Mata Kuliah : Fisiologi TumbuhanSKS : 3-1Koordinator MK: Prof. Dr. Edi Purwanto, MScPengampu:AGT A : Ir. Sumijati, MP; Ir. Amalia TS., MPhillAGT B : Ir. Dwi Harjoko, MP; Ir. Sukaya, MS;AGT C : Dra. Linayanti D, MSi; Prof. Edi PurwantoAGT D : Drs. Sugijono, MP; Muji Rahayu, SP., MPAGR A : Prof. Dr. Ahmad Yunus; Dr. SamanhudiKONTRAK PERKULIAHAN

Penguasaan kemampuan (menjelaskan, membedakan, mengevaluasi, dan menganalisis) kedudukan fisiologi dalam ilmu pertanian serta seluruh proses pertumbuhan tanamanTUJUAN PEMBELAJARAN

Setiap kali tatap muka mahasiswa telah membaca pustaka sesuai pokok bahasan, sehingga siap berdiskusi / kuis.Saat tatap muka mahasiswa telah menyiapkan tugas yang diberikan pada perkuliahan sebelumnya.Mahasiswa harus aktif, baik aktif dalam perkuliahan maupun dalam diskusi-diskusiSTRATEGI PEMBELAJARAN

Mahasiswa memperoleh nilai akhir yang berasal dari beberapa uji kompetensi dasar. Uji KD dapat dilakukan melalui kegiatan:KuisUjian tertulisTugas (paper/makalah; review jurnal, dll)PresentasiDiskusiPraktikumNilai Akhir : (KD1 + KD2 + KD3 + ..........+ KDn)/nEVALUASI

KUISKuis dapat diberikan pada tiap kali tatap muka, baik sebelum atau setelah perkuliahanUJIANUjian tertulis dilakukan untuk mengetahui kompetensi mahasiswa dalam materi tertentu dan ujian diberikan jika memang diperlukan.

TUGAS Dapat berupa paper/makalah, membuat rewiew mengenai tema tertentu yang ditetapkan, penerjemahan textbook, dllDapat bersifat mandiri (individu) dan kelompok serta dipresentasikanDapat dipresentasikan dan dibahas dalam forum diskusiPembuatan & penyelesaian tugas disesuaikan dengan aturan dan kesepakatan mahasiswa dan pengampu

PRAKTIKUMMeliputi kegiatan: asistensi, pre tes, praktek, pembuatan laporan, post test/ responsiMahasiswa wajib mengikuti semua kegiatan tersebut dan melakukan semua acara/ materi yang harus dipraktekkanApabila mahasiswa tidak mengikuti semua atau salah satu uji kompetensi dasar yang dilakukan maka nilai tidak akan keluar (TL), yg berarti Saudara harus menempuh lagi pd thn berikutnya

MATERI PERKULIAHAN

MingguTopik / Pokok BahasanIPendahuluan: Kontrak Perkuliahan, Organisasi SelIIHubungan air, media tumbuh, dan tanamanIIITranspirasi, Translokasi Senyawa OrganikIV Enzim dan BioenergitikaV Metabolisme:RespirasiVIMetabolisme:Katabolisme LipidaKatabolisme Protein

*) Pelaksanaan uji kompetensi dasar dilakukan sesuai kesepakatan pengampu dan mahasiswaMATERI PERKULIAHAN

MingguTopik / Pokok BahasanVIIAnabolisme: FotosintesisVIII & IXAsimilasi N, S, PXMetabolit SekunderXI & XIIPertumbuhan dan PerkembanganXIII & XIVZPT; Gerak pada TumbuhanXVFisiologi Stress LingkunganXVIRemidiasi

*) Pelaksanaan uji kompetensi dasar dilakukan sesuai kesepakatan pengampu dan mahasiswaUJI KOMPETENSI

MingguKompetensi DasarI IIIKD IIV - IXKD IIXKD IIIXI XIVKD IVXVKD V

SUBSTANSI PERKULIAHAN

I. PENDAHULUANKontrak Perkuliahan MK Fisiologi Tumbuhan Arti dan peranan fisiologi tumbuhan, faktor lingkungan; Percobaan fisiologi terutama dalam bidang pertanian Organisasi Sel

