Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan PNA 2200 A/E Didik Indradewa Eka Tarwaca Susila Putra.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan PNA 2200 A/E Didik Indradewa Eka Tarwaca Susila Putra."— Transcript presentasi:

1 Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan PNA 2200 A/E Didik Indradewa Eka Tarwaca Susila Putra

2 Sistem Perkuliahan Student centered learning : dibagi dalam kelompok diskusi, mahasiswa presentasi, ditambah materi dari dosen Student centered learning : dibagi dalam kelompok diskusi, mahasiswa presentasi, ditambah materi dari dosen Research university : Research Based Learning dosen memberikan contoh hasil penelitiannya untuk bahan kuliah Research university : Research Based Learning dosen memberikan contoh hasil penelitiannya untuk bahan kuliah e Learning : bahan yang disiapkan dosen maupun penunjang dapat diakses lewat internet, diskusi lewat blog e Learning : bahan yang disiapkan dosen maupun penunjang dapat diakses lewat internet, diskusi lewat blog

3 Sistem Perkuliahan (lanjutan) Bahan dari dosen 1 (Didik Indradewa) digunakan untuk ujian sisipan Bahan dari dosen 1 (Didik Indradewa) digunakan untuk ujian sisipan Bahan dari dosen 2 (Eka Tarwaca, SP) dan hasil praktikum digunakan untuk ujian akhir Bahan dari dosen 2 (Eka Tarwaca, SP) dan hasil praktikum digunakan untuk ujian akhir Nilai ujian sisipan + akhir + praktikum + Presentasi : 4 Nilai ujian sisipan + akhir + praktikum + Presentasi : 4

4 Silabus Pengertian dan ruang lingkup fisiologi tumbuhan, sel dan organela sel, gerakan partilel berupa difusi, osmosis dan imbibisi. Peran air bagi tumbuhan, penyerapan dan pengangkutan air serta transpirasi. Dalam metabolisme dibahas tentang ensim, fotositesis dan respirasi. Fotosintesis mencakup reaksi cahaya, reaksi gelap dan faktor- faktor yang berpengaruh. Respirasi mencakup glikolisis, siklus Krebs faktor-faktor yang berpengaruh dan respirasi cahaya. Pengangkutan hasil fotosintesis, jalur dan teori pengangkutan. Pengertian dan ruang lingkup fisiologi tumbuhan, sel dan organela sel, gerakan partilel berupa difusi, osmosis dan imbibisi. Peran air bagi tumbuhan, penyerapan dan pengangkutan air serta transpirasi. Dalam metabolisme dibahas tentang ensim, fotositesis dan respirasi. Fotosintesis mencakup reaksi cahaya, reaksi gelap dan faktor- faktor yang berpengaruh. Respirasi mencakup glikolisis, siklus Krebs faktor-faktor yang berpengaruh dan respirasi cahaya. Pengangkutan hasil fotosintesis, jalur dan teori pengangkutan.

5 Pustaka Devlin, R.M. and F.H. Witham Plant Physiology. Devlin, R.M. and F.H. Witham Plant Physiology. Salisbury, F.B. and C.W. Ross Plant Physiology. Salisbury, F.B. and C.W. Ross Plant Physiology. Taiz, L. and E. Zeiger Plant Physiology. Taiz, L. and E. Zeiger Plant Physiology.

6 Jadual 2012 MgTglPokok BahasanDosen Pendahuluan Didik Difusi, Osmosis, Imbibisi Didik Serapan Air, Pengangkutan Air Didik Transpirasi Didik Enzim, Fotosintesis : Reaksi Cahaya Didik Fotosintesis : Reaksi Cahaya, Reaksi Gelap Didik FS : Reaksi Gelap, Faktor Berpengaruh Didik

7 Jadual Ujian Tengah Semester Didik Ujian Tengah Semester Didik Respirasi : Glikolisis, Siklus Krebs Eka Respirasi : Faktor Berpengaruh Eka Presentasi 1 Eka Presentasi 2 Eka Presentasi 3 Eka Presentasi 4 Eka Presentasi 5 Eka Presentasi 6 Eka

