biologi - fisiologi tumbuhan

Download Biologi - Fisiologi Tumbuhan

Post on 14-Jan-2016

39 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Materi Fisiologi Tumbuhan AGT

TRANSCRIPT

Slide 1

FISIOLOGI TUMBUHANAbdul Syahid, SP., MPDosen :1Copyright by Abdul Syahid, SP., MPFOTOSINTESIS

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Sel kloroplas yang menjadi bagian penting dalam proses fotosintesis2Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

6H2O + 6CO2 + cahaya C6H12O6 (glukosa) + 6O23Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

4Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya),reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

5Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

Jaringan Mesofil daun; terdiri dari jaringan pagar (Palisade) dan jaringan Bunga Karang (Spongy)mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya6Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

Mesofil daun7Copyright by Abdul Syahid, SP., MP7

Kloroplas di dalam sel tumbuhan8Copyright by Abdul Syahid, SP., MPSel kloroplas yang menjadi bagian penting dalam proses fotosintesis

9Copyright by Abdul Syahid, SP., MPGranum; tempat terjadinya Reaksi Terang

Stroma; tempat terjadinya Reaksi Gelap10Copyright by Abdul Syahid, SP., MPFotosintesis: reaksi terangReaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I

11Copyright by Abdul Syahid, SP., MPFotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.Fotosintesis: reaksi terang12Copyright by Abdul Syahid, SP., MPReaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH2.ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam reaksi gelap Fotosintesis: reaksi terang13Copyright by Abdul Syahid, SP., MPFotosintesis: reaksi GelapReaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis.Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2, yang berasal dari udara bebas. Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme. 14Copyright by Abdul Syahid, SP., MPFaktor yang mempengaruhi Fotosintesis :Konsentrasi karbon dioksida Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat 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. 15Copyright by Abdul Syahid, SP., MPKadar 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.Faktor yang mempengaruhi Fotosintesis :16Copyright by Abdul Syahid, SP., MP5. Tahap pertumbuhan Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.Faktor yang mempengaruhi Fotosintesis :17Copyright by Abdul Syahid, SP., MPKATABOLISMEKatabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah.Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa Complex sebagai senyawa sumber yang diurai.18Copyright by Abdul Syahid, SP., MPBila pembongkaran zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) : Respirasi,Bila pembongkaran zat dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) : Fermentasi.Respirasi : C6H12O6 (glukosa)+ O2 > 6CO2 + 6H2O + 688KKal.

Fermentasi :C6H1206(glukosa) > 2C2H5OH(etanol) + 2CO2 + Energi.19Copyright by Abdul Syahid, SP., MPRESPIRASI SELRespirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Contoh:Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya:C6H1206 + 6 02 > 6 H2O + 6 CO2 + Energi(glukosa)20Copyright by Abdul Syahid, SP., MPReaksi pembongkaran glukosa menjadi H20 + CO2 + Energi,melalui empat tahap :

1. Glikolisis.2. Dekarboksilasi Oksidatif3. Daur Krebs (Siklus Krebs).4. Transpor elektron respirasi.RESPIRASI SEL21Copyright by Abdul Syahid, SP., MP1. Glikolisis :Bahan : Glukosa (C=6)Produk : 2.2.2 ( 2Asam Piruvat (C3),2NADH,2ATP)Tempat : SitoplasmaSuasana : Anaerob

22Copyright by Abdul Syahid, SP., MPHasil lengkapnya Glikolisis :- 2 Asam Piruvat- 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai koenzim sumber elektron berenergi tinggi.- 2 molekul ATPHasil itu oleh sel didapatkan untuk setiap penguraian 1 molekul glukosa.23Copyright by Abdul Syahid, SP., MP2. Dekarbosilasi Oksidatif ( prodes antara siklus Krebs )Proses Pembongakaran Asam piruvat menjadi Asetil KoA

Bahan : Asam Piruvat (C=3)Produk : 2.2.2 (2 Asetil KoA (C=2), 2 CO2(C=1) , 2 NADH)Tempat : Inter Membran luar mitokondriaProses : Asam Piruvat(3C) dirubah menjadi Asetil KoA (2C) dan CO2 (1 C)(Setiap pembongkaran senyawa menghasilkan CO2 dapat dipastikan juga menghasilkan NADH)24Copyright by Abdul Syahid, SP., MPDekarbosilasi Oksidatif :

25Copyright by Abdul Syahid, SP., MP3. Daur Krebs (daur trikarboksilat):Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 serta energi kimiaBahan : Asetil KoAProduk : 6,4,2,2 ( 6NADH,4CO2,2FADH ,2ATP )Tempat : Matriks Mitokondria26Copyright by Abdul Syahid, SP., MPDaur Krebs :

