KULIAH I FISIOLOGI DAN SEL TUMBUHAN

(1)

KULIAH I

FISIOLOGI DAN SEL TUMBUHAN

☻

Tumbuhan banyak

manfaat dan nilai

ekonomi

☻

Cakupan tumbuhan

tinggi (Spermatofita)

☻

Fisiologi

►

► Proses

Proses

►

► Fungsi

Fungsi

☻

Aspek praktis dari

fisiologi tumbuhan

(2)

Faktor keturunan

Faktor lingkungan

Proses internal

Pertumbuhan

dan

perkembangan

(3)

(4)

KULIAH I

FISIOLOGI DAN SEL TUMBUHAN

(5)

SEL TUMBUHAN

Sel eukariot

Terdiri dari dinding sel

dan protoplas

Protoplas terdiri dari

membran sel dan

sitoplasma

Sitoplasma terdiri dari

sitosol , organel dan inti

sel

Antar sel dihubungkan

dengan plasmodesmata

(6)

Gambar 1.4 (A) Membran , retikulum endoplasma dan

endomembran yang lain pada sel tumbuhan

mempunyai protein yang menempel pada lipid lapis ganda. (B) Foto elektron mikroskop menunjukkan membran sel dari daerah meristem ujung akar

(7)

INTI SEL

Gambar 1.5 Model struktur kompleks porus inti. Cincin sejajar terdiri dari 8 subunit setiap subunit tersusun oktagonal dekat membran dalam dan luar inti. Berbagai protein membentuk struktur lain seperti cincin inti, cincin paku, transporter pusat, filamen sitoplasma dan keranjang inti.

(8)

(9)

RETIKULUM

(10)

BADAN

GOLGI

_GOLGI

DAN

_DAN

VESIKULA

_VESIKULA

Gambar 1.8 Foto elektron mikroskop aparatus golgi tembakau pada sel ujung akar. Cis,medial

(11)

MITOKONDRIA

Organel respiratori

Penghasil energi (ATP)

Komponen mitokondria

~membran luar

~matriks mengandung

enzim utk siklus Krebs

~mebran dalam: 70%

protein dan fosfolipid

unik (kardiolipin

)

(12)

Gambar 1.11 (A) Foto mikroskop elektron kloroplas dari Phleum protense (18.000 x). (B) Preparat yang sama tetapi dengan perbesaran 52.000 x. (C) Gambar 3 dimensi tumpukan

(13)

KROMOPLAS

Gambar 1.12 Kromoplas buah tomat dilihat

dengan elektron

mikroskop pada awal perubahan dari kloroplas ke kromoplas.

Tumpukan grana masih ada tomat dilihat dengan elektron mikroskop

(27.000x) (Gunning dan steer,1996)

(14)

PERKEMBANGAN PLASTIDA

(15)

PEROKSISOM

Gambar 1.15 (A) Foto mikroskop elektron oleosom disamping peroksisom (B) Diagram pembentukan oleosom , sintesis dan penimbunan minyak dalam fosfolipid lapis ganda retikulum endoplasma. Setelah pelepasan dari retikulum endoplasma, oleosom dikelilingi oleh fosfolipid lapis tunggal yang mengandung protein oleosin

) Gambar 1.14 Foto elektron mikroskop

peroksisom dari sel mesofil menunjukkan adanya kristal-kristal. Peroksisom ini terlihat berdekatan letaknya dengan 2 kloroplas dan mitokondria, mungkin berhubungan fungsi kerjasama ketiganya dalam fotorespirasi

(16)

SITOSKELETON

Gambar 1.16 (A) Mikrotubul dari sisi

memanjang. Setiap mikrotubul terdiri dari 13

Gambar 1.17 Model terakhir dari filamen dari monomer protein . (A) Lekukan-lekukan dimer dalam susunan sejajar. (B) Tetramer dari 2

SITOSKELETON

_SITOSKELETON

SITOSKELETON

(17)

MITOSIS

Gambar 1.18 Foto mikroskop fluoresen menunjukkan perubahan susunan mikrotubul pada stadia berbeda selama siklus hidup sel pada sel meristem akar gandum. Mikrotubul terwarna hijau dan kuning, sedang DNA terwarna biru. (A-D) Mikrotubul menghilang dan preprofase benang-benang terbentuk mengelilingi inti pada sisi yang kelak menjadi dinding pemisah pada telofase. (E-H) Benang

gelendong pada profase terbentuk pada foci mikrotubul pada kutub. (G-H) Benang-benang pada profase menghilang pada profase akhir. (I-K) Membran inti rusak dan kedua kutub menjadi lebih difuse. Gelendong mitosis tersusun seperti jari-jari sejajar dan kinetokor menempel pada gelendong mikrotubul (Gunning dan Steer, 1996)

MITOSIS

Gambar 1.18 Foto mikroskop fluoresen menunjukkan perubahan susunan mikrotubul pada stadia berbeda selama siklus hidup sel pada sel meristem akar gandum. Mikrotubul terwarna hijau dan kuning, sedang DNA terwarna biru. (A-D) Mikrotubul menghilang dan preprofase benang-benang terbentuk mengelilingi inti pada sisi yang kelak menjadi dinding pemisah pada telofase. (E-H) Benang

gelendong pada profase terbentuk pada foci mikrotubul pada kutub. (G-H) Benang-benang pada profase menghilang pada profase akhir. (I-K) Membran inti rusak dan kedua kutub menjadi lebih difuse. Gelendong mitosis tersusun seperti jari-jari sejajar dan kinetokor menempel pada gelendong mikrotubul (Gunning dan Steer, 1996)

