BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Fisiologi tumbuhan
merupakan ilmu yang mempelajari tentang proses, fungsi, dan aktivitas suatu
organisme dalam menjaga dan mengatur kehidupannya. Seperti halnya cabang ilmu
biologi lain, fisiologi tumbuhan juga mempelajari proses kehidupan yang sering
mirip atau identik pada banyak organisme. Fisiologi tumbuhan sebenarnya
merupakan terapan dari fisika dan kimia modern untuk memahami tumbuhan. Karena
itu, kemajuan fisiologi tumbuhan hampir seluruhnya bergantung pada kemajuan di
bidang fisika dan kimia. Kini teknologi ilmu fisika terapan menyumbangkan
peralatan untuk membantu penelitian dibidang fisiologi tumbuhan serta
pengetahuan dasar yang dipakai untuk menafsirkan berbagai hasilnya.
Sel adalah unit struktural dan
fungsiaonal penyusun tubuh makhluk hidup, berdasarkan strukturnya para ahli
biologi membedakan sel menjadi 2 kelompok utama,yaitu sel eukariotik dan sel
prokariotik. Pada umumnya semua bentuk kehidupan dibumi ini tersusun atas sel,
ada yang berbentuk uniseluler, dan multiseluler. Tumbuhan merupakan organisme
yang termasuk dalam golongan multiseluler.Sel memiliki organel-organel dan
struktur, yang masing masing memiliki fungsi, dan bentuk yang berbeda, selain
itu juga sel memiliki senyawa penyusun sel tersebut. Sel juga memiliki system
transfortasi seperti, difusi, osmosis, imbibisi, plasmolisis dan deficit
tekanan difusi.
B.
Rumusan Masalah
1. Apa pengertian dari fisiologi
tumbuhan ?
2. Apa pengertian dari sel tumbuhan ?
3. Bagaimana struktur serta fungsi dari
sel tumbuhan ?
4. Bgaimana proses transpor aktif dan
pasif pada sel tumbuhan ?
C.
Tujuan Masalah
1. Untuk mengetahui pengertian dari
fisiologi tumbuhan
2. Untuk mengetahui pengertian dari sel
tumbuhuhan
3. Untuk mengetahui struktur serta
fungsi dari sel tumbuhan
4. Untuk mengetahui proses transpor
aktif dan pasif pada sel tumbuhan
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian Fisiologi Tumbuhan
Fisiologi berasal
dari bahasa latin, phisis berarti alam (nature) dan logos berarti ilmu. Jadi fisiologi
tumbuhan diartikan sebagai ilmu tentang alam tumbuhan. Pengertian tersebut
merupakan pengertian yang sangat luas tentang segala sesuatu yang berkaitan
dengan masalah botani, padahal yang dipelajari dalam fisiologi tumbuhan lebih
tujunjukkan pada berbagai mekanisme atau proses biologis yang terjadi di dalam
tumbuhan.
Fisiologi tumbuhan
berartu suatu bidang ilmu yang mengkaji fenomena-fenomena penting di dalam
tumbuhan, meliputi:
a.
Aktivitas hidup yang dilakukan.
b.
Proses dan fungsi yang menyangkut tanggapan tumbuhan terhadap
perubahan lingkungan, dan pertumbuhan serta perkembangannya sebagai hasil dari
respon tersebut.
c.
Fungsi setiap jenis organ, jaringan, sel, dan organel sel
dalam tumbuhan serta fungsi setiap komponen kimia (ion, molekul atau
makromolekul).
B.
Pengertian Sel Tumbuhan
Sel tumbuhan adalah bagian terkecil dari setiap organ
tumbuhan. Sel tumbuhan adalah penggerak dari suatu tumbuhan itu sendiri,
maksutnya dapat di pahami dari berbagai fungsi dari tipe-tipe sel, diantaranya
adalah:
a.
Sel parenkim: untuk menyokong berdirinya tumbuhan.
b.
Sel kolenkim: sel kolenkim tersusun dari berbagai berkas
atau silinder dekat permukaan korteks pada batang dan tangkai.
c.
Sel sklerenkim: sel sklerenkim membentuk kumpulan sel yang
bersinambungan.
C.
Struktur Dan Fungsi Organel Sel
Secara umum struktur sel tumbuhan terdiri dari tiga komponen
utama yaitu:
a.
