Rabu, 19 Oktober 2011
In:
Biologi umum
Fotosintesis
Fotosintesis – suatu proses dimana karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) digunakan untuk menghasilkan karbohidrat dan dengan adanya cahaya matahari dan khlorofil akan melepaskan oksigen (O2); hasil bersihnya adalah energi cahaya (radiant energy) diubah menjadi energi kimia dalam bentuk senyawa karbon ( karbohidrat).
Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.
Unsur Hara Utama & FS
• N - khlorofil, asam amino, protein
• Mg - khlorofil, ATP, co-factor
• Fe – sintesis khlorofil, transport elektron
• Zn - sintesis khlorofil, co-factor
• Mn – oksidasi air & evolusi O2, co-factor
• Cl - oksidasi air & evolusi O2
• Cu – transport elektron
• K – gerakan stomata, co-factor
• P - gula-P, ATP
Fotosintesis pada tumbuhan
Tumbuhan hijau daun bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat memasak atau mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menyerap karbondioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis.
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler adalah kebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbondioksida, air, dan energi kimia.
Tumbuhan menyerap cahaya karena mempunyai pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplast. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Sebagian besar energi fotosintesis dihasilkan di daun tetapi juga dapat terjadi pada organ tumbuhan yang berwarna hijau. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.
Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis
Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini. Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu. Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).
REAKSI TERANG
REAKSI TERANG
Di dalam membram tilakoid pada granum, air dipecah untuk menghasikan oksigen (dilepas sebagai hasil antara), elektron (e-) dan ion hidrogen (H+). Setiap elektron kemudian diserap oleh khlorofil, yang juga menyerap cahaya (energi radiasi) untuk menjadikan elektron “kaya energi”. Elektron yang telah “diperkaya” akan lepas dari khlorofil menuju “electron carriers” dalam rantai transpor elektron. Selama elektron ditransport, dihasilkan gradien energi (menggunakan H+) yang mengakibatkan enzim (ATPase) dapat membuat ATP. Pada saat elektron mencapai akhir rantai, akan ditangkap oleh NADP+ yang bertindak sebagai pembawa elektron terakhir yang akan menggunakan sisa energi didalam elektron untuk mengahsilkan NADPH. Jadi, energi radiasi (mis. light) digunakan untuk menghasilkan energi kimia metabolik (ATP and NADPH). “HEBAT", tanaman telah membuat energi kimia dari energi cahaya ! Tetapi masih ada masalah. ATP dan NADPH berumur pendek dan tidak mudah disimpan atau diangkut ke tempat yang memerlukan. Tanaman harus menemukan cara untuk menyelamatkan energi ini dan untuk ini diperlukan Reaksi Gelap.
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen. Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen.
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.
REAKSI GELAP
Enzim yang penting (ribulose-bisphosphate carboxylase atau rubisco) akan menggabungkan gula 5-C dengan molekul CO2 untuk menghasilkan senyawa dengan 6-C yang kemudian segera pecah menjadi 2 buah gula dg 3-C. Gula ini tidak begitu berguna bagi tanaman shg melalui serangkaian reaksi akan diubah menjadi gula lain yg disebut triose phosphates. Proses ini memerlukan energi metabolik, yang diambil dari ATP and NADPH yang dihasilkan melalui Reaksi Terang. Triose phosphate digunakan untuk menghasilkan glukosa dan gula lainnya atau disimpan dalam bentuk gula pati. Akhirnya, “Benar-benar HEBAT" , tanaman telah menghasilkan bentuk energi kimia yang stabil, mudah diangkut dan disimpan yaitu gula. Untuk keberlanjutan siklus ini, beberapa triose phosphate harus digunakan untuk diubah menjadi gula 5-C, dan ini juga memerlukan energi dalam bentuk ATP yang disuplai dari Reaksi Terang. Reaksi Gelap akan terus berjalan sepanjang Reaksi Terang tetap mensuplai dengan energi dalam bentuk ATP dan NADPH, jadi Reaksi Gelap hanya terjadi pada siang hari !
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).
Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis
Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis:
- Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas, kualitas dan lama penyinaran. Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis. - Konsentrasi karbondioksida
Semakin banyak karbondioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
- Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim. - Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
- Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
- Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
Tugas:
- Oksigen yang dilepaskan pada fotosintesis berasal dari salah satu bahan mentah yang digunakan tumbuhan. Jelaskan?
- Jelas kan Reaksi terang dan reaksi Gelap
- Bandingkan autotrof dengan heterotrof
- Warna cahaya apa yang paling sedikit diserap daun hijau?
- Apakah menurut pendapat anda, laju fotosintesis akan terus meningkat secara tak terbatas dengan meningkatnya temperatur? Jelaskan?
Jumat, 23 September 2011
In:
Morfologi Akar
Akar (Radix)
Akar adalah bagian pokok yang nomar tiga (di samping batang dan daun ), bagi tumbuhan yang tubuhnya telah merupakan kormus. Akar biasanya mempunyai sifat-sifat berikut :
Ø Merupakan bagian tumbuhan yang biasanya terdapat didalam tanah ,dengan arah tumbuh ke pusat bumi (geotrop) atau menuju ke air (hidrotop), meninggal kan udara dan cahaya
Ø Tidak berbuku-buku, juga tidak beruas dan tidak mendukung daun-daun atau sisik- sisik maupun bagian-bagian lainnya
Ø Warna tidak hijau ,biasanya keputih-putihan atau kekuning-kuningan
Ø Tumbuh terus pada ujungnya, tetapi umumnya pertumbuhannya masih kalah jika dibandingkan dengan batang
Ø Bentuknya seringkali meruncing hingga lebih mudah untuk menembus tanah.
Fungsi akar bagi tumbuhan mempunyai tugas untuk :
- Memperkut berdirinya tumbuhan
- Untuk menyerap air dan zat-zat makanan yang terlarut didalam air dari dalam tanah
- Mengangkut air dan zat-zat makanan kebagian-bagian pada tumbuhan yang membutuhkan
- Kadang kala akar sebagai tempat penimbunan makanan
Pada akar umumnya dapat dibeda - bedakan bagian - bagian berikut :
a. Leher akar atau pangkal akar (collum), yaitu bagian akar yang bersambungan dengan pangkal batang
b. Ujung akar (apex radicis), bagian akar yang paling muda, terdiri atas jaringan-jaringan yang masih dapat mengadakan pertumbuhan
c. Batang akar (carpus radicis), bagian akar yang terdapat antara leher akar dan ujungnya
d. Cabang-cabang akar (radix lateralis), yaitu bagian-bagian akar yang tak langsung bersambungan dengan pangkal batang, tetapi keluar dari akar pokok, dan masing-masing dapat mengadakan percabangan lagi
e. Serabut akar (fibrilla radcalis), cabang-cabang akar yang halus-halus dan berbentuk serabut.
f. Rambut-rambut akar atau bulu-bulu akar (pilus radicalis), yaitu bagian akar yang sesungguhnya hanyalah merupakan penonjolan sel-sel kulit luar akar yang panjang.
g. Tudung akar (calypira), yaitu bagian akar yang letaknya paling ujung, terdiri atas jaringan yang berguna untuk melindungi ujung akar yang masih muda dan lemah.