II. HUBUNGAN AIR, MEDIA TUMBUH, DAN TANAMANSifat air Sistem koloidal media tanah mineralHubungan potensial air, tekanan osmosis dan tekanan turgor

III. TRANSPIRASI, TRANSLOKASI SENYAWA ORGANIKSerap, jerap, translokasi air dan yang terlarutTranspirasi, mekanisme buka tutup stomata Pengertian dan peranan senyawa organik Gerakan hara ke akar tanaman Penyerapan dan gerakan hara dalam tanaman

IV. ENZIM DAN ENERGI BIOKIMIAPeranan dan sifat enzimMekanisme kerja enzimFaktor yang berpengaruh terhadap kerja enzimManfaat energi bagi organisme hidupPenggolongan senyawa berenergi tinggi

V. METABOLISME: (RESPIRASI; KATABOLISME KARBOHIDRAT)Pengertian metabolisme secara umum - anabolisme dan katabolismePengertian umum karbohidratRespirasi aerob; respirasi anaerob, jalur pentosa phosphat

VI. METABOLISME:KATABOLISME LIPID DAN PROTEINPengertian umum lipid dan proteinProses oksidasi asam lemak melalui oksidasi, oksidasi, oksidasi asam lemak jenuh & tidak jenuh Katabolisme protein: Degradasi oksidatif asam amino

VII. METABOLISMEANABOLISME: FOTOSINTESISSejarah penelitian fotosintesis, asal O2, fotolisis air (R. Hill), reaksi cahaya, enzimatis Fiksasi CO2, C3, C4, CAM

VIII & IX. ASIMILASI:NITROGEN, SULFUR, PHOSPHATMetabolisme NitrogenMetabolisme SulfurMetabolisme Phosphat

X. METABOLIT SEKUNDER Pengertian metabolisme sekunder Jalur metabolisme sekunder Peranan metabolit sekunder Penggolongan metabolit sekunder

XI & XII PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGANPengertian pertumbuhan dan perkembanganPerkecambahan bijiDormansi dan pematahan dormansiVernalisasi Fotoperiodisme Reproduksi: - Perbanyakan vegetatif - Reproduksi seksual - Pengukuran pertumbuhan

XIII dan XIV ZAT PENGATUR TUMBUH; GERAKPengertian Zat Pengatur TumbuhPenggolongan Zat Pengatur TumbuhPeranan Zat Pengatur TumbuhMekanisme kerja Zat Pengatur TumbuhMacam-macam gerak pada tumbuhan

XVFISIOLOGI STRES LINGKUNGANPengantar Fisiologi LingkunganMacam Stres Lingkungan

PRAKTIKUM

Penetapan Potensial Air JaringanPengaruh Faktor Lingkungan Terhadap Laju TranspirasiPengaruh Suhu dan Cahaya thd Laju Fotosintesis dan Respirasi pada Tanaman C3 & C4Pengaruh Suhu terhadap Laju RespirasiUji Kandungan Karbohidrat pada beberapa bahanUji Kandungan Lipida pada beberapa bahanUji Kandungan Protein pada beberapa bahan

FISIOLOGICabang Biologi Yang Mempelajari Aktivitas dan Proses Hidup Organisme Proses Peran Proses Faktor PengaturPENDAHULUAN

Benda Hidup >< Benda MatiBenda HidupMemiliki Kekuatan/JiwaTEORI VITALISMESegala Kejadian Di Dunia Sbg Suatu Automatisme (Sebab Akibat)TEORI MEKANISMEPenjelasan Karena Ada Kekuatan/Jiwa yang Mengatur atau MemerintahkanPenjelasan ini disebut Keterangan TELEOLOGISAkar Menuju Ke Tanah atau Batang Ke Atas

Ilmu yang mencari keterangan-keterangan mengenai peri kehidupan tumbuhan ilmu mengenai peristiwa alam yang terdapat dalam tubuh tumbuhan hidupilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan pada tingkatan molekuler dan selulerFISIOLOGI TUMBUHAN

ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan pada tanaman pada tingkatan individu dan populasiFISIOLOGI TANAMAN ilmu yg berhubungan dengan proses dan fungsi, respon tumbuhan thd perubahan lingkungan serta pertumbuhan dan perkembangan yang dihasilkan dari adanya respon tersebut

