fisiologi tumbuhan

TRANSPORTASI DAN TRANSLOKASI

PENGERTIAN TRANSPOTASI

Transportasi: Merupakan proses mobilisasi, pergerakan perpindahan atau pengangkutan air, mineral dan hasil fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan

PENGERTIAN TRANSLOKASI

Dalam proses transpotasi terjadi pembagian air, mineral dan hasil fotosintesis kepada jaringan-jaringan yang membutuhkan. Peristiwa pembagian ini dinamakan translokasi

I. BAGAIMANA AIR DAN GARAM MINERAL MASUK KE TUBUH TANAMAN?

A. PENGANGKUTAN EKSTRA VASKULAR

Mula-mula air masuk melalui rambut akar. Air kemudian masuk ke dalam korteks menuju berkas pengangkut. Dalam korteks air akan melalui 2 jalur yakni :

a. Simplas

Simplas merupakan proses pengangkutan intrasel (di dalam) sel hidup. Air akan bergerak melalui plasmodesmata. Diperkirakan terdapat 5 x 10⁸ plasmodesmata/cm². Hal ini menunjukkan banyak sekali saluran yang terdapat pada sel-sel yang berdekatan.

b. Apoplas

Apoplas merupakan proses pengangkutan air melalui ruang-ruang diantara dinding sel.

c. Setelah itu air akan mencapai endordermis. Dalam endodermis terdapat lapisan gabus yang disebut pita Caspary. Air kemudian masuk ke dalam pita Caspary.

B. PENGANGKUTAN INTRAVASKULER

· Setelah air masuk dalam pita Caspary, air akan masuk ke dalam jaringan sel hidup yang dinamakan perisikel. Perisikel merupakan jaringan sel hidup yang mengelilingi xylem dan floem.

· Antara perisikel dan endodermis terdapat tabung penyalur yang dinamakan stilus. Melalui perisikel air akan disalurkan ke dalam xylem dan dialirkan ke seluruh tubuh tanaman.

Perjalanan air: (A. Ekstravascular) Rambut akar ¹ ® korteks ² (simplas–apoplas ) ® endodermis ³ (pita Caspary) ® (B.Intravaskular) perisikel ⁴ ® xylem ⁵ ® seluruh tubuh ⁶.

II. BAGAIMANA AIR BISA NAIK KE PUNCAK POHON?

Faktor-faktor apakah yang mampu membuat air bergerak dari akar sampai ke puncak pohon yang tingginya mencapai puluhan meter?

· Tekanan akar

· Transpirasi

· Gaya kohesi

· Anatomi xylem

1. TEKANAN AKAR

Mula-mula air dari tanah masuk ke bulu akar. Karena adanya tekanan akar air akan bergerak ke atas. Daya dorong ke atas oleh akar inilah yang dikenal sebagai tekanan akar. Dalam proses transport air, tekanan akar berfungsi:

a. Menaikkan air dan memelihara aliran

Contoh: Bila tanaman pisang ditebang lalu ditengahnya dibuat ceruk, maka dalam beberapa jam akan terisi oleh air.

b. Melawan tekanan dalam jaringan xylem

Dalam jaringan xylem yang berisi air akan bekerja dua gaya yakni gaya adhesi dan gaya kohesi. Gaya adhesi berpengaruh negative terhadap aliran air (menghambat). Tekanan akarlah yang bekerja untuk melawan hambatan ini.

2. TRANSPIRASI

Transpirasi merupakan peristiwa keluarnya uap air dari tubuh tumbuhan. Pada tumbuhan peristiwa ini biasanya berhubungan dengan kehilangan air lewat stomata, kutikula dan lentisel.

· Manfaat transpirasi: Membantu penyerapan mineral dari tanah dan menghilangkan panas pada daun.

Penelitian oleh Tibbits (1979) menunjukkan bahwa penyerapan kalsium dan boron sangat dipengaruhi oleh laju transpirasi.

Bila laju transpirasi rendah terjadi defisiensi sebaliknya bila laju transpirasi tinggi terjadi peningkatan kadar mineral.

Umumnya penyerapan mineral dilakukan bersama dengan penyerapan air, sehingga transpirasi secara tidak langsung membantu transpor air ke seluruh tubuh tanaman

3. GAYA KOHESI

Air merupakan senyawa yang memiliki daya pegang sangat besar. Hal ini disebabkan gaya tarik antar molekul hydrogen sangat tinggi = gaya kohesinya tinggi.

