Fisiologi Tumbuhan

Pendahuluan

• Fisiologi berasal dari kata physis yang berarti alam, dan logos yang berarti kajian atau ilmu.

• Orang mempelajari fisiologi tumbuhan bermaksud mencari keterangan-keterangan tentang kehidupan tumbuhan.

• Titik tekan pada fisiologi tumbuhan sekarang ini bukan hanya pada organ semata tetapi telah jauh sampai pada aras sel bahkan gen.

Batasan

• 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

Kimia Biokimia

Sitologi

Anatomi

Morfologi

Sistematika

Hubungan antara fungsi dengan

bentuk

Met.Primer

Met.Sekunder

• Telah banyak dilakukan penelitian untuk meningkatkan kadar metabolit sekunder tertentu untuk pengobatan.

• Selain secara in vivo penelitian sekarang telah banyak dilakukan secara in vitro.

• Secara in vitro dengan teknik kultur jaringan tumbuhan akan mendapatkan informasi penting baik untuk jalur biosintesis maupun embriogenesis yang terjadi.

Pokok Bahasan

• Pembangkitan Energi

• Unsur Hara

• Pertahanan Diri

• Pertumbuhan dan Perkembangan

• Fitohormon

• Fisiologi Lingkungan

Pembangkitan Energi

ATP digunakan pada hampir semua aktivitas sel yang membutuhkan energi, seperti: • penyatuan transfer RNA pada asam amino dalam

proses penggabungan protein

• sintesis nucleoside triphosphates pada proses penggabungan DNA dan RNA

• transport aktif molekul dan ion

• menjaga volume sel dengan osmosis

• penyimpanan cadangan makanan dalam bentuk pati

• siklus Calvin

• fotorespirasi

• sintesis sitoskeleton

Sintesis ATP

Sintesis ATP terjadi pada:

• sitosol dengan glycolysis,

• mitochondria dengan pernapasan sel,

• kloroplas dengan fotosintesis

Mitokondria dan kloroplas

ORGANELA PEMBANGKITAN TENAGA

1. MITOKONDRIA

2. KLOROPLAS

Mitokondria

• Mito = benang, chondrion = granula

• Pertama kali ditemukan oleh Kollicker (1850)

• Benda (1897), menamakan mitochondrion (pl., mitochondria) sebab kenampakannya seperti benang di mikroskop cahaya

• Michaelis (1900) memberi pewarnaan Janus green B sebagai warna khas untuk mitokondria

Mitokondria

• Bentuk jorong (seperti sosis)

• Diameter 0,5-1,0 µm, panjang 7 µm

• Semakin sedikit jumlah mitokondria semakin besar ukuran mitokondria di dalam sel

• Mitokondria tidak berhubungan dengan sistem endomembran

Bagian-bagian mitokondria :

• Selaput sebelah luar (outer membrane)

• Selaput sebelah dalam (inner membrane)

• Matriks (berisi cairan kental/gel)

• Ruang antar selaput (inter-membrane) yang berisi cairan lebih encer

• Mitokondria berisi bermacam-macam enzim.

• Di bagian matriks terdapat banyak enzim-enzim untuk siklus asam trikarboksilat.

Mitokondria

• Selain enzim-enzim untuk reaksi dalam siklus asam trikarboksilat juga terdapat garam, air, benang DNA dan ribosoma.

• Selaput dalam berlekuk-lekuk sedemikian rupa sehingga memperluas bidang permukaan yang dinamakan krista (-e).

• Bentuk susunan krista bermacam-macam : seperti lembaran, sangat rapat seperti tumpukan uang logam, seperti jala.

Bentuk distribusi krista :

Bentuk distribusi krista :

Mitokondria

• Di bagian krista terdapat bangunan yang berbentuk seperti knop dinamakan oksisoma.

• Apa peran oksisoma ?

• Susunan protein dan lipid pada membran luar dan dalam berbeda begitu pula kedua membran tersebut berbeda dengan sistem sitoplasmik yang lainnya.

Membran pada mitokondria

• Membran luar

• Macam dan jumlah protein sedikit

• Jumlah fosfolipid lebih banyak, sebagian besar berisi kolesterol

• Membran dalam

• Lebih kaya protein

• Jumlah fosfolipid kurang daripada membran luar, banyak berisi kardiolipin

Permeabilitas membran pada mitokondria

• Membran luar

• Permeabel bagi molekul-molekul sampai berbobot 5 kD

• Membran dalam

• Permeabel untuk molekul-molekul berukuran lebih kecil 100-150 D

Dengan melihat sifat ini dapat diketahui batas antara membran luar dan dalam dari suatu mitokondrion

Jenis-jenis enzim

• Membran luar : MAO (monoamin oksidase), tiokinase asam lemak, sitokrom c reduktase

• Ruang antar membran : adenilat kinase

• Membran dalam : enzim-enzim rantai respirasi, ATP-sintase

• Matriks : sitrat sintase, malat dehidrogenase, reduktase asam lemak.

Kloroplas

• Plastida yang berwarna hijau

• Umumnya berbentuk lensa

• Terdapat pada ; Clorophyta, Bryophyta, Pteridophyta dan Spermatophyta

• Diameter 2-6 µm, tebal 0,5-1,0 µm

• Dengan mikroskop cahaya, kloroplas tampak seperti butir

Bagian-bagian kloroplas :

• Grana : tampak berwarna hijau lebih tua

• Stroma : tampak berwarna hijau lebih muda

• Bagian yang sejajar dengan kloroplas dikenal dengan nama lamela.

• Suatu sel mesofil daun, secara umum mengandung 30-500 butir kloroplas

Bentuk kloroplas :

• Bentuk kloroplas untuk tumbuhan tingkat tinggi biasanya cakram atau gelendong

• Bentuk kloroplas yang bermacam-macam dijumpai pada tumbuhan algae (ganggang) seperti :

• Bentuk Bintang : pada Zygnema sp

• Bentuk Pita spiral : Spirogyra sp

• Bentuk Jala : Cladophora sp

Tugas

1. Tuliskan reaksi-reaksi pada proses respirasi sel dan fotosintesis serta tentukan masing-masing jumlah ATP yg dihasilkan!

2. Sinar apakah yang paling bermanfaat untuk fotosinteis ?

3. Selain cahaya, faktor-faktor apakah yang menjadi pembatas kegiatan fotosinteis ?

4. Apa peran ion Fe dalam fotosintesis ?