Dinding Sel
Dinding sel merupakan salah satu ciri sel tumbuhan
yang membedakannya dari sel hewan. Dinding ini melindungi sel tumbuh¬an,
mempertahankan bentuknya, dan mencegah penghisapan air secara berlebihan. Pada
tingkat keseluruhan tumbuhan, dinding yang kuat yang terbuat dari sel khusus
mempertahankan tumbuhan agar tegak melawan gaya gravitasi
Sel tumbuhan muda pertama-tama mensekresi dinding yang
relatif tipis dan lentur yang disebut dinding sel primer. Di antara
dinding-dinding primer sel-sel yang berdekatan terdapat lamela tengah, lapisan
tipis yang banyak mengandung polisakarida lengket yang disebut pektin. Apabila
selnya telah dewasa dan berhenti tumbuh, sel ini memperkuat dindingnya.
Sebagian sel tumbuhan melakukan hal ini hanya dengan mensekresi substansi
pengeras ke dalam dinding primernya. Sel lain menambahkan dinding sel sekunder
di antara membran plasma dan dinding primer. Dinding sekunder ini, seringkali
menumpuk menjadi beberapa lapisan berlamina, memiliki matriks kuat dan tahan
lama yang sanggup memberi perlindungan dan dukungan.[1]
Dinding
sel tumbuhan. Sel muda mula-mula membentuk dinding primer tipis, seringkali ada
penambahan dinding sekunder yang lebih kuat di dalam dinding primer ketika
pertumbuhan terhenti. Lamela tengah yang lengket melekatkan sel-sel yang
berdekatan menjadi satu. Dengan demikian, partisi multilapis di antara sel-sel
ini terdiri atas dinding penghubung yang masing-masing disekresikan oleh selnya
sendiri.[2]
Dinding
sel terdiri dari: lamela tengah, dinding primer dan dinding sekunder. Antara
sel-sel yang berdekatan ada lamela tengah yang merekatkan antara dua dinding
sei menjadi satu. Lamela tengah terutama terdiri dari Ca-pektat berupa gel. Dinding
primer adalah lapisan yang terbentuk selama pembentangan, terdiri dari
hemiselulosa, selulosa, pektin, lemak, dan protein. Dinding sekunder biasanya
lebih tebal dari dinding primer terutama terdiri dari selulosa dan
kadang-kadang lignin, merupakan lapisan yang ditambahkan setelah proses
pembentangan dinding sel selesai.
Tidak
semua bagian dinding sel mengalami
penebalan dan terisi plasma (plasmodesmata). Dinding
primer memilki sejumlah daerah penipisan yang disebut noktah. Daerah ini
memiliki plasmodesmata dengan kerapatan tinggi. Plasmodesmata adalah jalinan
benang sitoplasma tipis yang menembus dinding-dinding
sel yang bersebelahan, menghubungkan protoplas sel yang berdampingan.
Dengan demikian dinding sel menjadi berlubang-lubang
yang memungkinkan senyawa kimia melewatinya.
Dinding
sel yang berbatasan langsung dengan udara luar sering dilapisi kutin dan
suberin (kutikula). Lapisan ini tidak seluruhnya tertutup rapat sehingga masih
memungkinkan senyawa kimia melewatinya. Dinding sel berfungsi untuk memberi
kekuatan mekanik sehingga sel mempunyai bentuk tetap serta memberi perlindungan
terhadap isi sel, dan karena sifat hidrofilnya dapat mengadakan imbibisi air
serta meneruskan air dan senyawa yang larut di dalamnya ke protoplas.[3]
b.
Protoplasma
Protoplas merupakan bagian yang hidup dari sel
tumbuhan, meskipun di dalamnya juga terdapat berbagai senyawa anorganik.
Protoplas terdiri dari dua bagian utama, yaitu: membran plasma dan sitoplasma.
1.
Membran Plasma
Membran plasma merupakan pembatas
antara inta dan ekstra seluler, dan memiliki ukuran yang sangat tipis. Membran
sel bersifat selektif permeabel, membran ini akan menyeleksi membran-membran
apa saja yang boleh masuk ke dalam sel. Dimana nanti ada beberapa molekul yang
bisa lewat atau masuk dengan mudah namun ada juga yang harus melewati fase
transpor terlebih dahulu.
Membran plasma berfungsi mengatur
aliran zat -zat terlarut masuk dan keluar sel, dan mengatur aliran air melalui
osmosis. Membran plasma bersifat diferensial permeabel, artinya dapat
melalukan senyawa kimia tertentu dan tidak melalukan senyawa
lainnya.[4]
Struktur dari membran plasma terdiri
dari: 1) fosfolipid bilayer, pada membran plasma terdapat dua lapisan
fosfolipid yaitu dua lapisan lemak yang berikatan dengan fosfat. Fosfolipid
adalah molekul amfipatik (amphipathic), yang berarti memiliki wilayah hidrofilik dan hidrofobik
sekaligus,[5]
yaitu molekul yang mirip dengan kepala dan ekor, kepala dari fosfolipid
merupakan molekul fosfat sedangkan ekornya adalah lemak, kepala fosfat versifat
hidrofilik (suka air) sehingga terletak di luar, sedangkan bagian dalam
bersifat hidrofobik (tidak suka air) sehingga terletak di tengah.