4. ANATOMI XYLEM

Pada xylem terdapat 2 jenis jaringan pengangkut air yakni: Trakeid dan pembuluh. Trakeid dan pembuluh merupakan jaringan mati yang membentuk satu berkas tegak atau kumpulan pipa kapiler. Perbedaan trakeid dan pembuluh:

· Ukuran trakeid lebih panjang tapi diameternya lebih kecil yakni antara 10 – 25 mm (1m =10^-3 mm). Sel trakeid berujung runcing dan sambung-menyambung membentuk pipa kapiler yang panjang. Sambungan pada ujung yang runcing memungkinkan air bergerak dari satu trakeid ke trakeid lain.

· Ukuran pembuluh lebih pendek namun diameternya lebih besar berkisar 40 - 80 mm, ukuran terbesar mencapai 500 mm. Pembuluh dilengkapi dengan spiral dan (cincin) lingkaran berpori. Adanya spiral membuat pembuluh dapat tumbuh memanjang sambil tetap mengalirkan air.

Berdasarkan penelitian Hagen dan Poiseuille :

· Air yang mengalir pada trakeid lebih sedikit. Hal ini disebabkan diameter trakeid lebih kecil, antara dinding trakeid dan air akan bekerja gaya adhesi yang menghambat aliran air. Namun karena adanya tekanan akar yang membantu melawan gaya adhesi, pada trakeid air dapat bergerak ke atas

· Pembuluh akan lebih banyak mengalirkan air dibandingkan trakeid. Pada pembuluh yang berukuran besar, air yang menempel pada dinding tidak bergerak karena gaya adhesi. Sedangkan air yang berada ditengah-tengah akan mengalir lancar.

III. TRANSPOR DALAM TUBUH TANAMAN

PASIF	AKTIF
1. DIFUSI 2. OSMOSIS 3. IMBIBISI 4. PINOSITOSIS	1. POMPA SITOKROM 2. CARRIER ION

A. TRANSPOR PASIF

· Perististiwa transport pasif disebut juga penyerapan pasif. Peristiwa ini terjadi pada permukaan dinding atau membrane sel.

· Transpor pasif dapat terjadi melalui difusi, osmosis maupun aliran massa (akibat transpirasi) dimana prosesnya tidak membutuhkan energi metabolic.

· Materi yang diserap berupa ion mineral (kation⁺ atau anion^-).

1. DIFUSI :

Pergerakan molekul dari daerah yang potensialnya tinggi ke daerah yang potensialnya rendah. Atau dari daerah yang kadar kekentalannya tinggi (hipertonis) ke daerah sifat cairannya lebih encer (hipotonis). Difusi dibagi menjadi dua:

· Difusi sederhana: zat terlarut dapat keluar masuk melalui saluran yang terdapat pada membrane sel.

· Dalam peristiwa difusi dikenal juga istilah difusi yang difasilitasi. Peristiwa ini melibatkan protein carrier untuk membawa zat-zat keluar masuk sel.

2. OSMOSIS

Perpindahan air dari daerah hipotonis ke daerah hipertonis melalui membrane semi permeable

3. IMBIBISI

Dalam hubungannya dengan pengambilan zat oleh tanaman, imbibisi berarti kemampuan dinding dan membrane sel untuk menyerap air dari luar.

· Sel menyerap air ® dinding sel mendapat tekanan dari dalam

· Tekanan turgor: Tekanan isi sel pada dinding sel. Besarnya tekanan isi sel = besarnya tekanan dinding sel.

· Jika sel berada dalam lingkungan yang hipertonis, maka air dalam sel akan tertarik keluar. Sel kehilangan tekanan turgor dan protoplasma akan lepas dari dinding sel. Peristiwa ini dikenal dengan nama plasmolisis.

· Jika sel berada dalam lingkungan yang hipotonis, maka akan terjadi imbibisi dan sel akan mengembang.

4. PINOSITOSIS

Zat terlarut diangkut melalui vesikel atau gelembung pada sisi membrane dan isinya dikeluarkan pada sisi lain. Proses ini pada dasarnya merupakan pengosongan vakuola-vakuola kecil melalui membrane.

a. Percobaan Brigg dan Robertson

· Sel/jaringan dipindahkan dari medium berkadar garam rendah ke medium berkadar garam tinggi (1) mula-mula terjadi pengambilan ion dengan cepat yang tidak dikontrol oleh metabolisme, (2) pengambilan konstans, (3) pengambilan lambat yang dikontrol oleh metabolisme.

· Bila jaringan kembali dipindahkan pada medium berkadar garam rendah, akan terjadi difusi ion yang terserap pada percobaan sebelumnya.