8 Pendahuluan

9 Pendahuluan Batasan Fisiologi Tumbuhan : ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan pada tingkatan molekuler dan seluler 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 Fisiologi Tanaman : ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tanaman pada tingkatan individu dan populasi Tanaman adalah tumbuhan yang dibudidayakan Tanaman adalah tumbuhan yang dibudidayakan

10 Mengapa tumbuhan-tanaman perlu dipelajari ? Mengapa tumbuhan-tanaman perlu dipelajari ? Tumbuhan-tanaman mempunyai peran yang penting bagi kehidupan manusia Tumbuhan-tanaman mempunyai peran yang penting bagi kehidupan manusia

11 Peran Tumbuhan-Tanaman Sumber pangan

12 Sandang

13 Papan

14 Kosmetik Kosmetik

15 Jamu Jamu

16 Bahan Industri

17 Biodisel

18 Bioetanol

19 Keindahan dan Rekreasi

20 Daur hidrologi

21 Paru-paru Dunia

22 Faktor Berpengaruh thd Tanaman Genetik Iklim Air,Chya,Suhu,CO 2 Genetik Iklim Air,Chya,Suhu,CO 2 Tanaman Orgme Tan. Hma, Peny,Glm Tanaman Orgme Tan. Hma, Peny,Glm Proses Tanah Fisik, Kimia, Biol Proses Tanah Fisik, Kimia, Biol Fisiologis Macam, mekanisme. tempat Fisiologis Macam, mekanisme. tempat Pertumbuhan Hasil Pertumbuhan Hasil

23 Pembahasan dalam Fisiologi Tumbuhan Macam proses : transpirasi, fotosintesis, respirasi dll Macam proses : transpirasi, fotosintesis, respirasi dll Mekanisme proses : fotosintesis terdiri dari reaksi cahaya dan rekasi gelap Mekanisme proses : fotosintesis terdiri dari reaksi cahaya dan rekasi gelap Di mana terjadinya ; fotosintesis di dalam kloroplas Di mana terjadinya ; fotosintesis di dalam kloroplas Faktor yang berpengaruh : fotositesis dipengaruhi intensitas cahaya Faktor yang berpengaruh : fotositesis dipengaruhi intensitas cahaya

24 Ilmu Pendukung Anatomi dan Morfologi : penyerapan air Anatomi dan Morfologi : penyerapan air

25 Fisika dan Kimia reaksi cahaya dan gelap fotosintesis reaksi cahaya dan gelap fotosintesis

26 Matematik

27 Sel dan Organela

28 Gerakan Partikel Difusi, Osmosis dan Imbibisi

29 Gerakan Partikel CO 2 O 2 H 2 O CO 2 O 2 H 2 O Ion H 2 O Ion H 2 O

30 Tanaman bertambah besar ukurannya karena adanya bahan tambahan berupa partikel Tanaman bertambah besar ukurannya karena adanya bahan tambahan berupa partikel Partikel berupa ion atau molekul yang masuk dan keluar dari dalam tubuh tanaman Partikel berupa ion atau molekul yang masuk dan keluar dari dalam tubuh tanaman Ion yang masuk antara lain berupa nutrisi misalnya NH 4 +, NO 3 - dll Ion yang masuk antara lain berupa nutrisi misalnya NH 4 +, NO 3 - dll Molekul yang masuk misalnya : CO 2 dan H 2 O Molekul yang masuk misalnya : CO 2 dan H 2 O Molekul yang keluar misalnya O 2 dan H 2 O Molekul yang keluar misalnya O 2 dan H 2 O Masuk dan keluarnya partikel dengan proses gerakan partikel berupa difusi, osmosis dan imbibisi Masuk dan keluarnya partikel dengan proses gerakan partikel berupa difusi, osmosis dan imbibisi

31 Difusi gerakan partikel dari tempat dengan potensial kimia lebih tinggi ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis gerakan partikel dari tempat dengan potensial kimia lebih tinggi ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis

32 Potensial kimia : energi bebas per mol Potensial kimia : energi bebas per mol Energi bebas : energi untuk melakukan kerja Energi bebas : energi untuk melakukan kerja Energi kinetik : energi yang dimiliki partikel dengan suhu di atas 0 o K untuk melakukan gerakan Energi kinetik : energi yang dimiliki partikel dengan suhu di atas 0 o K untuk melakukan gerakan Keseimbangan dinamis : partikel tetap bergerak namun jumlah yang masuk seimbang dengan jumlah yang keluar, sehingga difusi berhenti Keseimbangan dinamis : partikel tetap bergerak namun jumlah yang masuk seimbang dengan jumlah yang keluar, sehingga difusi berhenti