2. Sitoplasma
Sitoplasma merupakan bahan berbentuk
gel yang terdapat di sebelah dalam membran sel. Penyusun terbesar sitoplasma
adalah air dan beberapa bahan kimia serta bentukan-bentukan tertentu yang memungkinkan
terjadi proses hidup di dalam sel. Sitoplasma berbentuk seperti agar-agar yang
selalu bergerak dan mengalir.[6]
Berfungsi sebagai pelindung sel,
penyimpanan molekul-molekul, dan tempat pembelahan sel. Sitoplasma terdiri dari
beberapa komponen, diantaranya adalah:
a. Retikulum Endoplasma (RE)
Retikulum endoplasma merupakan lipatan membran, yang
terbentang dari inti sampai ke membran sel, menempati seabagian besar daerah
sitoplasma, RE berfungsi sebagai tempat proses pembuatan atau sintesis protein
yang akan di sempurnakan lebih lanjut di dalam badan golgi.[7]
ER membentuk sistem angkutan untuk berbagai macam
molekul di dalam sel dan bahkan antar sel meialui plasmodesmata. Sejumlah
ribosom sering berasosiasi dengan ER dalam hal sintesis protein. ER yang
ditempeli ribosom disebut ER kasar. ER halus tak ber-ribosom dan senng
berbentuk pipa.[8]
b.
Ribosom
Sintesis protein merupakan fungsi sel yang vital yang
berlangsung di ribuan ribosom. Ribosom tersebar di sitoplasma atau bergabung dengan
ER kasar di dalam sel, dan selalu di membran rangkap ER di sisi sitosol.
Ribosom juga menempel di membran luar selimut inti di sisi sitosol. Ribosom
nampak sebagai bintik hitam pada mikrograf elektron. Sering juga membentuk
rantai seperti untaian, khususnya dalam pola spiral (terpilin). Struktur ini
dinamakan poliribosom atau polisom. Dalam ribosom, informasi genetik dari mRNA
diterjemahkan menjadi protein.
Ribosom merupakan tempat sel membuat protein. Sel yang
memiliki laju sintesis protein yang tinggi secara khusus memiliki jumlah
ribosom yang sangat banyak. Ribosom bebas tersuspensi dalam sitosol, sementara
ribosom terikat dilekatkan pada bagian luar jalinan membran yang disebut
retikulum endoplasmik. Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas
akan berfungsi di dalam sitosol; contohnya ialah enzim-enzim yang mengkatalisis
proses metabolisme yang bertempat di dalam sitosol.[9]
Ribosom. Ribosom terdiri dari subunit besar dan kecil
yaitu rRNA dan protein. Setiap subunit disintesis di dalam nukleolus dan
dikeluarkan melalui pori nukleus ke dalam sitoplasma.[10]
c.
Badan Golgi
Badan golgi (diktiosom) terlihat seperti tumpukan
piring pipih yang berongga di dalamnya (sisternae) dengan tepian yang
menggelembung dan dikelilingi oleh benda bulat-bulat (vesikel). Badan Golgi
berperan dalam pembentukan membran plasma dan mengangkut enzim yang harus
dibuat dalam sel, yang akan menentukan reaksi kimia yang terjadi dan menentukan
struktur dan fungsi sel.[11]
Tumpukan golgi memuliki polaritas strukturan tersendiri,
dan membran sisterna pada sisi-sisi tumpukan yang berlawanan berbeda dalam hal
ketebalan dan komposisi molekularnya. Kedua kutup tumpukan golgi disebut
sebagai sisi Cis dan sisi Trans. Sisi cis bekerja sebagai bagian
penerimaan sedangkan sisi trans sebagai bagian pengiriman pada aparatus golgi,
sisi cis biasanya terletak di dekat RE. Vesikel transpor menggerakkan materi
dari RE menuju apataus golgi. Suatu vesikel yang bertunas dari RE dapat
menambahkan membrannya dan isi lumennya ke sisi cis dengan cara berfusi dengan
membran golgi. Sisi tran memunculkan vesikel, yang terlepas dan berpindah ke
tempat lain.[12]
d.
