Monday, June 1, 2009

Fisiologi tumbuhan

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1. Fotosintesis
Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen Fotosintesis
Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :
1. Gen :
bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.
2. Cahaya :
beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.
3. Unsur N. Mg, Fe :
merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air :
bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).
H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :
Reaksi terang :2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

3. Kemosintesis
Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).

Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus

1. Sintesis Lemak
Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.

4.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :
Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.
Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.
Gliserol + asam lemak ———> lemak.
4.2. Sintesis Lemak dari Protein:
Protein ————————> Asam Amino
protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.

Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.

Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

5. Sintesis Protein
Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.

Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.

Anabolisme

Anabolisme adalah proses sintesis molekul kompleks dari senyawa-senyawa kimia yang sederhana secara bertahap. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk.

Selain dua macam energi diatas, reaksi anabolisme juga menggunakan energi dari hasil reaksi katabolisme, yang berupa ATP. Agar asam amino dapat disusun menjadi protein, asam amino tersebut harus diaktifkan terlebih dahulu. Energi untuk aktivasi asam amino tersebut berasal dari ATP. Agar molekul glukosa dapat disusun dalam pati atau selulosa, maka molekul itu juga harus diaktifkan terlebih dahulu, dan energi yang diperlukan juga didapat dari ATP. Proses sintesis lemak juga memerlukan ATP.

Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, pengaktivasian senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal dengan kemosintesis.

Senyawa kompleks yang disintesis organisme tersebut adalah senyawa organik atau senyawa hidrokarbon. Autotrof, seperti tumbuhan, dapat membentuk molekul organik kompleks di sel seperti polisakarida dan protein dari molekul sederhana seperti karbon dioksida dan air. Di lain pihak, heterotrof, seperti manusia dan hewan, tidak dapat menyusun senyawa organik sendiri. Jika organisme yang menyintesis senyawa organik menggunakan energi cahaya disebut fotoautotrof, sementara itu organisme yang menyintesis senyawa organik menggunakan energi kimia disebut kemoautotrof.

Reaksi anabolisme menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat dibutuhkan oleh banyak organisme, baik organisme produsen (tumbuhan) maupun organisme konsumen (hewan, manusia). Beberapa contoh hasil anabolisme adalah glikogen, lemak, dan protein berguna sebagai bahan bakar cadangan untuk katabolisme, serta molekul protein, protein-karbohidrat, dan protein lipid yang merupakan komponen struktural yang esensial dari organisme, baik ekstrasel maupun intrasel.

STRUKTUR DAN FUNGSI SEL

SEJARAH DAN TEORI SEL

Th 1485 da Vinci : menemukan lensa untuk mengamati objek kecil

Th 1610 Galileo : menggunakan mikroskop sederhana untuk

mengamati objek-objek yang kecil

Th 1665 Robert Hooke : menyempurnakan komponen susunan mikroskop

Th 1723 A.V. Leeuwenhoek : menggunakan mikroskop mengamati Protozoa

dan Bakteri

Th 1824 HJ. Dutrochet : menyimpulkan bahwa seluruh jaringan adalah sel-

sel bulat kecil yang disatukan oleh kekuatan

adhesive.

TEORI SEL

Th 1838 M. Schleiden : menyimpulkan bahwa Sel menyusun suatu organisme

Th 1839 T. Schwan : Organisme terdiri dari sel

R. Virchow : Sel berasal dari sel



TEORI PROTOPLASMA

Th 1840 Purkinye : Isi sel adalah Protoplasma

Th 1892 Hertwig : Protoplasma merupakan sekumpulan susbtansi

yg dibatasi oleh selaput plasma dalam suatu ruang.

TEORI ORGANISME

Abad 20 : Pengembangan dari teori protoplasma. Organisme bersel banyak

merupakan individu yang memiliki diferensiasi protoplasma

tinggi.

Th 1963 A.G. Loewy dan P. Siekevitz, menyatakan bahwa :

SEL : adalah suatu kesatuan aktivitas biologi yang dibatasi oleh selaput

semipermiabel dan mampu memperbanyak diri dalam suatu medium

yang bebas dari sistem kehidupan lain.

SEL, ada dua macam yaitu :

* Sel Prokariotik : Sederhana, tidak memiliki membran inti
* Sel Eukariotik : Kompleks, dan sudah memiliki membran inti

Contoh Sel Prokariotik


BAKTERI : Bacillus GANGGANG BIRU: Oscillatoria

Contoh Sel Eukariotik


SEL TUMBUHAN SEL HEWAN

APA PERSAMAAN DAN PERBEDAAN KEDUA SEL TERSEBUT ?

BAGIAN-BAGIAN SEL

DINDING SEL : Dinding sel yang tebal terdapat pada sel tumbuhan, terbentuk dari selulosa. Fungsinya untuk melindungi sitoplasma dan membran plasma. Sel hewan maupun sel tumbuhan memiliki membran plasma (plasmalemma) bersifat semifermeabel berfungsi mengatur pertukaran zat antara sitoplasma dengan larutan di luar sel. Membrane plasma mengandung lemak (fosfolipid) dan protein.