33 Laju gerakan partikel V = (8RT) 1/2 / π M V = (8RT) 1/2 / π M V = laju (cm/det) T = suhu K V = laju (cm/det) T = suhu K R = tetapan gas M = BM π = 3,14 R = tetapan gas M = BM π = 3,14 Faktor yg mempengaruhi difusi Faktor yg mempengaruhi difusi 1. Suhu, makin tinggi difusi makin cepat 1. Suhu, makin tinggi difusi makin cepat 2. BM makin besar difusi makin lambat 2. BM makin besar difusi makin lambat 3. Kelarutan dalam medium, makin besar 3. Kelarutan dalam medium, makin besar difusi makin cepat difusi makin cepat 4. Beda potensial kimia, makin besar 4. Beda potensial kimia, makin besar beda difusi makin cepat beda difusi makin cepat

34 Contoh Difusi Model Model A B A B 1. CO 2 2x CO 2 4x 1. CO 2 2x CO 2 4x CO 2 3x CO 2 3x CO 2 3x CO 2 3x 2. CO 2 2x, O 2 2x CO 2 4x 2. CO 2 2x, O 2 2x CO 2 4x CO 2 3x, O 2 1x CO 2 3x, O 2 1x CO 2 3x, O 2 1x CO 2 3x, O 2 1x

35 Difusi CO 2, O 2 dan H 2 O CO 2 O 2 H 2 O

36 Osmosis Osmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis Osmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis

37 Sifat Membran Sifat membran solvent solut Sifat membran solvent solut permeabel + + permeabel + + semi permeabel + - semi permeabel + - selektif permeabel + +/- selektif permeabel + +/- impermeabel - - impermeabel = dapat lewat - = tidak + = dapat lewat - = tidak Contoh membran : membran plasma, membran vakuola, membran kloroplas Contoh membran : membran plasma, membran vakuola, membran kloroplas

38 Membran

39 Potensial Air Potensial air : energi bebas per mol air Potensial air : energi bebas per mol air Ψ = Ψ s + Ψ p + Ψ m satuan : atm, bar, Pa Ψ = Ψ s + Ψ p + Ψ m satuan : atm, bar, Pa Ψ (potensial air) = - DTD (defisit tek difusi) Ψ (potensial air) = - DTD (defisit tek difusi) Ψ s (potensial solut) = -TO (tek osmosis) Ψ s (potensial solut) = -TO (tek osmosis) Ψ p (potensial tekanan) = TT (tek turgor) Ψ p (potensial tekanan) = TT (tek turgor) Ψ m (potensial matriks) = TI (tek imbibisi) Ψ m (potensial matriks) = TI (tek imbibisi) DTD = TO - TT DTD = TO - TT Di dalam sel Ψ m kecil – diabaikan Di dalam sel Ψ m kecil – diabaikan Di dalam benih Ψ p kecil - diabaikan Di dalam benih Ψ p kecil - diabaikan

40 Potensial Solut Potensial solut : penurunan energi bebas air dalam suatu larutan karena interaksi air dengan solut, dibanding dengan air murni Potensial solut : penurunan energi bebas air dalam suatu larutan karena interaksi air dengan solut, dibanding dengan air murni Potensial air murni -> maksimal = 0 bar Potensial air murni -> maksimal = 0 bar Larutan mempunyai potensial air < 0 atau negatif Larutan mempunyai potensial air < 0 atau negatif Larutan di tempat terbuka mempunyai Ψ p = 0, sehingga Ψ = Ψ s Larutan di tempat terbuka mempunyai Ψ p = 0, sehingga Ψ = Ψ s

41 Ψ s = - m i R T TO = M R T Ψ s = - m i R T TO = M R T m = molalitas i = derajat ionisasi ( sukrosa =1, Na Cl = 1,8 pada 20 o C) m = molalitas i = derajat ionisasi ( sukrosa =1, Na Cl = 1,8 pada 20 o C) R = tetapan gas = 22,7/273 bar R = tetapan gas = 22,7/273 bar T = suhu K = 0 C T = suhu K = 0 C