27Copyright by Abdul Syahid, SP., MP4. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:Bahan : 10 NADH ( 2 GLikolisis,2 DO,6 SK)6 OksigenProduk : 34 ATP dab H2OTempat : Cristae ( membran dalam Mitocondria )Suasana : Aerob ( O2 sebagai Akseptor ion H+ )NADH + H+ + 3 ADP + 3 Pi + 1/2 O2 NAD+ + H2O + 3 ATP

FADH2 + 2 ADP + 2 Pi + 1/2 O2 FAD+ + H2O + 2 ATP28Copyright by Abdul Syahid, SP., MPProduk sampingan respirasi berupa CO2 dan dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi/manusia secara Difusi .Kesimpulan :Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 > 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP , Karena Peristiwa Glikolisis terjadi di sitoplasma , maka NAD yang membawa ion H+ ketika masuk ke mitocondria untuk diberikan ke akseptor Oksigen memrlukan energi 2 ATP maka ATP keseluruhan hanya tinggal 36 ATP29Copyright by Abdul Syahid, SP., MPTRANSPORTASI HARA, AIR & HASIL FOTOSINTESISTranslokasi tumbuhan adalah proses pengambilan dan pengeluaran zat-zat ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Pada tumbuhan tingkat rendah (misal ganggang) penyerapan air dan zat hara yang terlarut di dalamnya dilakukan melalui seluruh bagian tubuh. Pada tumbuhan tingkat tinggi (misal spermatophyta) proses pengangkutan dilakukan pembuluh pengangkut yang terdiri dari xylem dan phloem.30Copyright by Abdul Syahid, SP., MPTRANSLOKASI HARA, AIR & HASIL FOTOSINTESISTumbuhan memperoleh bahan dari lingkungan untuk hidup berupa O2, CO2, air dan unsur hara. Kecuali gas O2 dan CO2 zat diserap dalam bentuk larutan ion. Mekanisme proses penyerapan dapat belangsung karena adanya proses imbibisi, difusi, osmosis dan transpor aktif.31Copyright by Abdul Syahid, SP., MP31Imbibisi : merupakan penyusupan atau peresapan air ke dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang. Misal masuknya air pada biji saat berkecambah dan biji kacang yang direndam dalam air beberapa jam.Diffusi : gerak menyebarnya molekul dari daerah konsentrasi tinggi (hipertonik) ke konsentrasi rendah (hipotonik). Misal pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 saat pernafasan, penyebaran setetes tinta dalam air.32Copyright by Abdul Syahid, SP., MPOsmosis : proses perpindahan air dari daerah yang berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah yang berkonsentrasi tinggi (hipertonik) melalui membran semipermiabel. Membran semipermiabel adalah selaput pemisah yang hanya bisa ditembus oleh air dan zat tertentu yang larut di dalamnya. Keadaan tegang yang timbul antara dinding sel dengan dinding isi sel karena menyerap air disebut turgor, sedang tekanan yang ditimbulkan disebut tekanan turgor. 33Copyright by Abdul Syahid, SP., MPUntuk sel tumbuhan bersifat selektif semipermiabel. Setiap sel hidup merupakan sistem osmotik. Jika sel ditempatkan dalam larutan yang lebih pekat (hipertonik) terhadap cairan sel, air dalam sel akan terhisap keluar sehingga menyebabkan sel mengkerut. Peristiwa ini disebut plasmolisis.Osmosis : 34Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

Difusi : 35Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

Osmosis : 36Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPlasmolisis :

37Copyright by Abdul Syahid, SP., MPpengangkutan lintas membran dengan menggunakan energi ATP, melibatkan pertukaran ion Na+ dan K+ (pompa ion) serta protein kontraspor yang akan mengangkut ion Na+ bersama melekul lain seperti asam amino dan gula. Arahnya dari daerah berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Misal perpindahan air dari korteks ke stele. Transpor aktif : 38Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

Transpor aktif : Ion Na+ dan K+ dengan transpor aktif dapat melewati membran sel. (1) Ion Na+ terikat pada suatu tempat di protein membran. (2) Ion Na+ tersusun dengan formasi tertentu untuk dilepaskan ke luar sel. (3) Ion K+ dari luar diikat. (4) Hal ini merangsang membran sel untuk kembali ke bentuk semula. (5) Ion K+ dilepaskan protein membran dan masuk ke dalam sel.39Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPengangkutan Zat Melalui Xylem Pengangkutan zat pada tumbuhan dibedakan menjadi :1. Pengangkutan vaskuler (intravaskuler) : pengangkutan melalui berkas pembuluh pengangkut.2. Pengangkutan ekstravaskuler : pengangkutan air dan garam mineral di luar berkas pembuluh pengangkut. Pengangkutan ini berjalan dari sel ke sel dan biasanya dengan arah horisontal. Di dalam akar pengangkutan ini melalui :bulu akar epidermis korteks endodermis xylem.40Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPengangkutan Zat Melalui Xylem Pengangkutan ekstravaskuler dibedakan :transportasi/ lintasan apoplast : menyusupnya air tanah secara bebas atau transpor pasif melalui semua bagian tak hidup dari tumbuhan (dinding sel dan ruang antar sel)transportasi/ lintasan simplast : bergeraknya air dan garam mineral melalui bagian hidup dari sel tumbuhan (sitoplasma dan vakoula). 41Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPengangkutan Zat Melalui Xylem

