Tumbuhan
memerlukan air dan mineral. Air dan mineral ini diserap dari dalam tanah
menggunakan akar. Pengambilan zat-zat ini dilakukan secara difusi dan osmosis.
Difusi merupakan perpindahan molekul atau ion dari daerah berkonsentrasi tinggi
ke daerah berkonsentrasi rendah. Sedangkan osmosis adalah perpindahan air dari
larutan berkonsentrasi rendah ke larutan berkonsentrasi tinggi melalui selaput
semi permeabel. Osmosis berkaitan dengan beberapa keadaan sel tumbuhan.
Berdasarkan jalur yang ditempuh air dan garam mineral yang masuk ke akar,
pengangkutan air dan garam mineral dibedakan menjadi simplas dan apoplas.
Simplasa dalah bergeraknya air dan mineral lewat jalur dalam sel, yaitu
sitoplasma sel dengan jalan menembus membran plasma. Sedangkan apoplas adalah
bergeraknya air lewat jalur luar sel atau lewat dinding-dinding sel.
Pengangkutan air dan hasil
fotosintesis dalam tubuh tumbuhan melibatkan osmosis, transport aktif dan
difusi fasilitasi. Transpor aktif merupakan pengangkutan zat-zat menembus
membran impermeabel dan melawan gradien konsentrasi, dengan bantuan energi dari
ATP dan protein kotranspor. Difusi fasilitasi adalah pengangkutan molekul atau
ion-ion menembus membrane sepanjang gradien konsentrasi oleh sistem pembawa
tanpa bantuan ATP.
a)
Imbibisi : 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.
b)
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.
c)
Osmosis : 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. Untuk 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.
Proses pengangkutan air dan zat zat terlarut hingga sampai
ke daun pada tumbuhan dipengaruhi oleh :
ü 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.
ü Daya 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.
ü Daya hisap
daun : disebabkan adanya penguapan (transpirasi) air dari daun yang besarnya
berbanding lurus dengan luas bidang penguapan (intensitas penguapan).
ü Pengaruh
sel-sel yang hidup.
Tumbuhan
mengeluarkan cairan dari tubuhnya melalui 3 proses, yaitu :
1.
Transpirasi
: adalah terlepasnya air dalam bentuk uap air melalui stomata dan kutikula ke
udara bebas (evaporasi). Mekanisme transpirasi pada tumbuhan :
Air diserap
ke dalam akar secara osmosis melalui rambut akar, sebagian besar bergerak menurut
gradien potensial air melalui xilem. Air dalam pembuluh xilem mengalami tekanan besar karena molekul air polar
menyatu dalam kolom berlanjut akibat dari penguapan yang berlangsung di bagian
atas. Sebagian besar ion
bergerak melalui simplas dari epidermis akar ke xilem, dan kemudian
ke atas melalui arus transportasi.
Laju transpirasi dipengaruhi oleh ukuran
tumbuhan, kadar CO2, cahaya, suhu, aliran udara, kelembaban,
dan tersedianya air tanah.
Faktor-faktor ini mempengaruhi perilaku stoma yang membuka dan menutupnya
dikontrol oleh perubahan tekanan turgor sel penjaga yang berkorelasi dengan kadar ion kalium (K+)
di dalamnya. Selama stoma terbuka, terjadi pertukaran gas antara daun dengan atmosfer
dan air akan hilang ke dalam atmosfer. Untuk mengukur laju transpirasi tersebut
dapat digunakan potometer. Transpirasi pada tumbuhan yang sehat sekalipun
tidak dapat dihindarkan dan jika berlebihan akan sangat merugikan karena
tumbuhan akan menjadi layu bahkan mati.
Sebagian
besar transpirasi berlangsung melalui stomata sedang melalui kutikula daun dalam jumlah
yang lebih sedikit. Transpirasi terjadi pada saat tumbuhan membuka stomatanya
untuk mengambil karbon dioksida dari udara untuk berfotosintesis.
Lebih dari 20 % air
yang diambil oleh akar
dikeluarkan ke udara
sebagai uap air.
Sebagian besar uap air yang ditranspirasi oleh tumbuhan
tingkat tinggi berasal dari daun selain dari batang, bunga dan buah. Transpirasi menimbulkan arus transpirasi yaitu translokasi air dan ion organik terlarut dari akar
ke daun melalui xilem. Transpirasi dipengaruhi oleh faktor luar meliputi :
a. kelembaban udara
: semakin tinggi kelembaban udara maka transpirasi semakin lambat. Pada saat
udara lembab transpirasi akan terganggu, sehingga tumbuhan akan melakukan
gutasi.
b. suhu udara : semakin tinggi suhu maka
transpirasi semakin cepat.
c. intensitas cahaya
: semakin banyak intensitas cahaya maka transpirasi semakin giat.
d. kecepatan angin
: semakin kencang angin maka transpirasi semakin cepat.
e. kandungan air tanah
Juga dipengaruhi
oleh faktor dalam, meliputi :
a.
ukuran (luas) daun
b.
tebal tipisnya daun
c.
ada tidaknya lapisan lilin
pada permukaan daun
d.
jumlah stomata
e.
jumlah bulu akar (trikoma)
Jadi 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.