42 Faktor yang berpengaruh thd Ψ s Faktor yang berpengaruh thd Ψ s 1. Molallitas (konsentrasi), makin tinggi 1. Molallitas (konsentrasi), makin tinggi Ψ s makin rendah Ψ s makin rendah 2. Derajat ionisasi, makin tinggi Ψ s 2. Derajat ionisasi, makin tinggi Ψ s makin rendah makin rendah 3. Derajat hidrasi, solut mudah mengikat 3. Derajat hidrasi, solut mudah mengikat air, Ψ s rendah air, Ψ s rendah 4. Suhu, makin tinggi, Ψ s makin rendah 4. Suhu, makin tinggi, Ψ s makin rendah

43 Arah gerakan air Dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah Dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah Dari DTD lebih rendah ke DTD lebih tinggi Dari DTD lebih rendah ke DTD lebih tinggi Dari larutan dengan konsentrasi lebih rendah ke konsentrasi lebih tinggi Dari larutan dengan konsentrasi lebih rendah ke konsentrasi lebih tinggi Dari larutan lebih encer ke larutan lebih kental Dari larutan lebih encer ke larutan lebih kental

44 Ketentuan dalam gerakan air Saat seimbang dinamik, potensial air atau DTD sama Saat seimbang dinamik, potensial air atau DTD sama Bila salah satu bagian tidak terbatas misal lengas tanah, potensial air sama dengan bagian yang tidak terbatas Bila salah satu bagian tidak terbatas misal lengas tanah, potensial air sama dengan bagian yang tidak terbatas Bila dua bagian terbatas, potensial air akhir merupakan rata-rata Bila dua bagian terbatas, potensial air akhir merupakan rata-rata Potensial solut tidak berubah sampai potensial tekanan mencapai 0 bar Potensial solut tidak berubah sampai potensial tekanan mencapai 0 bar

45 Sel A dalam Larutan B Keadaan awal Keadaan awal A. Ψ = Ψ s +Ψ p A. Ψ = Ψ s +Ψ p = = -30 bar = = -30 bar B. Ψ = Ψ s +Ψ p B. Ψ = Ψ s +Ψ p = = -10 bar = = -10 bar Keseimbangan Keseimbangan A. Ψ = Ψ s+ Ψ p A. Ψ = Ψ s+ Ψ p = = -10 bar = = -10 bar B. Ψ = Ψ s +Ψ p B. Ψ = Ψ s +Ψ p = = -10 bar = = -10 bar

46 Sel A dengan Sel B Keadaan awal Keadaan awal A. Ψ = Ψ s +Ψ p A. Ψ = Ψ s +Ψ p = = -10 bar = = -10 bar B. Ψ = Ψ s +Ψp A B. Ψ = Ψ s +Ψp A = = -16 bar = = -16 bar Keseimbangan Keseimbangan A. Ψ = Ψ s+ Ψ p A. Ψ = Ψ s+ Ψ p = = - 13 bar = = - 13 bar B. Ψ = Ψ s +Ψ p B B. Ψ = Ψ s +Ψ p B = = -13 bar = = -13 bar

47 Hubungan Ψ, Ψ s, Ψ p Sel turgor penuh Sel turgor penuh Ψ = Ψ s + Ψ p = -12,5 + 12,5 = 0 bar Ψ = Ψ s + Ψ p = -12,5 + 12,5 = 0 bar Sel mengempis, volume relatif 80% Sel mengempis, volume relatif 80% Ψ = Ψ s + Ψ p = = -14 bar Ψ = Ψ s + Ψ p = = -14 bar

48 Mengukur potensial air Metode Gravimetri

49 Metode Chardakov

50 Pressure Bomb Scholander sampel manometer gas N 2

51 Pengukuran potensial air

52 Mengukur potensial solut Jaringan berwarna misal daun Rhoediscolor dimasukkan larutan dengan konsentrasi berbeda, potensial solut jaringan = potensial solut larutan yang menyebabkan 50% jaringan mengalami plasmolisis Jaringan berwarna misal daun Rhoediscolor dimasukkan larutan dengan konsentrasi berbeda, potensial solut jaringan = potensial solut larutan yang menyebabkan 50% jaringan mengalami plasmolisis

