Fisiologi TumbuhanFisiologi TumbuhanPNA 2462 B/DPNA 2462 B/D

Didik IndradewaDidik Indradewa

Eka Tarwaca Susila PutraEka Tarwaca Susila Putra

Sistem PerkuliahanSistem Perkuliahan

• Student centered learning : dibagi dalam kelompok diskusi, mahasiswa presentasi, ditambah materi dari dosen

• Research university : dosen memberikan contoh hasil penelitiannya untuk bahan kuliah

• e Learning : bahan yang disiapkan dosen maupun penunjang dapat diakses lewat internet

Sistem Perkuliahan (lanjutan)Sistem Perkuliahan (lanjutan)

• Bahan dari dosen 1 (Didik Indradewa) digunakan untuk ujian sisipan

• Bahan dari dosen 2 (Eka Tarwaca) digunakan untuk ujian akhir

• Nilai ujian sisipan + akhir + praktikum : 3

SilabusSilabus Pengertian dan ruang lingkup fisiologi

tumbuhan, sel dan organela sel, gerakan partilel berupa difusi, osmosis dan imbibisi. Peran air bagi tumbuhan, penyerapan dan pengangkutan air serta transpirasi. Dalam metabolisme dibahas tentang ensim, fotositesis dan respirasi. Fotosintesis mencakup reaksi cahaya, reaksi gelap dan faktor-faktor yang berpengaruh. Respirasi mencakup glikolisis, siklus Krebs faktor-faktor yang berpengaruh dan respirasi cahaya. Pengangkutan hasil fotosintesis, jalur dan teori pengangkutan.

PustakaPustaka

• Devlin, R.M. and F.H. Witham. 1983. Plant Physiology.

• Salisbury, F.B. and C.W. Ross. 1978. Plant Physiology.

• Taiz, L. and E. Zeiger. 1998. Plant Physiology.

JadualJadualMg Tgl Materi Ds 1 Pendahuluan D 2 Gerakan partikel : difusi dan D osmosis 3 Imbibisi, air D 4 Penyerapan dan pengangkut D an air 5 Transpirasi D 6 Ujian sisipan D

Jadual (lanjutan)Jadual (lanjutan)

Mg Tgl Materi Ds 7 Ensim E 8 Reaksi cahaya fotosintesis E 9 Reaksi gelap fotosintesis E10 Faktor genetik dan lingkungan E11 Respirasi glikolisis dan siklus E Krebs12 Faktor genetik dan lingkungan E13 Respirasi cahaya E14 Pengangkutan asimilat E

PendahuluanPendahuluanBatasan• Fisiologi Tumbuhan : ilmu yang

membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan pada tingkatan molekuler dan seluler

• Fisiologi Tanaman : ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tanaman pada tingkatan individu dan populasi

• Tanaman adalah tumbuhan yang dibudidayakan

Pembahasan dalam Fisiologi TumbuhanPembahasan dalam Fisiologi Tumbuhan

• Macam proses : transpirasi, respirasi dll

• Mekanisme proses : fotosintesis terdiri dari reaksi cahaya dan rekasi gelap

• Di mana terjadinya ; fotosintesis di dalam kloroplas

• Faktor yang berpengaruh : transpirasi dipengaruhi intensitas cahaya

Faktor Berpengaruh thd TanamanFaktor Berpengaruh thd Tanaman

Genetik Iklim Air,Chya,Suhu,CO2

Tanaman Orgme Tan. Hma, Peny,Glm

Proses Tanah Fisik, Kimia, Biol Fisiologis Macam, mekanisme. tempat Pertumbuhan Hasil

SejarahSejarahFisiologi Tumbuhan telah ada sangat lama, tetapi tidak bersamaan

dengan adanya manusia maupun dimulainya pertanian

PENDAHULUANPENDAHULUAN

Batasan Pertanian• Sempit : pengelolaan

tanaman dan lingkungannya agar memberikan suatu produk yang maksimal

• Luas : tanaman (pertanian), ternak (peternakan) dan ikan (perikanan)

Peran Tumbuhan-TanamanPeran Tumbuhan-TanamanSumber pangan

SandangSandang

PapanPapan

Obat dan KosmetikObat dan Kosmetik

Bahan IndustriBahan Industri

Keindahan dan RekreasiKeindahan dan Rekreasi

Daur hidrologiDaur hidrologi

Paru-paru DuniaParu-paru Dunia

Ilmu PendukungIlmu Pendukung

• Anatomi dan Morfologi : penyerapan air

Fisika dan KimiaFisika dan Kimia

reaksi cahaya dan gelap fotosintesis

MatematikMatematik

Sel dan Organela Sel dan Organela

Minggu DepanMinggu Depan

• Gerakan Partikel

• Difusi

• Osmosis

• Imbibisi

Gerakan PartikelGerakan Partikel CO2 O2 H2O

Ion H2O

• Tanaman bertambah besar ukurannya karena adanya bahan tambahan berupa partikel

• Partikel berupa ion atau molekul yang masuk dan keluar dari dalam tubuh tanaman

• Ion yang masuk antara lain berupa nutrisi misalnya NH4

+, NO3- dll

• Molekul yang masuk misalnya : CO2 dan H2O

• Molekul yang keluar misalnya O2 dan H2O

• Masuk dan keluarnya partikel dengan proses gerakan partikel berupa difusi, osmosis dan imbibisi

DifusiDifusi gerakan partikel dari

tempat dengan potensial kimia lebih tinggi ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis

• Potensial kimia : energi bebas per mol

• Energi bebas : energi untuk melakukan kerja

• Energi kinetik : energi yang dimiliki partikel dengan suhu di atas 0o K untuk melakukan gerakan

• Keseimbangan dinamis : partikel tetap bergerak namun jumlah yang masuk seimbang dengan jumlah yang keluar, sehingga difusi berhenti

Laju gerakan partikelLaju gerakan partikel• V = (8RT)1/2/ π M• V = laju (cm/det) T = suhu K• R = tetapan gas M = BM π = 3,14• Faktor yg mempengaruhi difusi 1. Suhu, makin tinggi difusi makin cepat 2. BM makin besar difusi makin lambat 3. Kelarutan dalam medium, makin besar difusi makin cepat 4. Beda potensial kimia, makin besar beda difusi makin cepat

Contoh DifusiContoh Difusi

• Model

A B

1. CO2 2x CO2 4x

CO2 3x CO2 3x

2. CO2 2x, O22x CO2 4x

CO2 3x, O21x CO2 3x, O21x

Difusi CODifusi CO22, O, O2 2 dan Hdan H22OO

COCO2 2 OO22 H H22OO

OsmosisOsmosis

• Osmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis

Sifat MembranSifat Membran

• Sifat membran solvent solut

permeabel + +

semi permeabel + -

selektif permeabel + +/-

impermeabel - -

+ = dapat lewat - = tidak

• Contoh membran : membran plasma, membran vakuola, membran kloroplas

MembranMembran

Potensial AirPotensial Air• Potensial air : energi bebas per mol air• Ψ = Ψs + Ψp + Ψm satuan : atm, bar, Pa• Ψ (potensial air) = - DTD (defisit tek difusi)• Ψs (potensial solut) = -TO (tek osmosis)• Ψp (potensial tekanan) = TT (tek turgor)• Ψm (potensial matriks) = TI (tek imbibisi)• DTD = TO - TT• Di dalam sel Ψm kecil – diabaikan• Di dalam benih Ψp kecil - diabaikan

Potensial SolutPotensial Solut• Potensial solut : penurunan energi bebas

air dalam suatu larutan karena interaksi air dengan solut, dibanding dengan air murni

• Potensial air murni (maksimal) = 0 bar

• Larutan mempunyai potensial air < 0 atau negatif

• Larutan di tempat terbuka mempunyai Ψp = 0, sehingga Ψ = Ψs

• Ψs = - m i R T TO = M R T

• m = molalitas i = derajat ionisasi ( sukrosa =1, Na Cl = 1,8 pada 20o C)

R = tetapan gas = 22,7/273 bar

T = suhu K = 0C + 2730

• Faktor yang berpengaruh thd Ψs

1. Molallitas (konsentrasi), makin tinggi

Ψs makin rendah

2. Derajat ionisasi, makin tinggi Ψs

makin rendah

3. Derajat hidrasi, solut mudah mengikat

air, Ψs rendah

4. Suhu, makin tinggi , Ψs makin rendah

Arah gerakan airArah gerakan air

• Dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah

• Dari DTD lebih rendah ke DTD lebih tinggi

• Dari larutan dengan konsentrasi lebih rendah ke konsentrasi lebih tinggi

• Dari larutan lebih encer ke larutan lebih kental

Ketentuan dalam gerakan air Ketentuan dalam gerakan air

• Saat seimbang dinamik , potensial air atau DTD sama

• Bila salah satu bagian tidak terbatas misal lengas tanah, potensial air sama dengan bagian yang tidak terbatas

• Bila dua bagian terbatas , potensial air akhir merupakan rata-rata

• Potensial solut tidak berubah sampai potensial tekanan mencapai 0 bar

Sel A dalam Larutan BSel A dalam Larutan B

• Keadaan awal A. Ψ = Ψs+Ψp

= -30 + 0 = -30 bar

B. Ψ = Ψs+Ψp

= -10 + 0 = -10 bar

• Keseimbangan A. Ψ = Ψs+Ψp

= -30 + 20 = -10 bar

B. Ψ = Ψs+Ψp

= -10 + 0 = -10 bar

Sel A dengan Sel BSel A dengan Sel B

• Keadaan awal A. Ψ = Ψs+Ψp

= -14+4 = -10 bar

B. Ψ = Ψs+Ψp A

= -24+ 8 = -16 bar

• Keseimbangan A. Ψ = Ψs+Ψp

= -14+1 = - 13 bar

B. Ψ = Ψs+Ψp B = -24+11 = -13 bar

Hubungan Hubungan ΨΨ, , ΨΨss, , ΨΨpp

• Sel turgor penuh

Ψ = Ψs + Ψp = -12,5 + 12,5 = 0 bar

• Sel mengempis, volume relatif 80%

Ψ = Ψs+ Ψp = -14 + 0 = -14 bar

Mengukur potensial airMengukur potensial airMetode Gravimetri

Metode ChardakovMetode Chardakov

Pressure Bomb ScholanderPressure Bomb Scholander sampel manometer gas Nsampel manometer gas N22

Pengukuran potensial airPengukuran potensial air

Mengukur potensial solutMengukur potensial solut

• Jaringan berwarna misal daun Rhoediscolor dimasukkan larutan dengan konsentrasi berbeda, potensial solut jaringan = potensial solut larutan yang menyebabkan 50% jaringan mengalami plasmolisis