Struktur Dinding Sel


NUKLEUS : Organel terbesar dan paling vital, berperan mengendalikan

seluruh aktivitas sel


Nukleus/karion, double membran + DNA

SENTROSOM : Berisi 2 buah sentriol yang berbentuk silinder,

mengatur gerak kromosom sewaktu pembelahan sel


MIKRO TUBULUS : Transportasi air dan ion-ion,pembentuk kerangka sel dan

benang-benang gelendong pada waktu pembelahan sel

MIKRO FILAMEN : Berfungsi menjaga struktur sel dan membentuk

komponen-komponen kontraktil sel-sel otot

BADAN GOLGI : Sebagai alat sekresi dan penyimpan cadangan protein


VAKUOLA : Suatu rongga / kantong berisi cairan dikelilingi satu lapis

membran. Berfungsi menyimpan cadangan makanan,menimbun

sisa metabolisme dan menjaga tekanan di dalam sel


LISOSOM : Berisi enzim pencernaan


Endo dan ek sositosis

MITOKONDRIA : Sebagai pusat pembangkit tenaga sel melalui proses

Respirasi


PLASTIDA : terdapat hanya pada sel tumbuhan

q Leukoplas : Berwarna putih atau tidak berwarna

§ Amiloplas, berfungsi membentuk dan menyimpan amilum

§ Elaioplas / lipidoplas, berfungsi membentuk dan menyimpan

lemak/minyak

§ Proteoplas, berfungsi menyimpan protein

q Kromoplas : Memberi warna kuning,jingga merah dan lainnya

§ Karoten : warna kuning

§ Xantofil : warna kuning pada daun yang telah tua

§ Fikosianin : warna biru pada ganggang

§ Fikoeritrin : warna merah pada ganggang

q Kloroplas : Mengandung klorofil (berwarna hijau), karotenoid (kuning)

dan pigmen lain

§ klorofil a : warna hijau biru

§ klorofil b : warna hijau kuning

§ klorofil c : warna hijau coklat

§ klorofil d : warna hijau merah


RIBOSOM : Berfungsi dalam Sintesis protein

Ribosom dengan sintesis protein

RETIKULUM ENDOPLASMA : Berperan dalam sintesis dan transportasi

protein serta transpor senyawa kimia lain (keluar-kedalam sel),

serta penyimpan cadangan makanan. Ada dua macam Retikulum

endoplasma (RE) yaitu RE kasar dan RE halus

KOMPOSISI KIMIA DAN SIFAT-SIFAT FISIK SEL

Protoplasma Sel, terdiri dari :

Unsur-unsur Kimia : Unsur makro, seperti O2, C, H, N

Unsur mikro, seperti Ca, P, S, Cl, K, Na dan Mg.

Unsur ultrastruktur, seperti Mn, Zn.

Bahan An-organik : berupa logam, non logam, asam, basa dan air.

Zat Organik : berupa Karbohidrat, Protein, Lemak,Vitamin dan Asam nukleat

KARBOHIDRAT, terdiri dari unsur C,H dan O dalam bentuk :

Monosakarida ( CnH2O), adalah gugus karbohidrat terkecil atau tunggal sebagai sumber energi dan karbon, yaitu : Triosa (contohnya: gliseraldehid), Tetrosa, Pentosa (contoh: ribosa dan ribulosa), Hexosa (contoh:glukosa dan fruktosa) dan Heptosa

Oligosakarida adalah molekul gula yang dibentuk oleh lebih dari satu molekul monosakarida yang saling berikatan : Disakarida (contoh; maltosa =glukosa dan glukosa, sukrosa = glukosa dan fruktosa, laktosa = glukosa dan galaktosa) Trisakarida, Tetrasakarida, Pentasakarida

Polisakarida adalah makromolekul, polimer yang tersusun dari ratusan atau bahkan ribuan monosakarida yang terikat oleh ikatan glikodisik,dalam bentuk: Homopolisakarida ( gabungan karbohidrat, contohnya Amilum, selulosa dan Glikogen), atau Heteropolisakarida ( netral, atau asam, gabungan glikogen dan Protein,

contohnya : Glikoprotein )

PROTEIN

Tipe-tipe Protein, yaitu :

* Protein sederhana : albumin, globulin, histone, prolamin, protamine.
* Protein konyugasi
o Glikoprotein & Mukoprotein : musin pada air liur

§ Lipoprotein : serum, jaringan saraf, protein otak

§ Nukleoprotein :virus, protein asam nukelat

§ Kromatoprotein : haemoglobin, haemocyanin

Protein Berdasarkan Fungsinya, dibagi dua yaitu :

· Protein Struktural : penyusun bermacam-macam struktur sel

· Protein Fungsional / Enzim : katalis spesifik dalam biosintesis dan aktivitas

metabolisme

LEMAK

* Lemak Sederhana : Lemak alami dan lilin

* Lemak Kompleks : Steroid : kolesterol

Fosfolipida : lesitin

Sphingolipida : sfingomielin

Glikolipida : serebrosida

Lipoprotein : pada darah manusia

Karotenoid : karoten

Fungsi lemak

* Pembangun / penyusun membran sel, hormon, dan vitamin.

§ Sumber energi

JARINGAN TUMBUHAN

SEL JARINGAN ORGAN

JARINGAN : MERISTEM : Apikal (terdapat di ujung akar atau batang,

tumbuh ke atas) dan jaringan Lateral

(terdapat pada bagian luar, pertumbuhan ke

samping).

PERMANEN : Sederhana : Epidermis,Kolenkim, Klorenkim

Sklerenkim, Parenkim

Kompleks : Floem, Xylem

JARINGAN PERMANEN TUMBUHAN

» Epidermis

» Kolenkim

» Klorenkim

» Sklerenkim

» Parenkim

» Floem

» Xilem