53 Potensial Tekanan Di dalam vakuola terdapat solut – menurunkan potensial solut – menurunkan potensial air – lebih rendah dari sekitar – terjadi endo osmosis – menyebabkan peningkatan potensial osmotik – vakoula membesar – membran plasma menekan dinding sel – tekanan turgor atau potensial tekanan Di dalam vakuola terdapat solut – menurunkan potensial solut – menurunkan potensial air – lebih rendah dari sekitar – terjadi endo osmosis – menyebabkan peningkatan potensial osmotik – vakoula membesar – membran plasma menekan dinding sel – tekanan turgor atau potensial tekanan

54 Plasmolisis Plasmolisis : proses terlepasnya membran plasma dari dinding sel karena sel berada pada lingkungan hipertonik ( potensial air lebih rendah, DTD lebih tinggi, larutan lebih pekat) – terjadi ekso osmosis – vakuola mengecil Plasmolisis : proses terlepasnya membran plasma dari dinding sel karena sel berada pada lingkungan hipertonik ( potensial air lebih rendah, DTD lebih tinggi, larutan lebih pekat) – terjadi ekso osmosis – vakuola mengecil Bila dimasukkan ke dalam lingkungan hipotonik ( potensial air lebih tinggi ) - terjadi endo osmosis – deplasmolisis – sel segar kembali Bila dimasukkan ke dalam lingkungan hipotonik ( potensial air lebih tinggi ) - terjadi endo osmosis – deplasmolisis – sel segar kembali Lingkungan sama – isotonik Lingkungan sama – isotonik

55 Plasmolisis

56 Imbibisi Imbibisi ; proses penyerapan solven oleh imbiban Imbibisi ; proses penyerapan solven oleh imbiban Contoh : penyerapan minyak oleh karet, penyerapan air oleh benih Contoh : penyerapan minyak oleh karet, penyerapan air oleh benih Imbibisi merupakan proses awal perkecambahan Imbibisi merupakan proses awal perkecambahan Syarat – ada beda potensial, ada tarik menarik antar molekul Syarat – ada beda potensial, ada tarik menarik antar molekul Di dalam benih ada koloid hidrofil berupa matriks : protein, pati selulose – menarik air Di dalam benih ada koloid hidrofil berupa matriks : protein, pati selulose – menarik air Ψ = Ψm + Ψp Ψ = Ψm + Ψp Ψ benih dapat mencapai bar, akar bar Ψ benih dapat mencapai bar, akar bar

57 Imbibisi benih

58 Imbibisi

59 Air

60 Peran air Penyusun protoplasma dan tubuh tanaman Penyusun protoplasma dan tubuh tanaman Mengaktifkan ensim Mengaktifkan ensim Pereaksi : reaksi hidrolisis pati -> gula Pereaksi : reaksi hidrolisis pati -> gula Meningkatkan respirasi Meningkatkan respirasi Sumber hidrogen fotosintesis Sumber hidrogen fotosintesis Pelarut dan pembawa senyawa Pelarut dan pembawa senyawa Menjaga turgor Menjaga turgor Mengatur difusi solut Mengatur difusi solut Mengatur suhu melalui transpirasi Mengatur suhu melalui transpirasi Mendukung tumbuhan Mendukung tumbuhan Menyebarkan benih Menyebarkan benih

61 Penyusun Protoplasma dan Tubuh Tumbuhan

62 Perkecambahan Air mengaktifkan ensim α amilase Air mengaktifkan ensim α amilase Ensim memacu hirolisis pati menjadi gula Ensim memacu hirolisis pati menjadi gula Gula mengalami respirasi menghasilkan energi (ATP) untuk perkecambahan Gula mengalami respirasi menghasilkan energi (ATP) untuk perkecambahan