(18)

Gambar 1.19 (A) Diagram siklus sel. (B) Diagram regulasi siklus sel oleh Cyclin Dependent Protein Kinase (CDK). G1, CDK dalam keadaan tidak aktif. CDK menjadi aktif dengan menempel pada siklin G1 (C G1) Dan karena terfosforilasi Pada sisi aktif, Kompleks CDK siklin menyebabkan terjadinya fase transisi ke fase S. Pada akhir fase S siklin G1 terurai menjadi fosfat dan CDK inaktif. Pada G2 , CDK inaktif

menempel pada siklin mitosis atau M Cyclin. Pada saat bersamaan kompleks CDK-Cyclin teraktivasi pada kedua sisi aktif dan penghambatannya. Kompleks CDK-Cyclin tetap dalam keadaan tidak aktif karena sisi penghambatannya terfosforilasi. Kompleks inaktif Gambar 1.19 (A) Diagram siklus sel. (B) Diagram regulasi siklus sel oleh Cyclin Dependent Protein Kinase (CDK). G1, CDK dalam keadaan tidak aktif. CDK menjadi aktif dengan menempel pada siklin G1 (C G1) Dan karena terfosforilasi Pada sisi aktif, Kompleks CDK siklin menyebabkan terjadinya fase transisi ke fase S. Pada akhir fase S siklin G1 terurai menjadi fosfat dan CDK inaktif. Pada G2 , CDK inaktif

menempel pada siklin mitosis atau M Cyclin. Pada saat bersamaan kompleks CDK-Cyclin teraktivasi pada kedua sisi aktif dan penghambatannya. Kompleks CDK-Cyclin tetap dalam keadaan tidak aktif karena sisi penghambatannya terfosforilasi. Kompleks inaktif

(19)

PLASMODESMATA

Gambar 1.20 Plasmodesmata antar sel. (A) Gambar elektron mikroskop dinding pemisah 2 sel yang berdekatan (B) Skematk dinding sel dengan 2 plasmodesmata yang berbeda bentuk. Desmotubul bersambungan dengan retikulum endoplasma dari sel berdekatan. Protein di permukaan luar desmotubul dan permukaan dalam membran sel., kedua

permukaan tersebut diperkirakan dihubungkan oleh protein filamen. Celah antara lapisan protein, dua membran tampaknya mengatur penyaringan molekul melalui plasmodesmata ( (A)Tilney, et al 1991; (B)

PLASMODESMATA

(20)

OKSIDASI DAN REDUKSI BESI

_{OKSIDASI DAN REDUKSI BESI}

OKSIDASI DAN REDUKSI BESI

(21)

POTENSIAL REDOKS

_{POTENSIAL REDOKS}

POTENSIAL REDOKS

_{POTENSIAL REDOKS}

POTENSIAL REDOKS

(22)

POTENSIAL MEMBRAN UNTUK

MENGGERAKKAN ION

POTENSIAL MEMBRAN UNTUK

MENGGERAKKAN ION

POTENSIAL MEMBRAN UNTUK

MENGGERAKKAN ION

POTENSIAL MEMBRAN UNTUK

MENGGERAKKAN ION

Gambar 1.21 Transpor melawan gradien potensial elektrokimia. Transpor ini

membutuhkan agen yang menggerakkan larutan bermuatan dari satu tempat ke tempat lain untuk mengatasi perbedaan potensial elektrokimia dan

Gambar 1.22 Pembebasan potensial listrik melalui difusi ion. Tempat 2 mempunyai konsentrasi

garam lebih tinggi dari pada tempat 1 (anion tidak diperlihatkan). Jika membran permeabel

(23)

STRUKTUR, NAMA DAN

KLASIFIKASI ASAM AMINO

STRUKTUR, NAMA DAN

KLASIFIKASI ASAM AMINO

(24)

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

POLAR

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

POLAR

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

POLAR

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

POLAR

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

POLAR

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

POLAR

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

POLAR

(25)

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

BASA ATAU ASAM

ASAM AMINO DENGAN GUGUS R

BASA ATAU ASAM

(26)

(27)

2.1 Kandungan air tumbuhan

۞

Tergantung

aktivitas

sel

atau

jarungan

۞

Konsentrasi

berkisar

10

10 -

-

95%

۞

Astronot

mencari

air

di

luar

angkasa

۞

Xerofit

hidup

dalam

keadaan

air

terbatas

۞

Faktor

pembatas

didaerah

pertanian

۞

Begitu pentingnya air ini dalam proses kehidupan

sehingga Salisbury dan Ross (1992) menyatakan

bahwa

fisiologi tumbuhan adalah belajar tentang air.

Setuju atau

tidak atas pernyataan tersebut tergantung alasan setiap

orang.

Kuliah II

AIR DAN TUMBUHAN

(28)

2.2

2.2 Molekul air

Molekul air

۞

Air bersifat polar, membentuk ikatan kovalen antara atom H dan O

.

Ikatan kovalen kuat dan sangat stabil.

Ikatan hidrogen antar molekul sesamanya.