lintasan apoplast dan Lintasan Simplast :42Copyright by Abdul Syahid, SP., MP42

lintasan apoplast dan Lintasan Simplast :43Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPengangkutan Zat Melalui Xylem Proses pengangkutan air dan zat zat terlarut hingga sampai ke daun pada tumbuhan dipengaruhi oleh :daya kapilaritas : pembuluh xylem yang terdapat pada tumbuhan dianggap sebagai pipa kapiler. Air akan naik melalui pembuluh kayu sebagai akibat dari gaya adhesi antara dinding pembuluh kayu dengan molekul air.44Copyright by Abdul Syahid, SP., MPdaya tekan akar : tekanan akar pada setiap tumbuhan berbeda-beda. Besarnya tekanan akar dipengaruhi besar kecil dan tinggi rendahnya tumbuhan (0,7 - 2,0 atm). Bukti adanya tekanan akar adalah pada batang yang dipotong, maka air tampak menggenang dipermukaan tunggaknya.daya hisap daun : disebabkan adanya penguapan (transpirasi) air dari daun yang besarnya berbanding lurus dengan luas bidang penguapan (intensitas penguapan).pengaruh sel-sel yang hidup45Copyright by Abdul Syahid, SP., MPTumbuhan mengeluarkan cairan dari tubuhnya melalui 3 proses, yaitu :TranspirasiGutasiPerdarahan

46Copyright by Abdul Syahid, SP., MPTranspirasi : adalah terlepasnya air dalam bentuk uap air melalui stomata dan kutikula ke udara bebas (evaporasi). Transpirasi dipengaruhi oleh :Faktor luar, meliputi :-kelembaban udara -suhu udara-intensitas cahaya-kecepatan angin-kandungan air tanahFaktor dalam, meliputi :-ukuran (luas) daun-tebal tipisnya daun-ada tidaknya lapisan lilin pada permukaan daun-jumlah stomata-jumlah bulu akar (trikoma) TRANSPIRASI47Copyright by Abdul Syahid, SP., MPJadi semakin cepat laju transpirasi berarti semakin cepat pengangkutan air dan zat hara terlarut, demikian pula sebaliknya. Alat untuk mengukur besarnya laju transpirasi melalui daun disebut fotometer atau transpirometer.TRANSPIRASI

48Copyright by Abdul Syahid, SP., MPGutasi : adalah pengeluaran air dalam bentuk tetes-tetes air melalui celah-celah tepi atau ujung tulang tepi daun yang disebut hidatoda/ gutatoda/ emisarium. Terjadi pada suhu rendah dan kelembaban tinggi sekitar pukul 04.00 sampai 06.00 pagi hari. Di alami pada tumbuhan famili Poaceae (padi, jagung, rumput, dll) Gutasi

49Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPerdarahan

Perdarahan : adalah pengeluaran air cairan dari tubuh tumbuhan berupa getah yang disebabkan karena luka atau hal-hal lain yang tidak wajar. Misalnya pada penyadapan pohon karet dan pohon aren50Copyright by Abdul Syahid, SP., MPPengangkutan Zat Melalui Phloem Pengangkutan hasil fotosintesis berupa larutan melalui phloem secara vaskuler ke seluruh bagian tubuh disebut translokasi.

51Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

Pengangkutan Zat Melalui Phloem 52Copyright by Abdul Syahid, SP., MPUntuk membuktikan adanya pengangkutan hasil fotosintesis melewati phloem dapat dilihat dari pada proses pencangkokan. Batang yang telah kehilangan kulit (phloem) mengalami hambatan pengangkutan akibat terjadinya timbunan makanan yang dapat memacu munculnya akar apabila bagian batang yang terkelupas kulitnya tertutup tanah yang selalu basah.Pengangkutan Zat Melalui Phloem 53Copyright by Abdul Syahid, SP., MPEnzim Enzim ialah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi dan ikut beraksi didalamnya sedang pada saat akhir proses enzim akan melepaskan diri seolah olah tidak ikut bereaksi dalam proses tersebut.Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim yang tersusun atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas protein. Gugus prostetik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari bahan organik) dan kofaktor (tersusun dari bahan anorganik).Enzim bersifat lebih spesifik hanya digunakan untuk satu reaksi saja (satu enzim hanya untuk satu reaksi)54Copyright by Abdul Syahid, SP., MPSIFAT SIFAT ENZIM