Faktor Berpengaruh terhadap Tanaman

Ilmu Berkembang Pesat Terutama Fisika dan KimiaFISIOLOGI ADALAH PROSES FISIKA DAN KIMIAMetode yang digunakan dalam fisiologi tumbuhan FISIKA DAN KIMIAProses Fisika dan Kimia Terjadi Dalam Tubuh Organisme shg disebut BIOFISIKA dan BIOKIMIAFISIOLOGI TUMBUHAN MEMPELAJARI TIGA ASPEK BIOFISIKA BIOKIMIA ORFOGENESIS

BEDA BIOFISIKA DAN BIOKIMIA DENGAN FISIKA DAN KIMIA Proses terjadi selama organisme masih hidup Proses-proses berlangsung simultanASPEK DIPELAJARI Tentang Laju Suatu Proses Mempelajari Suatu Proses, Proses Lain Dianggap NormalHubungan Antar ProsesMANFAAT DALAM ILMU PERTANIAN

ILMU PENDUKUNG

Peran Tumbuhan-Tanaman

Ciri-Ciri Organisme Hidup Sangat terorganisasi, sangat kompleks, dan mengorganisasi diri sendiri, tiap komponen mempunyai fungsi yg sgt spesifikMempunyai kemampuan untuk mengekstrak energi dari sekelilingnya dan mengubah bentuk energi yang diekstrak ke bentuk lainMempunyai kemampuan untuk menurunkan diri sendiri dengan tepat dan terencanaORGANISASI SEL

Terdapatnya molekul kompleks dan terorganisir Setiap komponen mempunyai tugas dan fungsi tertentu Kemampuan mentransfer energi dr lingkungan Kemampuan mereplikasi diri, serupa dari generasi ke generasi berikutnyaPerbedaan Organisme Hidup dgn Tidak Hidup

KLASIFIKASI SEL SECARA UMUM Komponen inti sel (berisi DNA) tersebar di sitoplasma Golongan organisme bersel tunggal dan bakteri Sebagian besar mengandung semua perangkat biokimia yg diperlukan untuk mengambil dan memanfaatkan energi dan bahan-bahan di sekelilingnya Contoh: Ganggang hijau biru (Sianobakteri) Escheriachia coliI. PROKARIOTIK

SEL PROKARIOTIK

Eukariot bersel tunggal, misal: spesies protozoa, diatome, ragi, kapang berlendir Contoh: Semua hewan dan tumbuhan tingkat tinggi Sel jamur Komponen inti sel terbungkus membran Ukuran lebih besar, lebih kompleks Memperlihatkan kisaran ragam & perbedaan yg lbh luas Ditemukan pd semua hewan, tanaman & jamur bersel banyak sel Mengandung sejumlah organel internal yang dikelilingi membran seperti mitokondria, reticulum endoplasma, badan golgi, yang masing-masing mempunyai peran spesifik dalam metabolismeII. EUKARIOT

PERBEDAAN SEL PROKARIOTIK DAN EUKARIOTIK

ORGANELPROKARIOTEUKARIOTInti selRibosom

REBadan GolgiMitokondriaLisosomSentriolDNATanpa membran: nukleoidPada sitoplasma

Tidak adaTidak adaTidak adaTidak adaTidak adaBentuk cincin pd sitoplasmaBermembran: nukleusPada Sitoplasma dan REAdaAdaAdaAda pd HewanAda pd HewanBentuk spiral ganda, pd inti sel, mitokondria dan khloroplas