Mitokondria
Mitokondria adalah organel tempat
terjadinya pemecahan molekul makanan sehingga dihasilkan energi. Mitokondria
merupakan tempat pembangkit energi untuk keperluan sel. Sel yang aktif biasanya
lebih banyak mengandung mitokondria.[13]
Pada mikroskop cahaya, mitokondria terlihat seperti
bulatan, batang atau kawat kecil yang beragam bentuk dan ukurannya. Terbungkus
membran rangkap, permukaan luarnya berlubang-lubang sedang permukaan dalamnya
membentuk tonjolan-tonjolan (kristae) yang masuk ke dalam stroma. Membran dalam
membungkus matriks, dan banyak enzim yang mengendalikan berbagai tahap dalam
respirasi sel khususnya dan metabolisme umumnya ditemukan di sana atau di dalam
matriks. Mitokondria memiliki DNA dan ribosom kecil di dalam matriksnya,
sehingga mampu mensintesis porteinnya sendir.[14]
e.
Kloroplas
Kloroplas adalah suatu anggota
terspealisasi dari famili organel-organel tumbuhan yang berkerabat dekat, yang
disebut plastida. Kloroplas mengandung suatu sistem mebran yang bernama tilakoid, yang
sering sambung-menyambung membentuk tumpukan membran yang disebut grana. Grana
terbenam dalam stroma. Enzim yang mengendalikan fotosintesis terdapat di
membran tilakoid dan di stroma.
f.
Vakuola
Badan khas di sel tumbuhan selain dinding sel dan
plastida adalah vakuola. Vakuola mengerjakan beberapa fungsi. Bentuk dan
ketegangan jaringan yang hanya memiliki dinding primer adalah akibat adanya air
dan bahan terlarut yang menekan dari dalam vakuola. Tekanan tersebut timbul
karena osmosis. Konsentrasi bahan terlarut di dalam vakuola cukup tinggi,
termasuk garam-garam, molekul-molekul organik kecil, beberapa protein (enzim)
dan molekul-molekul lainnya
Sel muda yang aktif membelah di titik tumbuh batang
dan akar mempunyai vakuola sangat kecil. Sebagian besar terbentuk dari ER, lalu
tumbuh bersama sel, mengambil air secara osmosis dan bergabung satu sama lain.
Sel dewasa sering memiliki vakuola yang mengisi 70-90% atau lebih volume sel,
dan protoplasmanya tersisiih hingga hanya berupa lapisan tipis di antara
tonoplas dan plasmalemma. Beberapa sel yang aktif membelah juga dapat
bervakuola besar
c.
Inti Sel (Nukleus)
Nukleus merupakan pusat kendali pada sel tumbuhan
eukariotik. Nukleus mengendalikan seluruh fungsi sel dengan menentukan berbagai
reaksi kimia dan juga struktur dan fungsi sel. Nukleus merupakan organel
berbentuk bulat atau memanjang yang terbungkus selimut inti. Plasma nukleus
(nukleoplasma) berbutir-butir merupakan sistem koloid, mengandung kromatin yang
pada pembelahan sel berubah menjadi kromosom. Fungsi kromosom adalah membentuk
m-RNA yang mengatur sintesis protein. Di dalam plasma nukleus juga terdapat
nukleolus yang jumlahnya tiap sel khas untuk tiap jenis. Nukleolus itu padat,
bentuknya tak beraturan, merupakan massa serat dan butiran, dan berwarna gelap.
Fungsi nukleolus adalah untuk sintesis r-RNA dan ribosom.[15]
D.
Proses Transpor Membran Sel Tumbuhan
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu
lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel
antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat
kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar
dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan
mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.
Banyaknya
molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas
membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua, yaitu dengan transpor
pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus
(tidak memerlukan energi) dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan
mekanisme khusus (memerlukan energi).[16]
1. Transpor
Pasif
Transpor pasif adalah perpindahan
molekul atau ion tanpa menggunakan energi sel. Perpindahan molekul tersebut
terjadi secara spontan, dari konsentrasi tinggi ke rendah. Jadi, pejalan itu
terjadi secara spontan. Contoh transpor pasif adalah difusi, osmosis.
a. Difusi
Difusi adalah penyebaran molekul zat dari konsentrasi
(kerapatan) tinggi ke konsentrasi rendah tanpa menggunakan energi. Secara
spontan, molekul zat dapat berdifusi hingga mencapai kerapatan molekul yang
sama dalam satu ruangan. Sebagai contoh, setetes parfum akan menyebar ke
seluruh ruangan (difusi gas di dalam medium udara). Molekul dari sesendok gula
akan menyebar ke seluruh volume air di gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat
padat di dalam medium air), hingga kerapatan zat tersebut merata. Contoh proses
difusi pada tumbuhan adalah masuknya O2 ke dalam daun melalui
stomata.