Sewaktu tumbuhan masih kecil, yaitu dalam bentuk lembaga di dalam biji, calon akar itu sudah ada dan disebut akar lembaga (radical). Pada perkembangan lanjutannya, kalau biji mulai berkecambah sampai menjadi tumbuhan dewasa, akar lembaga dapat memperlihatkan perkembangan yang berbeda hingga pada tumbuhan lazimnya dibedakan dua macam system perakaran :
- Akar tungang, jika akar lembaga tumbuhan terus menjadi akar pokok yang bercabang- cabang menjadi akar-akar yang lebih kecil. Akar pokok yang berasal dari akar lembaga di sebut akar tunggang (radix primata). Selanjutnya perlu diingat, bahwa akar tunggang hanya kita jumpai kalau tumbuhan ditanam dari biji
- Akar serabut, yaitu jika akar lembaga dalam perkembangan selanjutnya mati atau kemudian disusul oleh sejumlah akar yang kurang lebih sama besarnya keluar dari pangkal batang. Akar- akar ini bukan berasal dari calon akar yang asli dinamakan akar liar, bentuknya seperti serabut oleh karena itu dinamakan akar serabut (radix adventicia)
Melihat percabangan dan bentuknya, akar tunggang dapat dibedakan dalam:
a. Akar tunggang yang tidak bercabang atau sedikit bercabang, dan jika ada cabang-cabangnya biasanya cabang-cabang ini terdiri atas ada cabang-cabang ini terdiri atas akar-akar yang halus berbentuk serabut. Akar tunggang yang bersifat demikian seringkali berhubungan dengan fungsinya sebagai tempat penimbunan zat makanan cadangan lalu mempunyai bentuk yang istimewa, misalnya:
1. Berbentuk sebagai tombak (fusiformis), pangkalnya besar meruncing ke ujung dengan serabut-serabut akar sebagai percabangan, biasanya menjadi tempat penimbunan makanan, misalnya akar lobak (Raphanus sativus L), wortel (Daucus carota L)
2. Berbentuk gasing (napiformis), pangkal akar besar membulat, akar-akar serabut sebagai cabang hanya pada ujung yang sempit meruncing, seperti terdapat pada ujung yang sempit meruncing seperti terdapat pada bangkuwang (Pachyrrhizua erosus Urb)
3. Berbentuk benang (filiformis), jika akar tunggang kecil panjang seperti akar serabut saja dan juga sedikit sekali bercabang, misalanya pada karatok (Phaseolus lunatus L)
b. Akar tunggang yang bercabang (ramosus) akar tunggang ini berbentuk kerucut panjang, tumbuh lurus ke bawah bercabang-cabang banyak dan cabang-cabangnya bercabang lagi, sehingga dapat memberi kekuatan yang lebih besar kepada batang, dan juga daerah perakaran menjadi luas, hingga dapat diserap air dan zat-zat makanan yang lebih banyak.
Mengenai akar-akar pada system akar serabut dapat dikemukkan hal-hal berikut:
1. Akar yang menyusun akar serabut kecil-kecil berbentuk benang misalnya pada padi (Oryza sativa L).
2. Akar- akar serabut kaku keras dan cukup besar seperti tambang, misalnya pohon kelapa (Cocos nucifera L)
3. Akar serbut besar-besar, hampir sebesar lengan, masing-masing tidak banyak memperlihatkan percabangan misalnya pada pandan (Pandanus tectorius Sol)
Berhubungan dengan cara-cara hidup yang harus di sesuaikan dengan keadaan-keadaan tertentu, pada berbagai jenis tumbuhan kita dapati akar-akar yang mempunyai sifat dan tugas khusus misalnya:
a. Akar udara atau gantung (radix asreus), akar ini keluar dari bagian-bagian di atas tanah, mengantung di udara dan tumbuh ke arah tanah. Bagian yang ada di atas tanah seringkali berubah menjadi batang , misalnya pada beringin (Ficus benjamin L)
b. Akar penggerek atau akar pengisap (houstorium), yaitu akar- akar yang terdapat pada tumbuuhan yang hidup sebagai parasit dan berguna untuk menyerap air maupun zat makanan dari inangnya seperti benalu (loranthus)yang berupa akar penggerek yang menembus kulit batang inangnya sampai ke bagian kayu, misalnya endak-endak cacing (Cuscutha australia R. Br)