Kekuatan katan hidrogen dibandingkan dengan ikatan kovalen 1:20.

Molekul air bermuatan positif pada H dan negatif pada OH. diseba

bkan karena:

* Kedua atom hidrogen pada air berjarak 105

oo

_.

*

Ikatan antara O

-

H terpolarisasi karena tidak sama dalam sharing elektron

sehingga O lebih elektronegatif dan H bermuatan positif.

*Oksigen tidak mempunyai elektron yang dipakai bersama

-

sama (bentuk

tetrahidral)

(29)

2

2 .3

.3

Sifat kimia dan fisik air

۞

S

ifat fisik air tidak berwarna (transparan), tidak berbau dan tid

ak berasa

dan mempunyai sifat yang unik (Maxist).

۞

Sifat anomali beku (es) volume > 9% dibandingkan fase cair, BJ <

air

→

es

mengapung

.

۞

P

anas penguapan tinggi 540 kalori/gram air, 100

oo

_{C : 580 kalori ,25}

oo

_{C. BM}

air adalah 18, H

₂₂

S 34, amonia 17 , titik didih air 100

oo

_{C sedangkan H}

2 2

S

mendidih pada t.

-

62

oo

_{C dan perlu 132 kalori/garam.}

۞

Panas spesifik air panas untuk 1 gram,

↑

1

oo

_{C dari 15}

oo

_{C ke 16}

oo

_C

Air menyerap banyak energi panas tetapi sedikit peningkatan tem

peratur

→

t.

stabil

(30)

۞

Air mempunyai karakteristik yang lain yaitu menbentuk ikatan:

►

► Kohesi. ikatan antar molekul air

Kohesi. ikatan antar molekul air

→

tegangan permukaan.

►

► Adesi.ikatan antara molekul air dan substansi lain dengan atom

Adesi.ikatan antara molekul air dan substansi lain dengan atom

oksigen dan nitrogen banyak seperi selulosa, tanah, liat, protei

n, dan

sebagainya

.

Keduanya dapat menyebabkan daya kapilaritas

۞

Air , pelarut universal. untuk senyawa hidrofik khususnya senyaw

a

bermolekul kecil dengan gugus hidroksil (

-

OH) dan amino (

-

NH

₂₂

) seperti

mono

(31)

A

ir menyerap sedikit sinar UV dan sinar tampak.

Penyerapan sinar merah panjang (>1,2

µ

m) lebih

kuat,

radiasi

→

getaran dan rotasi atom hidrogen

dan oksigen

→

↑

gerakan dalam bentuk panas.

Ketiga sinar tersebut tidak berpengaruh terhadap

struktur ,sifat kimia dan sifat fisik lainnya.

Air berinteraksi sangat kuat dengan radiasi

berenergi tinggi seperti sinar alfa, beta ,gamma

dan sinar x

→

terurai menjadi H+ dan

radikal bebas

lainnya yaitu OH

-

Kedua ion tersebut sangat

reaktif.

Air bereaksi dengan senyawa metabolit seperti

ester organik, peptida, protein. Polisakarida, dan

lain

-

lainnya. Hasilnya yaitu

produk hidrolisis. Air

juga berdisosiasi

Keseimbangan H+ dan OH

-

dapat mengatur pH

sel.

(32)

2.4 Fungsi air 2.4 Fungsi air

1. Sebagai komponen sel terbesar 1. Sebagai komponen sel terbesar

2. Pelarut unsur hara dan media transportasi 2. Pelarut unsur hara dan media transportasi 3. Media yang baik untuk reaksi biokimia 3. Media yang baik untuk reaksi biokimia

4. Reaktan pada beberapa reaksi metabolisma misalnya

4. Reaktan pada beberapa reaksi metabolisma misalnya fotosintesisfotosintesis 5. Pembentuk struktur sel melalui pengaturan tekanan

5. Pembentuk struktur sel melalui pengaturan tekanan turgur turgur misalnya daun.misalnya daun. 6. Media pergerakan gamet dalam peristiwa pembuahan

6. Media pergerakan gamet dalam peristiwa pembuahan 7. Media pada penyebaran anakan atau propagul misal

7. Media pada penyebaran anakan atau propagul misal kelapakelapa 8. Pengatur pergerakan tumbuhan karena keluar

8. Pengatur pergerakan tumbuhan karena keluar--masuknya air masuknya air misalnyamisalnya pergerakan diurnal, pembukaan dan penutupan stimata,

pergerakan diurnal, pembukaan dan penutupan stimata, bbunga unga mekar, dan mekar, dan sebagainya.

sebagainya.

9. Pengatur pemanjangan sel dan pertumbuhan. 9. Pengatur pemanjangan sel dan pertumbuhan. 10. Penstabil temperatur

10. Penstabil temperatur

11.Penting dalam proses evolusi ada tumbuhan daerah

11.Penting dalam proses evolusi ada tumbuhan daerah kering kering (xerofit), (xerofit), sedang (mesofit) dan hidrofit

(33)

2.5 Pergerakan air

1. Aliran massa:

2. Difusi

3. Imbibisi

4 .Osmosis

5. Dialisis

Potensial air sel

►Untuk mengetahui status energi air sel.