63 Sumber H dalam Fotosintesis

64 Menurunkan suhu tumbuhan

65 Mendukung tumbuhan

66 Menyebar benih

67 Klasifikasi air secara biologis Air gravitasi : air yang turun karena gaya gravitasi bumi, berada pada pori makro, bergerak cepat tidak sempat diserap akar Air gravitasi : air yang turun karena gaya gravitasi bumi, berada pada pori makro, bergerak cepat tidak sempat diserap akar Air kapiler : air berada pada pori mikro, dapat diserap oleh akar Air kapiler : air berada pada pori mikro, dapat diserap oleh akar Air higroskopis, terikat kuat oleh partikel tanah, tidak dapat diserap akar Air higroskopis, terikat kuat oleh partikel tanah, tidak dapat diserap akar Air tersedia : air yang dapat di serap akar, batas atas kapasitas lapangan (-0,3 bar), batas bawah titik layu tetap (- 15 bar) Air tersedia : air yang dapat di serap akar, batas atas kapasitas lapangan (-0,3 bar), batas bawah titik layu tetap (- 15 bar)

68 Air Tersedia

69 Penyerapan Air Organ penyerap air utama : akar Organ penyerap air utama : akar

70 Mekanisme Penyerapan Air 1. Aktif : a. aktif osmotik : akumulasi solut 1. Aktif : a. aktif osmotik : akumulasi solut - menurunkan Ψs –>Ψ lebih - menurunkan Ψs –>Ψ lebih rendah sekitar, air masuk. Air rendah sekitar, air masuk. Air mengalir dari Ψ lebih tinggi mengalir dari Ψ lebih tinggi ke Ψ lebih rendah ke Ψ lebih rendah b. aktif non osmotik : energi b. aktif non osmotik : energi respirasi. Air mengalir dari Ψ respirasi. Air mengalir dari Ψ lebih rendah ke Ψ lebih tinggi lebih rendah ke Ψ lebih tinggi 2. Pasif : transpirasi. Air mengalir dari Ψ 2. Pasif : transpirasi. Air mengalir dari Ψ lebih tinggi ke Ψ lebih rendah lebih tinggi ke Ψ lebih rendah

71 Penyerapan pasif > aktif Tekanan akar tidak terjadi pada tanaman Gimnospermeae dan tanaman transpirasi cepat Tekanan akar tidak terjadi pada tanaman Gimnospermeae dan tanaman transpirasi cepat Air eksudasi hanya 5% air transpirasi Air eksudasi hanya 5% air transpirasi Tanaman dengan tajuk menyerap air > dibanding tanpa tajuk (dipotong) Tanaman dengan tajuk menyerap air > dibanding tanpa tajuk (dipotong) Tumbuhan hydrofit menyerap air dari seluruh tubuh Tumbuhan hydrofit menyerap air dari seluruh tubuh

72 Tekanan akar

73 Jalur pengangkutan air Mendatar : bulu akar/epidermis – korteks – endodermis – xylem Mendatar : bulu akar/epidermis – korteks – endodermis – xylem Tegak : lewat xylem Tegak : lewat xylem

74 Anatomi Akar

75 Jalur Pengangkutan Air

76

77 Faktor berpengaruh Faktor tanaman : transpirasi (+), perakaran (+), metabolisme (+) Faktor tanaman : transpirasi (+), perakaran (+), metabolisme (+) Faktor lingkungan : ketersediaan air (+), aerasi (+), konsentrasi larutan (-), suhu – optimum 30 o C – lebih tinggi sel rusak – lebih rendah metabolisme, pemanjangan akar, difusi, permeabilitas membran turun, viskositas air, plasma dan koloid naik. Faktor lingkungan : ketersediaan air (+), aerasi (+), konsentrasi larutan (-), suhu – optimum 30 o C – lebih tinggi sel rusak – lebih rendah metabolisme, pemanjangan akar, difusi, permeabilitas membran turun, viskositas air, plasma dan koloid naik.

78 Transpirasi

79 Variasi Perakaran

80 Ketersediaan air x udara

81 Pengangkutan air Dilakukan melalui xylem dengan mekanisme Teori vital : terdapat pompa – ditolak karena dengan dimatikan pengangkutan air tetap terjadi Teori vital : terdapat pompa – ditolak karena dengan dimatikan pengangkutan air tetap terjadi Teori tekanan akar – ditolak : seperti dalam pembahasan pasif x aktif, tekanan akar maksimum 2 bar, hanya mampu mendorong air setinggi 20m Teori tekanan akar – ditolak : seperti dalam pembahasan pasif x aktif, tekanan akar maksimum 2 bar, hanya mampu mendorong air setinggi 20m