2.
Gutasi : 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)
3. 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 aren.
Penyerapan air dari dalam tanah ke
bagian atas tumbuhan memiliki arti bahwa tanaman tersebut harus melawan gaya
gravitasi bumi yang selalu mengakibatkan benda jatuh ke bawah.
2. Fotosintesis
Merupakan
proses pembentukan molekul-molekul makanan yang kompleks dan berenergi tinggi
dari komponen komponen yang lebih sederhana oleh tumbuhan hijau dan organisme
autotrof lainnya dengan keberadaan energy cahaya. Dalam proses fotosintesis,
foton (paket satuan) cahaya ditangkap oleh molekul-molekul pigmen yang
spesifik. Elektron-elektron di dalam molekul-molekul pigmen tersebut dieksitasi
oleh foton-foton yang diserap, dan elektron-elektron yang tereksitasi tersebut
akan membebaskan energy ke dalam sel saat electron-elektron itu kembali ke
keadaan tak tereksitasi. Pada umumnya sel menggunakan energy ini untuk
mereduksi karbondioksida menjadi karbohidrat.
Selain
itu, fotosintesis merupakan reaksi endergonik utama dalam kehidupan, yang
merupakan sebuah proses menaiki bukit dimana molekul-molekul berenergi rendak
seperti karbondioksida dsn sir berinteraksi untuk membentuk karbohidrat
berenergi tinggi dan pada akhirnya lipid dan protein. Reaksi fotosintetik pada
dasarnya merupakan pembalikan dari respirasi selular yang merupakan proses
eksergonik.
Pemanfaatan
hasil fotosintesis
1. Untuk cadangan makanan dan struktur tubuh
Pada umumnya
proses fotosintesis selesai dengan terbentuknya gula heksosa, namun Heksosa
yang terbentuk mungkin segera berubah dari glukosa menjadi fruktosa, atau
bergabung membentuk sukrosa untuk ditranslokasikan ke sel-sel yang lain, atau
mengalami polimerasi menjadi tepung untuk cadangan makanan sementara di dalam
kloroplas. Tanaman menyimpan cadangannya dalam bentuk dan tempat yang
berbeda-beda, tebu misalnya menyimpan cadangan makanannya di
dalam batang dalam bentuk sukrosa. Tanaman sagu menyimpan cadangannya dalam
batang namun dalam bentuk tepung. Sukrosa yang terbentuk kemungkinan menuju
dinding sel yang sedang membesar dan di sana diubah bentuknya menjadi komponen
structural seperti selulosa. Sukrosa mungkin juga ditranspor ke bagian-bagian
tanaman yang lain seperti ke jaringan meristem yang aktif tumbuh
atau ke tempat pengubahan menjadi polisakarida sebagai cadangan makanan atau
senyawa sruktural.
2. Untuk respirasi dan pertumbuhan
Heksosa yang terbentuk
dapat juga masu ke dalam sistem pernapasan sel dan dibongkar untuk menghasilkan
energi dan diubah menjadi komponen organik yang digunakan menjadi
senyawa-senyawa structural, metabolic, dan cadangan makanan yang penting, Tahap
awal penggunaan hasil fotosintesis untuk menghasilkan energi adalah pernapasan
anaerob yang disebut glikolisis, yaitu peristiwa pembentukan nukleotida yang
tereduksi dan ATP untuk bekerja dalam sel-sel dengan cara memecah gula heksosa
fosfat menjadi asam piruvat,
Fotosintesis berhenti ketika matahari terbenam,
namun karbondioksida terakumulasi di dalam sel-sel sebagai hasil sampingan dari
pernafasan aerob. Kalium dalam sel-sel penutup bergerak keluar, diikuti oleh
air. Sel-sel penutup kolaps dan menutup celah di antara mereka. Oleh karena
itu, transpirasi berkurang dan air ditahan pada malam hari. Dalam sebagian
besar tumbuhan, stomata tetap membuka pada siang hari ketika fotosintesis
berlangsung. Tumbuhan kehilangan air, namun karbondioksida dapat masuk ke dalam
daun.Stomata tetap menutup sepanjang malam ketika karbondioksida terakumulasi
melalui pernafasan aerob. Oleh karena itu, air ditahan.
Selama tanah lembap, stomata tumbuhan yang tumbuh di
atasnya dapat terus membuka di sepanjang siang. Ketika tanah dan udara kering
dan panas, stomata menutup atau hanya membuka sedikit saja sehingga air yang
menguap dapat dikurangi. Meskipun fotosintesis dan pertumbuhan melambat sebagai
konsekuensinya, tumbuhan tersebut dapat bertahan selama periode kekeringan yang singkat. Tumbuhan dapat melakukan
itu selama beberapa kali. Dalam waktu singkat, kondisi seperti itu akan memicu
produksi hormone tumbuhan yang dinamakan asam abisit dalam akar yang berakhir
di daun. Hormon ini diproduksi secara lebih cepat ketika daun kekurangan air.
