dan melepas-
kan isinya.

Protein    pembawa
menyediakan  energi untuk  memindahkan Na+ melawan gradien konsentrasi

Pemasukan O2 ke dalam sel.



P e m a s u k a n glukosa ke dalam sel.





Masuknya  air
ke sel.




Ingesti  bakteri oleh  sel  leukosit.

Sel memakan
zat cair.


Sekresi mukus.



Masuknya glu-
kosa  melawan
gradien  kon-
sentrasi.


  1. Reproduksi, perkembangan dan spesialisasi bentuk jaringan organisme multiseluler yaitu dengan cara yaitu pada siklus sel terdapat dua fase besar, yaitu Interfase merupakan fase istirahat atau sel tidak melakukan pembelahan tetapi masih terdapat aktivitas di dalam sel dan Mitosis, aktivitas tersebut adalah sel melakukan pembelahan.
Ø   Interfase terdiri dari beberapa fase, yaitu, Fase G1, sel berkembang menjasi sel yang matang, Fase S, terjadi sintesis atau replikasi DNA dan Fase G2, penentuan kapan sel mulai membelah karena perangkat sudah siap. Pada akhir Interfase, nukleus yang telah dibungkus oleh selubung nukleus sudah jelas terbentuk. Setelah itu pembelahan sel akan memasuki fase Mitosis.
Beberapa fase yang terdapat pada Mitosis:
·               Profase       :    Terjadi pergerakan sentriol ke kutub yang berlawanan dengan  dihubungkan oleh benang gelendong.
·               Metafase    :    Kromosom menempatkan diri pada bidang ekuator.
·               Anafase      :    Sentromer dan kromatid sudah membelah, masing-masing menuju kutub yang berlawanan
·               Telofase     :    Membran inti terbentuk di sekitar masing-masing kromosom.
·               Sitokinesis  :    Dinding sel yang baru akan terbentuk diantara dua sel yang  baru. Pada tahap-tahap tersebut sel mengalami perkembangan
Jaringan tumbuhan awalnya diawalin dari biji yang terdiri dari embrio dorman, cadangan makanan, dan pelindungnya. Pada saat akan tumbuh, kadar air pada biji akan berkurang secara drastis. Embrio merupakan hasil fertilisasi yang terjadi di dalam ovule dan akan berkembang membentuk tunas meristem apikal dan akar meristem apikal. Embrio ini akan terus berkembang dengan menggunakan nutrien yang terdapat di dalam endosperma melalui suspensor.

  1. Sel tumbuhan berintraksi dengan lingkungannya dengan cara yaitu sel tumbuhan merupakan bagian terkecil dari sistem hidup dan di dalam sistem ini sel-sel saling bergantung. Perilaku sel tidak hanya dipengaruhi oleh keadaan sel itu sendiri tetapi juga sel-sel di sekitarnya dan tumbuhan itu sendiri serta lingkungan luar. Berbagai macam zat seperti makanan, zat mineral, air dan gas bergerak dari sel ke sel dalam bentuk molekul atau partikel. Lingkungan suatu sel meliputi sel-sel di sekitarnya dan lingkungan luar yang meliputi air, tanah dan udara tempat tumbuh dan hidup tumbuhan tersebut. Sel-sel yang bersinggungan langsung dengan lingkungan luar antara lain sel-sel yang ada di akar, batang dan daun yang kemudian meluas ke suluruh tubuh tumbuhan melalui ruang-ruang dalam sel. Molekul atau partikel air, gas dan mineral masuk ke dalam sel tumbuhan melalui proses difusi dan osmosis. Melalui proses-proses tersebut tumbuhan dapat memperoleh zat-zat yang diperlukan untuk pertumbuhannya.
Air masuk ke dalam akar,bergerak dari sel ke sel dan meninggalkan tubuh dalam bentuk uap, semua melalui proses difusi. Gas-gas (O2 dan CO2), unsur-unsur dan bahan bahan makanan masuk ke dalam sel atau di antara sel-sel dan bergerak dari sel ke sel dengan jalan difusi. Sel tumbuhan dapat mengalami kehilangan air, apabila potensial air di luar sel lebih rendah daripada potensial air di dalam sel. Jika sel kehilangan air cukup besar, maka ada kemungkinan volume isi sel akan menurun besar sehingga tidak dapat mengisi seluruh ruangan yang dibentuk oleh dinding sel. Artinya, membran dan sitoplasma akan terlepas dari dinding sel, peristiwa ini disebut plasmolisis. Sel yang sudah terplasmolisis dapat disehatkan kembali dengan memasukkannya ke dalam air murni.
Tumbuhan menggunakan protein yang merangsang cahaya untuk merasa cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Di tumbuhan, biasanya dikenal sebagai fotoreseptor. Fotoprotein tumbuhan yang paling dikenal adalah fitokrom yang ada di semua tumbuhan dan beberapa algae. Walaupun fitokrom memiliki aktivitas serine/threonin kinase, sebagian strukturnya menyerupai hisridin kinase yang terlibat dalam kemotaksis bakteri. Fitokrom dapat mendeteksi cahaya merah. Tumbuhan merasa cahaya biru dengan menggunakan 2 tipe fetoprotein yaitu fototropin dan kriptokrom. Fototropin berhubungan dengan membran plasma dan sebagian bertanggung jawab untuk fototropisme.






pustaka
Purnomo,S.2009.biologi Xii.Jakarta:Depdiknas
Sasmitamihardja, Dardjat dan Arbayah H.S. 1990. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Bandung: FMIPA-ITB.













TUGAS
FISIOLOGI TUMBUHAN

http://1.bp.blogspot.com/_hsNrQPtdpxA/SpMxjSmG_bI/AAAAAAAAAMM/M24cbzZR30g/s320/Sel_tumbuhan.jpg
 










DESY PARUSNAWATI SINERU
E1A 007 008
PENDIDIKAN BIOLOGI


FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MATARAM
2010