2.
Osmosis
Osmosis merupakan difusi air yaitu perpindahan ion
atau molekul air dari kerapatan tinggi (banyak air) ke kerapatan rendah
(sedikit air) dengan melewati satu membran. Osmosis dapat didefinisikan sebagai
difusi lewat membran. Contoh proses osmosis yang terjadi pada tumbuhan adalah
masuknya air mineral dari dalam tanah ke tumbuhan melalui akar.
2. Transpor
Aktif
Transpor aktif adalah
perpindahan molekul atau ion dengan menggunakan energi dari sel itu. Perpindahan
tersebut dapat terjadi meskipun menentang konsentrasi. Contoh transpor aktif
adalah pompa Natrium (Na+)-Kalium (K+), endositosis, dan eksositosis.
a.
Pompa
Natrium-Kalium
Pompa
Natrium-Kalium tergolong transpor aktif, artinya sel mengeluarkan energi untuk
mengangkut kedua macam ion tersebut. Pada transpor aktif, zat dapat berpindah
dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Jadi perjalanan zat dapat
melawan gradien konsentrasi atau gradien kadar.
Ion K+ penting
untuk mempertahankan kegiatan listrik di dalam sel saraf dan memacu transpor
aktif zat-zat lain. Meskipun ion Na+ dan K+ dapat
melewati membran. Karena kebutuhan akan ion K+ sangat
tinggi, maka diperlukan lagi pemasukan ion K+ ke dalam
sel dan pengeluaran ion Na+ ke luar sel. Konsentrasi ion K+ di luar
sel rendah, dan di dalam sel tinggi. Sebaliknya konsentrasi ion Na+ di dalam
sel rendah dan di luar sel tinggi. Jika terjadi proses osmosis, maka akan
terjadi osmosis ion K+ dari dalam sel ke luar dan osmosis
ion Na+ dari luar ke dalam sel. Akan tetapi yang terjadi
bukanlah osmosis, karena pergerakan ion-ion itu melawan gradien kadar, yaitu
terjadi pemasukan ion K+ dan pengeluaran ion Na+.
Untuk melawan gradien kadar itu diperlukan energi ATP dengan pertolongan
protein yang terdapat pada membran. Setiap pengeluaran 3 ion Na+ dari
dalam sel diimbangi dengan pemasukan 2 ion K+dari luar sel. Karena
itu disebut pompa natrium-kalium.Contohnya perpindahan air dari korteks ke stele.[17]
b. Endositosis
Endositosis adalah
transport makromolekul dan materi yang sangat kecil ke dalam sel dengan cara
membentuk veskula baru dari membran plasma. Sebagian kecil luas membran plasma
terbenam kedalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong
ini terjepit membentuk vesikula yang berisi materi yang didapat dari luar
selnya. Endositosis dibutuhkan untuk berbagai macam fungsi yang penting bagi
sel, karena endositosis dapat meregulasi berbagai macam proses seperti
pengambilan nutrisi, adhesi dan migrasi sel, reseptor sinyal, masuknya patogen,
neurotransmisi, presentasi antigen, polaritas sel, mitosis, pertumbuhan dan
diferensiasi, dan masuknya obat.
Endositosis terdiri tiga
jenis, yaitu :
1) Fagositosis (pemakan seluler), sel menelan suatu partikel dengan
membalut disekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam kantong
berlapis-membran yang cukup besar untuk digolongkan sebagai vakuola. Partikel
itu dicerna setelah vakuola bergabung dengan lisosom yang mengandung enzim
hidrolitik.
2) Pinositosis (peminum seluler), sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam
vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam
tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinosistosis tidak spesifik dalam
substansi yang ditranspornya.
3) Endositosis yang
diperantarai reseptor, endositosis yang diperantarai
reseptor memungkinkan sel dapat memperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang
melimpah sekalipun substansi itu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam
fluida seluler.
c.
Eksositosis
Eksositosis
merupakan proses sel mensekresi
makromolekul dengan cara menggabungkan vesikula dengan membran plasma, vesikula
trnsport yang terlepas dari apatatus golgi dipindahkan oleh sitoskeleton ke
membran plsma. Ketika membran vesikula dan membran plasma bertemu, molekul
lipid bilayer menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung.
Kandungan vesikula kemudian tumpah keluar sel.
[2] Ibid
[4] Ibid, hal. 78
[5] Campball., Biologi, Jakarta:
Erlangga, 2010, hal. 135
[7] Ibid, hal. 23