(1)menentukan arah dan gerakan air mengalir

dari tempat berpotensial air ↑ke tempat ↓

(2) memonitor status air tumbuhan.→

alat diagnostik air sel atau

jaringan defisit air, cekaman air dan sebagainya.

►Potensial air = potensial kimia air , tanda Psi (Ψ),

dan

satuan Psi, bar, atm atau mega Pascal (MPa).

1 Mpa=10 atm (1 atm=760 mm Hg=

14,7 lbs sq in-1)=10 bar=147 Psi.

tanda nilai negative

(34)

Cara pengukuran potensial air

Cara ekuilibrium uap:

(35)

Cara psikrometer kamar bertekanan atau tekanan bom

(36)

Gambar 2.3. Gambaran potensial air dan komponenya di daerah berbeda-beda pada jalur transportasi mulai dari tanah melalui tanaman sampai ke atmosfer. Potensial air (Ψ_w), potensial osmotik (Ψs),dan gravitasi (Ψg), ditentukan Ψw. Pada udara, hanya kelembaban relatif (RT/Vw x ln[RH]) yang penting.

(37)

Rumus potensial air

Ψ

_air

=

Ψ

_p

+

Ψ

_s

+

Ψ

_m

+

Ψ

_g

Ψ

_air

= potensial air,

Ψ

_p

= potensial tekanan,

Ψ

_s

= potensial larutan,

Ψ

_m

= potensial matriks

Ψ

(38)

lanjutan

Karena

Ψ

m dan

Ψ

g nilainya sangat kecil

dan dapat diabaikan maka rumus

disederhanakan

menjadi

Ψ

_air

=

Ψ

_p

+

Ψ

_s

Ψ

p walaupun nilainya positif tetapi

sangat kecil dan dapat

diabaikan sehingga rumus

menjadi lebih sederhana lagi

Ψ

(39)

Contoh soal

Berapakah potensial air pada

larutan sukrosa 1m pada temperatur

30

30 o

o

_C?

Ψ

air=

-

(1)(1)(0,00831)(303)

mol/l airxlMPa/mol Kx K

=

-

2,518 Mpa

Berapakah

Ψ

air bila

temperatur 0

o

_C?

Ψ

air=

-

(1)(1)(0,00831)(273)

=

-

2

2 ,269 MPa

,269 MPa

(40)

Faktor

-

faktor yang mempengaruhi

potensial air sel

Temperatur

Solute dan imbiban

Tekanan atau tegangan

Penyerapan air dari tanah

melalui akar

1. Tanah liat : KH kecil

2. Tanah humus :memperkecil KH

3. Tanah pasir : KH Besar

(41)

Gambar 2.4. Akar sebagai organ penyerapan dengan bagian aktif penyerapan

(rambut akar) dan berkas pengangkut xilem(merah) dan floem (biru).

(42)

Gambar 5. Absorbsi air secara simplas, transmembran dan apoplas

SIMPLAS APOPLAS EPIDERMIS ENDODERMIS XILEM FLOEM ENDODERMIS Titik caspari

(43)

(44)

(45)

Gambar

2.

2. 8. Gelembung udara dalam lumen

8. Gelembung udara dalam lumen

trakheid penyebab embolisme.

(46)

Gambar 2.9. Guttasi pada daun strawberry (Fragaria grandiflora). Pada pagi hari, daun mengeluarkan tetesan air melalui hidatoda, yang terletak pada batas daun. Bunga muda dapat juga

(47)

●

● Tumbuhan statis : terestrial,

_{Tumbuhan statis : terestrial,}

epifit, akuatik

●

● tumbuhan terestrial:

_{tumbuhan terestrial:}

hubungan kontinum tanah

(sumber air,source),

tumbuhan, atmosfer

(penampungan

air ,sink)

Kuliah III

TRANSPIRASI

(48)

Pergerakan

air

dan

uap

air

Tumbuhan

Atmosfer

tanah

(49)

Peranan

transpirasi

_transpirasi

●

● Pengaturan oleh epidermis

Pengaturan oleh epidermis

st

omata,lapisan kutikula

●

● Air tumbuhan

Air tumbuhan

:

tercukupi, defisit

?

●

● Defisit air layu (reversibel)

Defisit air layu (reversibel)

-

layu

akut

(50)

Definisi , hubungan transpirasi

dan fotosintesis

(a)

Transpirasi kehilangan air

tumbuhan hidup (bentuk uap

air)

menuju ke atmosfer.

100% air diserap 1% untuk

tumbuhan,99%

ditranspirasikan

(b) Evaporasi dari benda mati

tanah,batu

(c) Evapotransirasi =a+b

(51)

Efisiensi penggunaan air oleh

tumbuhan

Dengan rasio transpirasi (RT).

Rumus sebagai berikut:

RT= banyak H2O

ditranspirasikan/banyak CO2

diasimilasikan

●

● Nilai rasio transpirasi adalah

Nilai rasio transpirasi adalah

berkisar antara 200 dan 500

(52)

●

● Efisiensi penggunaan air 3

Efisiensi penggunaan air 3

kelompok tumbuhan

:

CAM 50

CAM 50-

-

100 gram air diuapkan

Untuk mengambil CO2 sebanyak 1

gram

C4 250

C4 250-

-

300 gram air diuapkan dan 1

gram CO2 diambil.