NUKLEUS (DIBATASI MEMBRAN BERPORI): DNA+PROTEIN KHROMATIN, BERBENTUK KUMPARAN BILA MEMBELAH KHROMOSOMNUKLEOLI (NUKLEOLUS): BAGIAN KHROMATIN YANG SALING BERSAMBUNGAN, TERLIBAT PRODUKSI RIBOSOMSITOPLASMA: SELURUH AREA ANTARA NUKLEUS DAN MEMBRAN PLASMA, PENUH DENGAN ORGANEL TERSPESIALISASIRE (KASAR, HALUS): MEMBRAN MEMBENTUK GELEMBUNG DAN KANTONG PIPIHRIBOSOM: PRODUKSI PROTEIN, MELEKAT PADA RE MAUPUN SITOSOLVACUOLA SENTRAL: PENYIMPANAN, MEMECAH MAKROMOLEKUL, BERPERAN DALAM PERTUMBUHAN TANAMANTONOPLAS: MEMBRAN VACUOLA APARATUS GOLGI: TUMPUKAN KANTONG PIPIH:SINTESIS, PENYIMPANAN, PENYORTIRAN, EKSKRESI BERBAGAI BENTUK PRODUKPLASTID: KHLOROPLAS: MELAKSANAKAN FOTOSINTESISPEROKSISOM: ORGANEL BERISI ENZIM UNTUK METABOLISME TERSPESIALISASIMITOKONDRIA: RESPIRASI SELLULER ATPMIKROTUBULA DAN MIKROFILAMEN: PEMBENTUK KERANGKA SEL (SITOSKELETON): MEMPERKUAT BENTUK DAN PERGERAKAN SELDINDING SEL: TEBAL, BENTUK SEL DAN PERLINDUNGAN DARI KERUSAKAN MEKANISSITOSOL: MEDIUM SEMI-CAIRAN, SITOSOL DARI DUA SEL YANG BERSEBELAHAN DIHUBUINGKAN DENGAN PLASMODESMATA

BERDASAR CARA SEL MENGAMBIL ENERGI DARi LINGKUNGANMembuat makanannya sendiri, dalam arti sel dapat memanfaatkan CO2 sebagai sumber C dan sinar matahari sebagai sumber energiSemua sel fotosintetik adalah autotropik karena sel tsb mampu mengubah sinar matahari mjd energi kimia yg tersimpan dlm molekul organik dgn ukuran sangat kecilMemerlukan unsur-unsur anorganik sederhana6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2I. SEL AUTOTROPIK

Tdk dpt membuat makanannya sendiri, dalam arti sel energi dari lingkungan dgn menerima dan memecah molekul organik berukuran kecil dan kaya energi Terdiri atas senyawa organik kompleks, meskipun perlu unsur esensiil anorganik Semua sel hewan kebanyakan heterotrofik Daur karbon auto dan heterotrofik saling memerlukan agar tercipta keadaan saling memberi makanan disebut sintrofiC6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2OII. SEL HETEROTROPIK

Tanaman terdiri atas beberapa tipe sel yang berbeda struktur dan fungsinya, secara garis besar menjadi 2 kelompok, yaitu:Pertama Sel-sel bertanggung jawab pd pelaksanaan aktivitas metabolisme tanaman (sel aktif)Kedua Sel-sel yg tidak aktif melakukan metabolisme namun berfungsi sebagai penyangga maupun sbg alat transpor/ saluran cairan tanaman ada seluruh bagian tubuh tanaman. Kelompok ini berkembang dari sel-sel aktif Hasil Penelitian menunjukkan dari jumlah berat kering tanaman, 80 % terdiri atas sel-sel aktif yang ada pada tanaman hidupSTRUKTUR & FUNGSI SEL TANAMAN

SEL TUMBUHAN

KOMPONEN UTAMA SEL MEMBRAN PLASMASEBAGAIPelindung SelPengatur Bentuk SelPengatur Transportasi Zat (Oksigen, Nutrien) NUKLEUSSEBAGAIPusat Seluruh Kegiatan Sel SITOPLASMATERDIRI ATASCairan Sel (Sitosol / Hialoplasma) Bersifat KoloidOrgan Sel (Organel: Bentuk Dan Fungsi Terspesialisasi)

Sel-sel aktif (parenkim) terdiri atas 2 bagian pokok, yaitu:Dinding SelMembungkus protoplasmaFungsi: melindungi dan membentuk sel tsbTerdiri atas 2 lapis: - Outer layer (Lapisan primer) - Inner layer (Lapisan dalam, tdr atas beberapa lapis) Diantara dinding primer antara 2 sel terdapat lapisan interseluler, disebut middle lamella (lamela tengah)Aktif melakukan metabolismeTerdiri atas 2 bagian, yaitu sitoplasma dan vakuolaProtoplasma