c. Akar pelekat (radix adligans), akar-akar yang keluar dari buku-buku batang tumbuuhan memanjat dan berguna untuk menempel pada penunjang saja, misalanya pada lada (Piper nigrum L), sirih (Piper betle L)
d. Akar pembelit (cirrhus radicalis), juga untuk memanjat tetapi dengan memeluk penunjangnya, misalnya pada panili (Vanilla pianifolia Andr)
e. Akar nafas (pneumatophora), yaitu cabang-cabang akar yang tumbuh tegak lurus ke atas hingga muncul keatas hingga muncul dari permukaan tanah atau air tempat tumbuh tumbuhannya. Misalnya pada bogem (Sonneratia), dan kayu api (Avicennia)
f. Akar tunjang, yaitu akar-akar yang tumbuhan dari bagian bawah batang ke segala arah dan seakan-akan menunjang batang ini jangan sampai rebah, karena batang tumbuhan yang mempunyai akar demikain ini terdapat di atas tanah atau air. Akar demikian kita jumpai pada pohon pandan (Pandanus tectorius Sol)dan pohon bakau (Rhizophora conjugate L)
g. Akar lutut, yaitu akar tumbuhan atau lebih tepat jika dikatakan bagian akar yang tumbuh keatas kemudian membengkokk, misalnya pada pohon tanjang (Bruguiera parvifolia W. et A)
h. Akar banir, yaitu akar berbentuk seperti papan-papan yang diletakkan miring untuk memperkokoh bedirinya batang pohon yang tinggi besar, misalnya pada sukun ( Artocarpus communis G. Forst), kenari (Canarium cooune L)
Bagian- Bagian Bunga
Biasanya setiap bunga memiliki bagian-bagian penting seperti putik dan benang sari sebagai alat reproduksi. Namun, bunga dapat dikatakan sebagai bunga lengkap bila memiliki 4 bagian yang paling utama.4 Bagian utama bunga (dari paling bawah ke atas) adalah sebagai berikut :
1. Calyx, yaitu daun bunga atau kelopak bunga, yang berada pada bagian utama bunga dan umumnya berwarna hijau. Kelopak atau daun bunga berfungsi sebagai perhiasan bunga dan selubung yang melindungi bunga.
2. Corolla, yaitu mahkota bunga. Pada umumnya, bentuk mahkota bunga tipis dan berwarna-warni, berguna untuk memikat serangga yang membantu proses penyerbukan serta melindungi benang sari dan putik.
3. Androecium atau benang sari yaitu Benang sari merupakan alat kelamin jantan yang tediri dari kepala sari dan tangkai sari. Di dalam kepala sari terdapat serbuk sari yang berguna untuk pembuahan.
4. Gynoecium atau putik yaitu sebagai tempat bakal buah. Putik terdiri dari kepala putik, tangkai putik dan bakal buah yang dikelilingi oleh banyak benang sari. Ini adalah tempat di mana serbuk sari diproduksi.
Fungsi biologi bunga adalah sebagai wadah menyatunya gamet jantan (mikrospora) dan betina (makrospora) untuk menghasilkan biji. Proses dimulai dengan penyerbukan, yang diikuti dengan pembuahan, dan berlanjut dengan pembentukan biji.
Beberapa bunga memiliki warna yang cerah dan secara ekologis berfungsi sebagai pemikat hewan pembantu penyerbukan. Beberapa bunga yang lain menghasilkan panas atau aroma yang khas, juga untuk memikat hewan untuk membantu penyerbukan.
Manusia sejak lama terpikat oleh bunga, khususnya yang berwarna-warni. Bunga menjadi salah satu penentu nilai suatu tumbuhan sebagai tanaman hias.
Fungsi biologi bunga adalah sebagai wadah menyatunya gamet jantan (mikrospora) dan betina (makrospora) untuk menghasilkan biji. Proses dimulai dengan penyerbukan, yang diikuti dengan pembuahan, dan berlanjut dengan pembentukan biji.
Beberapa bunga memiliki warna yang cerah dan secara ekologis berfungsi sebagai pemikat hewan pembantu penyerbukan. Beberapa bunga yang lain menghasilkan panas atau aroma yang khas, juga untuk memikat hewan untuk membantu penyerbukan.
Manusia sejak lama terpikat oleh bunga, khususnya yang berwarna-warni. Bunga menjadi salah satu penentu nilai suatu tumbuhan sebagai tanaman hias.
Langganan:
Postingan (Atom)