C3 400

(53)

Macam

-

macam transpirasi

Transpirasi stomata

Transpirasi kutikular

Transpirasi lentisel

Energi penguapan

Energi matahari diberikan pada daun melalui

tiga cara yaitu:

Sebagai cahaya yang langsung.

Radiasi termal

Aliran udara hangat menembus daun.

Sedikit energi konduktif

(54)

Siklus diurnal laju transpirasi

sejalan dengan radiasi

(temperatur): grafik

Transpirasi

efek pendinginan

(?)

(55)

Pengukuran Laju Transpirasi

Kualitatif dan

Kuantitatif

:

satuan g uap air / detik /

tumbuhan

,

atau

g/jam atau

mg/cm2/detik.

liter/ha/hari

(56)

Cara pengukuran laju

transpirasi

1

1 ).

).

Metode gravimetri

= metode

pot = metode lisimeter.

Cara ini sangat sederhana,

langsung hasil, terpercaya dan

dapat digunakan untuk penelitian

maupun praktikum.

Kelemahan dihitung juga hasil

fotosintesis bersih

(57)

Lanjutan

2

2 ).

).

Higrometer, analizer infra

merah ataupun psikrometer

.

Dengan absorben /CaCl2, atau

P2O5..

Untuk tumbuhan di lapang,

digunakan tenda plastik

transparan.

3

3 ).Cara lain dengan

).Cara lain dengan

porometer.

Daun sebagai objek pengukuran

(58)

Lanjutan

4

4 ).

).

Kertas saring + Cobalt Chlorida (3

-

-5%)

5%)

Kualitatif dan kuantitatif

Kertas berwarna biru cerah dalam keadaan

kering dan

merah muda (pink) jika dalam keadaan

basah.

5)

.

Potometer

dapat digunakan untuk

pengukuran semikuantitatif. Laju transpirasi

(LT) dihitung dengan rumus sederhana

sebagai berikut:

LT = panjang perjalanan gelembung (mm) x

luas lubang pipa (mm2)

Dengan satuan mm3 /g tanaman/jam

(59)

Pertukaran gas antara daun

dan atmosfer melalui stomata

Uap air keluar ,CO2 dan O2

masuk tubuh tumbuhan

* Melalui stomata epidermis (

mulut daun ) Stomata terdapat

juga pada

buah misalnya jeruk, pisang,

timun dan apokat

(60)

Faktor

Faktor-

-faktor berperan dalam buka

faktor berperan dalam buka-

-

tutup

stomata

:

1.

1.Cahaya . siang membuka, dan malam menutupCahaya . siang membuka, dan malam menutup 2.

2.Karbon dioksida (CO2): CO2 tinggi stomata menutup dan O2 Karbon dioksida (CO2): CO2 tinggi stomata menutup dan O2 rendah membuka.

rendah membuka.

Potensial air : Potensial air rendah stomata menutup

3.

3.Temperatur: Temperatur tinggi 30Temperatur: Temperatur tinggi 30--35oC , stomata menutup 35oC , stomata menutup 4.

4. Angin: Angin membawa CO2 masuk ke dalam stomata, Angin: Angin membawa CO2 masuk ke dalam stomata, stomata menutup sebagian/parsial.

stomata menutup sebagian/parsial.

I

I5.I5.Ion Kalium/Potassium (K+) K+ masuk sel penutup stomata on Kalium/Potassium (K+) K+ masuk sel penutup stomata membuka.

membuka.

Besarnya lubang tergantung pada konsentrasi

K+.(cahaya, epidermis ,pH)

Asam absisat (ABA) Fitohormon ini memacu penutupan

stomata(10

stomata(10--6 M) 6 M)

ABA di tiga tempat yaitu (a) sitoplasma (sintesis) (b)

kloroplas ( akumulasi) dan (3) dinding sel (

pembukaan dan penutupan stomata)

(61)

Asesori pada daun lain

●

● Kutikula

Kutikula

●

● Trikoma

Trikoma

Stomata

* Bentuk, ukuran lubang P=20

µ

m ,L= 10

-

20

20 µ

µ

m, 1

µ

m dilewati 4000 molekul air

* Bentuk sel penutup: ginjal dan halter (lihat gambar)

* Kerapatan 2500

-

40000 stomata/cm2

* Lokasi di daun permukaan atas, bawah saja atau

keduanya

* Posisi dari permukaan daun rata, menonjol dan

tenggelam

(62)

(63)

Pengukuran lubang stomata

* Destruktif atau utuh.

* Berbagai cara

1. Pengamatan

langsung dibawah mikroskop,

langsung dibawah mikroskop

,

menghitung jumlah stomatanya.

sulit , perlu waktu lama.,tidak dapat untuk daun yang

bersisik dan berrambut pada epidermisnya.

2. Mengupas epidermis daun yang telah diolesi permukaan

nya

dengan minyak silikon,

dengan minyak silikon

,

selulosa asetat atau

kolodion

kolodion. Kupas

. Kupas

-

oles dapat berulang

-

ulang. Kekurangan

tidak cocok untuk stomata tenggelam.

3. Dengan membuat irisan epidermis daun , dimasukkan ke

dalam etil alkohol absolut. untuk mendehidrasi dan

mengeraskan dinding sel dan mematikannya

sehingga

stomata tetap berada dalam keadaan seperti semula.