82 Xylem

83 (lanjutan) Teori fisika : imbibisi, kapiler, tekanan kohesi- tarikan transpirasi Teori fisika : imbibisi, kapiler, tekanan kohesi- tarikan transpirasi Teori tekanan kohesi-tarikan transpirasi. Kohesi : tarik menarik antar molekul sejenis – air. Adhesi : tarik menarik molekul berbeda – air dengan dinding xylem. Adanya kohesi dan adhesi terbenntuk kolom air sinambung dari tanah – akar – batang – daun. Transpirasi menurunkan Ψ daun lebih rendah dari Ψ batang – terjadi aliran air dari batang ke daun. Ψ batang menurun lebih rendah dari Ψ akar – terjadi aliran air dari akar ke batang dst. Teori tekanan kohesi-tarikan transpirasi. Kohesi : tarik menarik antar molekul sejenis – air. Adhesi : tarik menarik molekul berbeda – air dengan dinding xylem. Adanya kohesi dan adhesi terbenntuk kolom air sinambung dari tanah – akar – batang – daun. Transpirasi menurunkan Ψ daun lebih rendah dari Ψ batang – terjadi aliran air dari batang ke daun. Ψ batang menurun lebih rendah dari Ψ akar – terjadi aliran air dari akar ke batang dst.

84 Kohesi Ikatan Hidrogen Molekul air

85 Transpirasi

86 TRANSPIRASI

87 Definisi Proses hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan hidup tanaman yang terletak di atas permukaan tanah melewati stomata, lubang kutikula, dan lentisel Proses hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan hidup tanaman yang terletak di atas permukaan tanah melewati stomata, lubang kutikula, dan lentisel 80% air yang ditranspirasikan berjalan melewati lubang stomata, paling besar peranannya dalamtranspirasi 80% air yang ditranspirasikan berjalan melewati lubang stomata, paling besar peranannya dalamtranspirasi

88 Perbedaan Transpirasi dengan evaporasi TranspirasiEvaporasi 1. proses fisiologis atau fisika yang termodifikasi 1. proses fisika murni 2. diatur bukaan stomata 2. tidak diatur bukaan stomata 3. diatur beberapa macam tekanan 3. tidak diatur oleh tekanan 4. terjadi di jaringan hidup 4. tidak terbatas pada jaringan hidup 5. permukaan sel basah 5. permukaan yang menjalankannya menjadi kering

89 Lubang stomata yang mengatur laju transpirasi Lubang stomata yang mengatur laju transpirasi

90 Stomata

91 Perbedaan Transpirasi dengan gutasi TranspirasiGutasi 1. terjadi pada siang hari 1. pada malam hari 2. air yang hilang berbentuk uap air 2. air yang keluar berbentuk cair 3. yang dilepaskan uap air murni 3. cairan mengandung solute, seperti gula dan garam 4. melewati stomata, kutikula, dan lenti sel 4. melewati hidatoda 5. terkendali oleh stomata 5. tidak terkendali 6. menurunkan suhu permukaan tanaman 6. tidak menurunkan suhu permukaan

92 Besarnya air yang tertranspirasi Sebagian besar air yang diserap tanaman ditranspirasikan Sebagian besar air yang diserap tanaman ditranspirasikan Misal: tanaman jagung, dari 100% air yang diserap: 0,09% untuk menyusun tubuh, 0,01% untuk pereaksi, 98,9% untuk ditranspirasikan Misal: tanaman jagung, dari 100% air yang diserap: 0,09% untuk menyusun tubuh, 0,01% untuk pereaksi, 98,9% untuk ditranspirasikan

93 Dampak negatif transpirasi Transpirasi dapat membahayakan tanaman jika lengas tanah terbatas, penyerapan air tidak mampu mengimbangi laju transpirasi, Ψw sel turun, Ψp menurun, tanaman layu, layu permanent, mati, hasil tanaman menurun Transpirasi dapat membahayakan tanaman jika lengas tanah terbatas, penyerapan air tidak mampu mengimbangi laju transpirasi, Ψw sel turun, Ψp menurun, tanaman layu, layu permanent, mati, hasil tanaman menurun Sering terjadi di daerah kering, perlu irigasi, meningkatkan lengas tanah, pada kisaran layu tetap – kapasitas lapangan Sering terjadi di daerah kering, perlu irigasi, meningkatkan lengas tanah, pada kisaran layu tetap – kapasitas lapangan