SitoplasmaBerupa cairan, mempunyai beberapa tingkat kekentalan (viskositas)Bentuk lempeng-lempeng melingkupi vakuolaKadang menyusup pada tengah vakuola sebagai benang-benang/ lembaran sehingga membagi vakuola menjadi beberapa kantongVakuolaBerisi cairan disebut cairan selSetiap vakuola dibungkus membran yang disebut tonoplas yang memisahkan sitoplasma dengan cairan vakuola tsbMemiliki kemampuan untuk mengakumulasi substansi dgn transpor aktif dengan enzim spesifik

Fungsi VakuolaSebagai penyimpan enzim, berfungsi sebagai lisosom yang mampu menghidrolisis karbohidrat, protein, lemak, aam nukleat yg masuk ke vakuola.Menjaga sel dalam status turgor, dengan mengakumulasi substansi sehingga memacu air masuk secara osmose dan tekanan yang terjadi mendesak protoplasma ke arah luar dgn demikian mendesak dinding sel dan mjd kuat/kerasSebagai storage unsur/senyawa limbah yg diekskresikan oleh sitoplasma ke vakuola. Yg lain jg dpt berupa cadangan makanan, misal: protein (disebut protein bodies) atau butir-butir aleuron. Jg disimpan falvonoids yg menarik binatang utk melakukan polinasi dan juga terdapat racun penangkal hewan

DINDING SEL: Pelindung, Pertahanan Bentuk, Pencegahan Absorbsi Air Secara BerlebihanBahan: Selulosa Polisakarida (Mikrofibril)

Vakuola Sentral: Penyimpanan, Pembuangan Produk Metabolisme yg Tdk Berguna , Perlindungan Dan Pertumbuhan

Nukleus (Inti Sel)Berbentuk sperical (spt globe), diameter 6 8 nmDibungkus oleh membran yg berlubang-lubang (porus) dan berhubungan dengan retikulum endoplasmikDalam inti terdapat: - Plasma inti khromosom membawa informasi genetik sel tanaman - Nukleolus tempat ribosom terbentukKhloroplasMrpkan salah satu plastida mengandung khlorofil Setiap khloroplas terdapat stroma (thilakoid besar) dan grana (thilakoid kecil)Umumnya 40 60 grana/ khlorofil; 5 20 thilaokid/ grana

NUKLEUS (= 5 m)

Khloroplas: Tempat Proses FotosintesisPlastida Berwarna: Khromatopora (Khloroplas: khloropil/Hijau & Khromoplas: Xantofil/Kuning, Anthosianin/Oranye/ Jingga)Plastida Tidak Berwarna: Leukoplas (Leukoamiloplas/ Pati, Elaioplas/ Lemak, Proteinoplas)

MitokondriaMerupakan pusat oksidasi di dalam selBentuk umum seperti kapsulMengandung semua enzim TCA kecuali flavoprotein suksinat dehidrogenaseRespirasi selluler: ekstraksi gula, lemak dg bantuan O2 ATP Tempat sebagian dari proses respirasiMitokondria (Panjang 1-10 m : Pentransformasi energi

Aparatus GolgiBentuk membran2 dgn sejumlah bodies golgi yg cukup besar (Dyctyosomes)Setiap dictyosomes terdiri atas lempeng2 berongga sempit (disebut cisternae), berhubungan dengan E.R. atau membran inti selBerfungsi mengekskresikan hasil seperti proteinAktif dalam pembentuk membranRibosomMempunyai jumlah paling banyak dalam sitoplasma/ membran intiBerfungsi sebagai tempat sintesa protein

RE: Terdiri atas jaringan tubula dan gelembung membran sisterne Hubungan Antara Membran Re Dan Membran Nukleus RE Halus: Sintesis Lipid, Metabolisme Karbohidrat, Detoksifikasi RacunRE Kasar: Sekresi Protein, Misal Sel Pankreas Mensekresi Insulin Kedalam Aliran Darah. Protein Sekretoris Keluar Re Dibungkus Oleh Membran Vesikula (Mirip Gelembung) Vesikula Transpor