Potongan epidermis diamati di bawah mikroskop. Dan cara

ini hanya dapat dipraktekkan pada daun yang mudah dikupas

epidermisnya

(64)

Lanjutan

Cara infiltrasi dengan xilen, benzene atau kerosen pada

permukaan daun. Perluasan infiltrasi diamati dan

dihitung waktunya (detik).. Relatif kasar, cepat

mudah diperlihatkan , berguna untuk pekerjaan di

lapangan, perlu kalibrasi dengan mikroskop

langsung atau cetakan epidermis.

Porometer. tabung kecil ( gelas atau plastik) menjepit

daun. Laju gas lewat epidermis daun diukur. Laju

ini

→

resistensi semua stomata dalam tabung.

Resistensi>lubang stomata < ( detik per cm) ,

dapat dikonversikan ke besaran lubang stomata

bila sudah dibuat kurva kaliberasi, hanya untuk

daun 2 sampai 3 cm2 dan kerapatan stomata

40.000 stomata per cm2 , hasil lebih akurat.

●

● Porometer ada 2 macam yaitu aliran dan

Porometer ada 2 macam yaitu aliran dan

difusi

(65)

Pergerakan uap air

Pertukaran gas dan melalui

stomata

Gambar 3.2. Perjalanan air melalui daun. Air didorong dari xilem ke dinding sel mesofil dan berevaporasi ke ruang udara daun. Uap air berdifusi melalui ruang udara daun, lubang stomata menembus lapisan pembatas di permukaan daun. Karbon dioksida masuk ke dalam daun sepanjang gradien konsentrasi.

(66)

Resistensi daun dibagi 2 .

●

● Resistensi internal ( resistensi

Resistensi internal ( resistensi

stomata ,Ra).

●

● Resistensi eksternal (Rb) adalah

Resistensi eksternal (Rb) adalah

lapisan udara lembab yang

menyelimuti permukaan luar daun

sehingga menghambat pergerakan

air dari daun ke atmosfer

(67)

F

luks Transpirasional

F

luks Transpirasional = C1 dan C2

=konsentrasi uap air dalam ruang

substomata dan atmosfer,

R1 = resistensi stomata dan R2 =

resistensi permukaan luar daun.

Satuan FT=

µ

g uap air / cm 2

/detik dan C =

µ

g uap air / cm3

sehingga satuan R= detik /cm

(68)

(69)

●

Gambar 3.4. Ketergantungan fluks transpirasi pada lubang stomara tumbuhan zebra (Zebrina pendula) pada udara diam dan bergerak. Lapisan pembatas lebih besar dan membatasi laju transpirasi dibandingkan pada udara bergerak. Hasilnya adalah pada udara diam, lubang stomata kurang mengatur kelebihan transpirasi. (Bange, 1953)

(70)

Antitranspirasi pada tumbuhan

* Untuk mengurangi laju transpirasi

untuk lahan pertanian,

perkebunan,nurseri,dsb

* Air mahal, terbatas

* Penggunaan antitranspirasi

Contoh

-

contoh antitranspirasi adalah

minyak silikon, plastik dan lilin cair

fenilmekuri asetat 10

-

4

4 M

M

, ABA

(71)

L

aju fotosintesis bersih :

Laju fotosintesis bersih dihitung

dengan mempertimbangkan

resistensi CO

₂

yang bergerak

dari fase cair di dinding sel dan

sitoplasma sel mesofil (R3).

R3

R2

R1

C2

-C1

+

(72)

Teori kohesi

●

● Sifat kohesi air yang bertahan dalam kolom

Sifat kohesi air yang bertahan dalam kolom

kontinyu dikenal dengan teori kohesi.

●

● Kohesi air terjadi mulai dari daun sampai

Kohesi air terjadi mulai dari daun sampai

akar.

●

● Kekuatan tenaga air mendorong cairan

Kekuatan tenaga air mendorong cairan

xilem dari akar sampai daun pohon tertinggi.

●

● Perbedaan tekanan sampai

Perbedaan tekanan sampai

-

26 MPa.

●

● Perjalanan cairan xilem naik sampai ujung

Perjalanan cairan xilem naik sampai ujung

tumbuhan adalah melawan gravitasi.

●

● Nilainya diabaikan dibuktikan oleh

Nilainya diabaikan dibuktikan oleh

Rosenberg,1954

→

untuk menaikkan 1 mole

air

,

25 m hanya diperlukan 1 kalori

(73)

Apakah daya dorong mencapai ujung

pohon 100 m atau lebih ?

1.Tekanan akar /pompa dari akar. Terlalu

kecil 0,2

-

0,3 MPa

≈

20

20 -

-

30 m untuk

mentranspor air dengan ketinggian 100 m

lebih yang memerlukan 3 MPa.

2. Teori tekanan kohesi Tenaga dorong besar

(3MPa) dengan perbedaan potensial kurang

lebih 100 MPa.).,xilem harus dibawah

tekanan, air meregang dan xilem kuat

dengan tekanan.

3. Teori kompensasi tekanan. Yang

kontroversi dengan validitas teori kohesi.