1 . BiokatalisatorEnzim mempercepat laju reaksi, tetapi tidak ikut bereaksi.2. TermolabilEnzim mudah rusak bila dipanaskan sampai dengan suhu tertentu.3. Merupakan senyawa protein4. Bekerja secara spesifik.Satu jenis enzim bekerja secara khusus hanya pada satu jenis substrat. Misalnya enzim katalase menguraikan Hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2), sedangkan enzim lipase menguraikan lemak + air menjadi gliserol + asam lemak.

55Copyright by Abdul Syahid, SP., MP

Enzim Sucrase yang bekerja pada reaksi perubahan sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa56Copyright by Abdul Syahid, SP., MPFAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM

1. SuhuSemakin tinggi suhu, kerja enzim juga akan meningkat. Tetapi ada batas maksimalnya. Untuk hewan misalnya, batas tertinggi suhu adalah 40C. Bila suhu di atas 40C, enzim tersebut akan menjadi rusak. Sedangkan untuk tumbuhan batas tertinggi suhunya adalah 25C.

2. pHPengaruh pH terhadap suatu enzim bervariasi tergantung jenisnya. Ada enzim yang bekerja secara optimal pada kondisi asam. Ada juga yang bekerja secara optimal pada kondisi basa.

57Copyright by Abdul Syahid, SP., MP Konsentrasi substratSemakin tinggi konsentrasi substrat, semakin meningkat juga kerja enzim tetapi akan mencapai titik maksimal pada konsentrasi tertentu.

4. Konsentrasi enzimSemakin tinggi konsentrasi enzim, semakin meningkat juga kerja enzim.

5. Adanya aktivatorAktivator merupakan zat yang memicu kerja enzim.

6. Adanya inhibitorInhibitor merupakan zat yang menghambat kerja enzimFAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM58Copyright by Abdul Syahid, SP., MPHORMON TUMBUHAN dan ZAT PENGATUR TUMBUH (ZPT)Hormon tumbuhan (plant hormone) adalah zat organik yang dihasilkan oleh tanaman, yang dalam konsentrasi rendah dapat mengatur proses fisiologis tanamanZat Pengatur Tumbuh (ZPT) pada tanaman (plant regulator), adalah senyawa organik yang bukan hara (nutrient) yang disintesis secara buatan, yang dalam jumlah sedikit dapat mendukung (promote), menghambat (inhibit), dan merubah proses fisiologi tumbuhan.Hormon pastilah ZPT tapi ZPT belum tentu hormon.59Copyright by Abdul Syahid, SP., MP1. Auksin (Giberexin, Rootone F)merupakan salah satu dari kelompok hormon tanaman seperti indolasetat yang berfungsi untuk merangsang pembesaran sel, sintesis DNA kromosom, serta pertumbuhan sepanjang aksis longitudinal tanaman.

Jenis-jenis hormon pada tanaman dan ZPT yang beredar di pasaran:60Copyright by Abdul Syahid, SP., MP2. Giberelin (Giberexin, Biggest, Gibracid, Synergib, Extragib)merupakan hormon perangsang pertumbuhan tanaman yang diperoleh dari Gibberella fujikuroi atau Fusarium moniliforme.

61Copyright by Abdul Syahid, SP., MP3. Sitokinin (NovelGrow)merupakan hormon tumbuhan turunan adenin dan berfungsi untuk merangsang pembelahan sel dan diferensiasi mitosis, disintesis pada ujung akar dan ditranslokasi melalui pembuluh xylem.

62Copyright by Abdul Syahid, SP., MP4. Ethylen (Prothephon)merupakan hormon yang berupa gas yang dalam kehidupan tanaman aktif dalam proses pematangan buah

63Copyright by Abdul Syahid, SP., MP5. Asam absisat (ABA), sebagai penghambat tumbuh (Inhibitor/retardant) pada saat tanaman mengalami stress, fitohormon ini digunakan untuk mengompakkan pertumbuhan batang agar tanaman terlihat sangat baik. Pada komposisi dan perlakuan tertentu dapat merangsang pertumbuhan tunas anakan dengan cepat dan serentak. Misalnya : untuk golongan Paclobutrazol merk dagang antara lain: Cultar, Bonzi) dan Uniconazole (merk dagang Sumagic). Golongan inhibitor adalah: Paclobutrazol, Ancymidol, TIBA, dan CCC.64Copyright by Abdul Syahid, SP., MPSekian65Copyright by Abdul Syahid, SP., MP