APARATUS GOLGI: GUDANG, SORTIR, KEMAS, KIRIM

MikrobodiesBentuk bulat kasarTerdiri atas:Peroksisom berhubungan dgn sel-sel fotosintesis; sering dihubungkan dgn khlorofil dn mitokondria; berperan dlm fotosintesisGlioksisom Jarang dijumpai, karena hanya terdapat pada sel-sel endosperm pada biji-biji yang kaya minyakSperosom Terdapat pada jaringan penyimpan lemak; berfungsi sebagai pembentuk, penyimpan dan mobilisasi lemak (umum trigliserida)

Peroksisom (berada dekat dgn khloroplas & mitokondrion)Walaupun protoplasma dipisahkan dgn dinding sel dan sel tetangga, namun tetap dihubungkan dgn benang2 plasma Plasmodesmata Ruang metabolisme khusus dibungkus membran tunggalMengandung enzim menstransfer H2 dari beberapa substrat ke O2 dan menghasilkan H2O2Beberapa peroksisom menggunakan O2 utk memecah lemak dan diangkut ke mitokondrion sbg bahan bakarTumbuh dengan cara menggabungkan protein dan lipid, membelah diri setelah mencapai ukuran tertentu

PlasmodesmataTerdapat pada tumbuhan tingkat tinggiPada tumbuhan tingkat rendah: algae, pteridophyta, bryophytaBerupa lubang bulat menembus dinding sel dan lamela tengahLubang ini dilapisi plasmolema, berisi sitoplasma, berlubang kecil (disebut tubules)Tubules saling berhubungan dengan ujung E.R. Dapat dilewati air/ larutan selPada sel-sel yang berdekatan terdapat ruang antar sel yang saling berhubungan dan berakhir pada stomataPada saat stomata membuka udara masuk, shg dlm jaringan tanaman dapat menerima CO2 dan O2 cukup untuk kegiatan metabolisme

SKEMA DINDING SEL DAN PLASMODESMATA

Keberadaan ruang antar sel dan plasmodesmata membagi tanaman ke dalam 2 bagian yang disebut:Symplast adl bagian hidup dari tanaman yang tersusun dari protoplasma yang saling berhubunganApoplast - Adalah bagian mati dari tanaman di luar plasmalemma, t.a. dinding sel - Ruang antar sel dan selaput dari struktur yang mati berupa jaringan pengangkut/ xylem - Pengangkutan melewati apoplast disebut apoplastik Kedua bagian tsb sama penting dalam kegunaannya mengangkut air/ larutan ke seluruh tubuh tanaman

Atom dan molekul dlm sisitem fisiologisBiomolekul untuk menunjukkan molekul2 besar dan kecil yang erat berhubungan dgn kimia dalam sistem hidup Unsur utama sel : C, H, O, N, P, Ca, K, S, Na, Mg, ClUnsur Runutan: Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, I, Mo, Si, Al, Se, NiHasil analisis kimiawi menunjukkan semua benda hidup disusun oleh senyawa-senyawa Senyawa2 tsb menunjukkan kesamaan macam unsur penyusun senyawa biologik digambarkan bhw semua benda hidup menunjukkan adanya hirarki organisasi materi benda hidup. Kelengkapan organisasi tergantung oleh tingkatan perkembangan organisme

Keperluan utama tanaman:- CO2; H2O; NO3- ; SO42- ; PO42- Elemen-elemen anorganik dalam jumlah yang sangat kecil (trace) Seny tersebut mensuplay 6 elemen: CHONSP yang merupakan komponen dasar anorganik utk: Protein: CHONSPKarbohidrat: CHOLemak: CHOAs. Nukleat: CHONPDari hasil penelitian disimpulkan:CO2 sebagai sumber C & OH2O HNO3- NSO4- S dan OPO4- P dan ODisamping tsb diatas ada bbrp unsur mbentuk struktur senyawa

Disamping tsb diatas ada bbrapa unsur membentukstruktur senyawa2, misalnya:K+ terlibat dalam transpirasiMg2+ pada KlorofilCa2+ pada membranFe2+, Cu2+, Mn2+ pada membran juga BODengan unsur2 sederhana tersebut, tanaman mampu mensintesa senyawa2 organik komplek yg kemudian menyusun jaringan tanaman tsb dan membentuk cadangan makanan pada biji yg dihasilkan.