· Fakta: Sel atau jaringan yang dimasukkan dalam larutan garam dapat melakukan difusi bebas sampai mencapai keseimbangan dengan medium di luarnya.

· Bagian sel atau jaringan dimana difusi bebas dapat terjadi dinamakan outer space.

b. Hipotesis Donnan : Keseimbangan Donnan

· Dalam membrane terdapat sejumlah anion^-. Diluar membrane juga terdapat anion^- dan kation⁺. Membran sel tidak permeable terhadap anion^- di dalam sel, namun permeable terhadap anion^- dan kation⁺ di luar sel.

· Anion^- dan kation⁺ dari luar sel akan berdifusi melalui membrane dan masuk ke dalam sel. Difusi akan terus terjadi sampai keadaan menjadi seimbang.

(a) (b)

A^- A^- A^- A^-

B^- D⁺

Outside inside Outside inside

C⁺ C⁺ C⁺ C⁺

· Konsentrasi kation⁺ yang masuk ke dalam sel lebih besar daripada konsentrasi anion^- .

· Hal sebaliknya akan terjadi bila kation⁺ sudah ada di dalam membrane dan membrane tidak permeable terhadap kation⁺.

B. TRANSPOR AKTIF

Pengangkutan ion dengan bantuan energi metabolik dinamakan transport aktif. Pengangkutan aktif melalui membrane yang tidak permeable memerlukan senyawa carrier.

· Dalam kondisi fisiologis yang normal, plasmalemma sangat tidak permeable terhadap angkutan pasif. Tingginya derajat impermeabilitas ini menyebabkan penyerapan ion harus dilakukan secara aktif, walaupun konsentrasi ion dalam sel lebih rendah dari pada di luar sel.

· Sebaliknya bila sel harus melawan gradient konsentrasi, maka dibutuhkan pengangkutan aktif. Misalnya bila konsentrasi garam dalam sel cukup tinggi, untuk memasukkan garam dari luar ke dalam diperlukan energi. Keadaan ini disebut melawan gradient konsentrasi.

· Energi yang dibutuhkan untuk transport aktif berasal dari ATP. ATP dapat dihasilkan dari fotosintesis maupun dari respirasi.

Beberapa kemungkinan pengangkutan aktif dalam tumbuhan:

1. Pompa sitokhrom

Lundegardh dan Bustrom (1933): Laju respirasi meningkat bila tumbuhan dipindahkan dari air ke dalam larutan garam. Melalui percobaan tersebut Lundegard menyatakan teori:

a. Penyerapan kation berbeda dengan anion

b. Ada perbedaan konsentrasi oksigen dipermukaan luar dan permukaan dalam membrane. Terjadi oksidasi pada membrane luar dan reduksi pada membrane dalam

c. Penyerapan anion terjadi melalui system sitokrom.

Menurut hipotesis Lundegardh:

Permukaan dalam membrane sel

· Reaksi dehidrogenasi pada permukaan dalam membrane akan menghasilkan proton (H⁺) dan electron (e^-)

· Elektron (e^-) yang dihasilkan akan mengalir keluar melalui rangkaian sitokrom, sementara anion⁺ bergerak ke arah dalam

· Besi teroksidasi dan sitokrom tereduksi akibat penambahan electron (e^-) hasil dehidrogenasi

Permukaan luar membrane sel

· Besi tereduksi dan sitokrom teroksidasi, melepaskan electron (e^-) dan menangkap anion⁺

· Elektron (e^-) yang dilepaskan bergabung dengan proton dan oksigen menghasilkan molekul air

Akhir reaksi

· Anion akan dilepaskan pada bagian dalam

· Kation akan diserap secara pasif untuk menyeimbangkan perbedaan potensial

2. Carrier ion

Beberapa hipotesis yang berhubungan dengan carrier ion:

a. Protein carrier mungkin ATP ase

b. Angkutan mungkin terjadi karena adanya perbedaan electron kimia yang diakibatkan oleh angkutan electron

c. Angkutan yang terjadi karena perbedaan pH, yang diakibatkan oleh system angkutan electron atau ATP-ase

· Energi hasil hidrolisis ATP digunakan mengubah konformasi protein pembawa (ATP-ase), ion yang ditangkap pada satu sisi akan dilepaskan pada sisi yang lain.

· Bila protein pembawa mengangkut kation, otomatis akan terjadi perbedaan muatan, anion akan masuk secara difusi.

· Selektivitas angkutan kation disebabkan oleh ikatan secara selektiv oleh ATP-ase.