Ketika asam absisik terakumulasi di daun, sel-sel penutup mengeluarkan
kaliumnya sehingga stomata menutup.
Di dalam tumbuhan berbunga, gula dan senyawa-senyawa
organik lainnya mengalir dari sebuah sumber menuju sebuah tempat tujuan
mengikuti gradient penurunan konsentrasi dan tekanan zat terlarut. Yang disebut
sebagai sumber adalah suatu bagian tubuh tumbuhan di mana senyawa organik
dimasukkan ke dalam sistem tabung tapis. Yang disebut sebagai tempat tujuan
adalah suatu bagian tubuh tumbuhan di mana senyawa organik dikeluarkan dari
system tabung tapis untuk digunakan atau disimpan.
Lokasi fotosintesis
dalam daun-daun dewasa adalah contoh sebuah sumber. Contoh lainnya adalah umbi,
di mana timbunan makanan dimobilisasi untuk diangkut menuju bagian-bagian tubuh
tumbuhan yang sedang tumbuh. Sebaliknya, bunga-bunga muda yang tumbuh adalah
bagian tujuan. Begitu pula buah apel, pir, dan buah-buah lainnya. Sebenarnya,
daun-daun muda, akar, dan bagian-bagian tubuh tumbuhan lainnya pada awalnya
adalah tempat tujuan, namun berubah menjadi sumber seiring dengan berjalannya
waktu. Menurut
teori aliran tekanan, tekanan terbangun di ujung sumber dari sebuah sistem
tabung tapis dan mendorong zat-zat terlarut menuju tempat tujuan.
b. Pengaliran
nutrisi sepanjang jaringan pembuluh; c. Pengeluaran nutrisi ke tempat tujuan.
Ada beberapa faktor yang berkaitan
dengan fotosintesis. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis, di antaranya
adalah :
a.
CO2, diambil
dalam bentuk gas dari udara, masuk melalui mulut daun (stoma). Dalam keadaan
terik, kadar CO2 rendah, sehingga proses fotosintesis akan terhambat. Semakin
banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan
tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
b.
H2O diperoleh
dari dalam tanah melalui rambut akar. Air merupakan penyumbang hidrogen pada
proses fotosintesis. Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata
menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju
fotosintesis.
Selain
menyerap air dan garam mineral, tumbuhan juga mengambil gas CO2 dan O2 dari udara
sekitarnya melalui stomata dan lentisel. Pengambilan gas ini berkaitan dengan
proses fotosintesis dan respirasi pada tumbuhan. Fotosintesis merupakan proses
penyusunan zat organik karbohidrat yang berasal dari zat anorganik
karbondioksida dan air yang berlangsung pada bagian tubuh tumbuhan yang
berklorofil dengan bantuan energi cahaya. Fotosintesis terjadi melalui dua
tahap reaksi, yaitu :
1.
Reaksi
fotolisis/ reaksi terang/reaksi Hill. Reaksi ini terjadi di dalam kloroplas dan
memerlukan cahaya serta air sehingga terurai menjadi O2 dan H2O.
2.
Reaksi fisika
CO2/ reaksi gelap/reaksi Blackman, yaitu reaksi yang terjadi dalam kloroplas
dan tidak memerlukan cahaya. Prosesnya berupa siklus yang disebut Siklus
Calvin.
3. Respirasi
Pada
dasarnya, respirasi adalah proses oksidasi yang dialami SET sebagai unit penyimpan energi kimia pada
organisme hidup. SET, seperti molekul gula atau asam-asam lemak, dapat dipecah dengan
bantuan enzim dan beberapa molekul
sederhana. Karena proses ini adalah reaksi eksoterm (melepaskan energi), energi
yang dilepas ditangkap oleh ADP atau NADP membentuk ATP atau NADPH. Pada
gilirannya, berbagai reaksi biokimia endotermik (memerlukan energi) dipasok
kebutuhan energinya dari kedua kelompok senyawa terakhir ini.
Kebanyakan respirasi yang dapat disaksikan
manusia memerlukan oksigen sebagai oksidatornya. Reaksi yang demikian ini
disebut sebagai respirasi aerob.
Namun demikian, banyak proses respirasi yang tidak melibatkan oksigen, yang
disebut respirasi anaerob. Yang
paling biasa dikenal orang adalah dalam proses pembuatan alkohol oleh khamir Saccharomyces
cerevisiae. Berbagai bakteri anaerob menggunakan belerang (atau
senyawanya) atau beberapa logam sebagai oksidator.
Respirasi dilakukan pada satuan sel.
Proses respirasi pada organisme eukariotik terjadi di dalam mitokondria.
6 komentar:
keren mba... mkasi yah membantu ssekali :)
sami sami sam...
mba, truss hubungan ketiganya bagaimana?
Mba, skitar jam brp aja stomata membuka?
terimakasih banyak kaka
um, sorry sebelumnya, aku kurang setuju sama beberapa pernyataan di paragraf terakhir. kalo menurutku, respirasi itu selalu aerob, kalo anaerob lbh ke fermentasi. walaupun beberapa kalangan blg kalo itu masih respirasi juga.
Posting Komentar