(74)

4. Daya kapilaritas. Pergerakan air karena kohesi dan

adesi h=14,87/r (h=tinggi air dalam pipa kapiler,

dan r = jari

-

jari dalam

µ

m). Hasil percobaan

menunjukkan

Tinggi kolom air dalam pipa kapiler

Jari

-

jari (

µ

m)

Tinggi kolom (m)

10 1,

4877

40 (trakheid)

0,37

100

100 0,148

0,148

0,005 (lubang dinding sel)

2975

Jadi daya kapilaritas tidak mempunyai tenaga cukup

untuk menarik air pada pohon tinggi karena jari

-

-jari lubangnya yang terlalu besar.

jari lubangnya yang terlalu besar.

.

(75)

1

KULIAH IV

UNSUR HARA DAN SIMPTOM

DEFISIENSI

Isnaini Nurwahyuni

JURUSAN BIOLOGI, FMIPA

(76)

NUTRISI MINERAL

TUMBUHAN TIDAK BERPINDAH TEMPAT

DAN AUTOTROF

KEBUTUHAN HIDUP TUMBUHAN

- 16 unsur esensial t.d 3 molekul dan 13 unsur

hara

ANALISIS BAHAN ANORGANIK PENYUSUN

TUMBUHAN

(77)

(78)

(79)

(80)

Gambar 4.1. Struktur kimia senyawa pengkelat DTPA ( A) dan yang

sudah mengkelat Fe 3+Melalui interaksi dengan 3 atom Nitrogen dan 3

oksigen terionisasi dari gugus karboksilat (Sievers dan Bailar, 1962).

Hasilnya adalah struktur cincin mengikat Ion metal dan menetralisir

larutan di lingkungan. Selama pengambilan zat besi Pada permukaan

akar, Fe 3+ direduksi menjadi Fe 2+ dan dihasilkan DTPA-Besi

(81)

7

HARA ESENSIAL DAN DEFISIENSI

Perlu pengamatan visual defisinsi

*Sebagai alat diagnostik :cermat,catat waktu dan lokasi

simptom

*Gejala sering mirip dapat rancu dengan stres lingkungan lain

(keseimbangan ion,pH,dsb) dan patogen

Perkembangan simptom

*Penyakit akut dan penyakit kronis

Mobilitas nutrien

*Unsur mobil:N,K simptom pada daun tua

*UNSUR Semi mobil:S,Mg Simptom dari semua bagian

*Unsur immobil:Ca,B,Fe Simptom pada pucuk

Kompetisi antar unsur

*Fe Kompetisi dengan Cu,Zn,Cr Dan Ni

*Mg Kompetisi dengan K atau Ca

(82)

(83)

9

KERAGAMAN STATUS NUTRIEN

*Kebutuhan nutrisi tergantung cekaman,cahaya,umur

*Jarak bagian tumbuhan dari akar trtm utk

unsur immobil

*Gejala penyembuhan awal terlihat pada berkas pengangkut

misal defisiensi fe

ALAT-ALAT DIAGNOSTIK

STUDI MIKROSKOP,

ANALISIS SPEKTRUM,

ANALISIS JARINGAN DAN

ANALISIS TANAH

(84)

Gambar 4.2. Hubungan antara hasil atau tumbuh dan kandungan nutrien

pada jaringan tanaman. Parameter ditunjukkan dengan berat kering dan

tinggi. Kurva dibagi 3 bagian yaitu defisiensi, cukup dan toksik. Untuk

memperoleh data tersebut, tumbuhan ditumbuhkan dalam kondisi salah

satu nutrien divariasi sedangkan nutrien lainnya dicukupi. Parameter

diamati pertumbuhan dan hasil panen. Konsentrasi kritis adalah

(85)

11

Gambar 4.3. Pengaruh pH tanah terhadap unsur-unsur nutrien dalam

bahan organik tanah. Warna gelap menunjukkan derajat ketersediaan

nutrien untuk akar tumbuhan. Semua nutrien tersedia pada kisaran pH

5,5 sampai 6,5 (Lucas dan Davis, 1961)

(86)

Tanah

Cair, gas dan padat Fisik, kimia dan biologi

Fase padat

Sumber K,Mg,Fe,

N,P,S,Ca

Fase gas di ruang

antar patikel tanah

Co2, O2, N2

Komponen anorganik tanah

•Kerikil : partikel > 2 mm

•*Pasir kasar: 0,2-2 mm

•*Pasir halus : 0,02-0,2 mm

•Silt :0,002-0,02 mm

•*partikel liat : < 0,002 mm-↓

(87)

13

Gambar. Akar serabut gandum (monokotil) (A) Sistem akar pada tanaman gandum tua (3 bulan ) pada tanah kering dan (B) Sistem akar pada tanah beririgasi baik. Sistem perakaran sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air tanah. Pada sistem akar serabut aksis akar primer tidak lama dapat dibedakan (Weaver, 1926)

Gambar 4.4. Akar serabut gandum (monokotil) (A) Sistem akar pada tanaman gandum tua (3 bulan ) pada tanah kering dan (B) Sistem akar pada tanah beririgasi baik. Sistem perakaran sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air tanah. Pada sistem akar serabut aksis akar primer tidak lama dapat dibedakan (Weaver, 1926)

(88)

Gambar 4.5. Prinsip pertukaran kation pada

permukaan partikel tanah. Kation terikat pada

partikel tanah karena permukaannya bermuatan

negatif. Penambahan kation seperti misalnya K

+

(89)

15

Gambar 4.7. Asosiasi cendawan mikoriza arbuskular dengan akar tumbuhan. Hifa cendawan dalam sel-sel korteks dari luar dinding sel-sel. Walaupun meluas sampai sel-sel korteks lainnya, cendawan tidak merusak membran sel atau tonoplas sel inang. Tetapi hifa dikelilingi membran dan membentuk struktur yang dikenal dengan sebutan arbuskula yang berperan dalam pertukaran ion antara tumbuhan inang dan cendawan (Mauseth, 1988)

Gambar. Akar diinfeksi cendawan

mikoriza

ektotropik. Pada

akar

terinfeksi, hifa cendawan mengelilingi

permukaan akar dan masuk ke dalam

ruang-ruang antar sel pada korteks

untuk membentuk jaringan Hartig.

Massa total hifa cendawan dapat

dibandingkan dengan massa akar

(Rovira et al, 1983)

Gambar 4.6. Akar diinfeksi cendawan

mikoriza ektotropik. Pada akar

terinfeksi, hifa cendawan mengelilingi

permukaan akar dan masuk ke dalam

ruang-ruang antar sel pada korteks

untuk membentuk jaringan Hartig.

Massa total hifa cendawan dapat

dibandingkan dengan massa akar

(Rovira et al, 1983)

(90)

Magnesium

Absorbsi dalam bentuk Mg 2+

-Peranan: kofaktor klorofil dan aktivator enzim Ketersediaannya

Kekurangan perlu penambahan

Simptom: klorosis intervenal,daun menggulung,nekrosis tepi dan ujung daun,pada brassicaceae daun oranye atau kuning

Gambar : Daun tomat. Dengan simptom defisiensi

Symptom Descriptions

(91)

17

MANGAN

Manganese..

Absorbsi dalam bentuk Mn 2+

Peranan; komponen PS II, kofaktor beberapa enzim Ketersediaannya

Simptom:klorosis intervenal ringan mulai daun muda daun tua vena seperti jaring-jaring,seperti def.

Fe,stadium Lanjut warna metalik-gelap-nekrosis pada vena, Permukakaan atas keunguan, pd Serealia bintik abu2 sepanjang daun-layu-mati

Gambar : daun tomat. Dengan simptom defisiensi mangan (Epstein and Bloom 2004.) Manganese..

(92)

MOLIBDENUM

Molybdenum.

Absorbsi dalam bentuk Mo

2+

-Peranan:fiksasi N

₂

dan reduksi NO

₃

Ketersediaannya

Kekurangan perlu penambahan

Simptom:klorosis seperti def. N,pada kubis daun gagal

berkembang (spt.Ekor cambuk),daun spt

mangkuk,burik, dsb.Mo Kons.Tinggi-toksik daun

oranye

Gambar :Daun tomat dengan simptom defisiensi

molibdenum (Epstein and Bloom 2004)

(93)

19

POSFOR

Phosphorus..

Absorbsi dalam bentuk anion, H₂PO₄3-_{, HPO}

43,- ,PO43 –

Peranan penyusun atp(senyawa energi tinggi),komponen posfolipid(membran sel),gula-P dan asam nukleat

Ketersediaannya terbatas

Kekurangan perlu penambahan pupuk NPK

Simptom:bercak nekrosis,cebol,batang petiol permukaan bawah daun ungu-abu2-biru,daun tua vena coklat

Gambar : daun tomat dengan simptom defisiensi posfor (Epstein and Bloom 2004)

(94)

sulfur

Absorbsi dalam bentuk anion, SO₄

2-Peranan penyusun asam amino tertentu, kofaktor enzim CoA

Ketersediaannya

Simptom:klorosis menyeluruh termasuk daun muda dgn vena dan petiol kemerahan,mirip def.

KULIAH I FISIOLOGI DAN SEL TUMBUHAN

KULIAH I

KULIAH I

FISIOLOGI DAN SEL TUMBUHAN

FISIOLOGI DAN SEL TUMBUHAN

☻

☻

Tumbuhan banyak

Tumbuhan banyak

manfaat dan nilai

manfaat dan nilai

ekonomi

ekonomi

☻

☻

Cakupan tumbuhan

Cakupan tumbuhan

tinggi (Spermatofita)

tinggi (Spermatofita)

☻

☻

Fisiologi

Fisiologi

►

►

Proses

Proses

►

►

Fungsi

Fungsi

☻

☻

Aspek praktis dari

Aspek praktis dari

fisiologi tumbuhan

fisiologi tumbuhan

Faktor keturunan

Faktor lingkungan

Proses internal

Pertumbuhan

dan

perkembangan

KULIAH I

KULIAH I

FISIOLOGI DAN SEL TUMBUHAN

SEL TUMBUHAN

SEL TUMBUHAN





Sel eukariot

Sel eukariot





Terdiri dari dinding sel

Terdiri dari dinding sel

dan protoplas

dan protoplas





Protoplas terdiri dari

Protoplas terdiri dari

membran sel dan

membran sel dan

sitoplasma

sitoplasma





Sitoplasma terdiri dari

Sitoplasma terdiri dari

sitosol , organel dan inti

sitosol , organel dan inti

sel

sel





Antar sel dihubungkan

Antar sel dihubungkan

dengan plasmodesmata

dengan plasmodesmata

_GOLGI

_DAN

_VESIKULA

_SITOSKELETON

_{OKSIDASI DAN REDUKSI BESI}