94 Peranan transpirasi Pengangkutan air ke daun dan difusi air antar sel Pengangkutan air ke daun dan difusi air antar sel Penyerapan dan pengangkutan air, hara Penyerapan dan pengangkutan air, hara Pengangkutan asimilat Pengangkutan asimilat Membuang kelebihan air Membuang kelebihan air Pengaturan bukaan stomata Pengaturan bukaan stomata Mempertahankan suhu daun Mempertahankan suhu daun

95 Mekanisme transpirasi

96 Macam transpirasi Stomater : 80-90% total transpirasi Stomater : 80-90% total transpirasi Kutikuler: 20% total transpirasi Kutikuler: 20% total transpirasi Lentikuler : 0,1% total transpirasi Lentikuler : 0,1% total transpirasi

97 Mekanisme bukaan stomata Teori perubahan pati menjadi gula Teori perubahan pati menjadi gula Teori pengangkutan proton, K + Teori pengangkutan proton, K + Bukaan stomata pada tanaman sukulen Bukaan stomata pada tanaman sukulen

98

99 Teori perubahan pati menjadi gula Siang hari terjadi fotosintesis, CO2 diserap, kandungannya dalam ruang antar sel menurun, pH naik (7), pati dalam sel penjaga terhidrolisis menjadi gula, Ψ s sel penjaga turun, Ψ w turun, endoosmosis di sel penjaga, Ψ p naik, dinding sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata terbuka Siang hari terjadi fotosintesis, CO2 diserap, kandungannya dalam ruang antar sel menurun, pH naik (7), pati dalam sel penjaga terhidrolisis menjadi gula, Ψ s sel penjaga turun, Ψ w turun, endoosmosis di sel penjaga, Ψ p naik, dinding sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata terbuka

100 Teori pengangkutan proton (K + ) Pada siang hari, saat fotosintesis di sel penjaga terbentuk zat antara fotosintesis yaitu asam malat, kemudian dipecah menjadi H + dan ion malat, H + keluar dari sel penjaga, kedudukannya digantikan K +, terjadi ikatan K + dg ion malat membentuk kalium malat, Kmalat masuk ke vakuola sel penjaga dan menurunkan Ψ s nya. Terjadi endoosmosis ke dalam sel penjaga, Ψp sel penjaga naik, turgor, dinding sel dari sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata membuka Pada siang hari, saat fotosintesis di sel penjaga terbentuk zat antara fotosintesis yaitu asam malat, kemudian dipecah menjadi H + dan ion malat, H + keluar dari sel penjaga, kedudukannya digantikan K +, terjadi ikatan K + dg ion malat membentuk kalium malat, Kmalat masuk ke vakuola sel penjaga dan menurunkan Ψ s nya. Terjadi endoosmosis ke dalam sel penjaga, Ψp sel penjaga naik, turgor, dinding sel dari sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata membuka

101 Bukaan stomata pada tanaman CAM Tanaman CAM membuka stomatanya malam hari, pada malam hari terjadi respirasi tidak sempurna dan KH diubah menjadi asam malat, dari respirasi tersebut CO2 tidak dilepaskan, tetap diikat, pH tetap tinggi (7), pati dalam sel penjaga dihidrolisis menjadi gula, Ψ s nya menurun, terjadi endoosmosis, Ψ p sel penjaga naik, turgor, dinding sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata membuka Tanaman CAM membuka stomatanya malam hari, pada malam hari terjadi respirasi tidak sempurna dan KH diubah menjadi asam malat, dari respirasi tersebut CO2 tidak dilepaskan, tetap diikat, pH tetap tinggi (7), pati dalam sel penjaga dihidrolisis menjadi gula, Ψ s nya menurun, terjadi endoosmosis, Ψ p sel penjaga naik, turgor, dinding sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata membuka

102 Faktor yang mempengaruhi laju transpirasi Faktor lingkungan Faktor lingkungan Faktor tanaman Faktor tanaman 1. kelembaban udara 2. suhu 3. kecepatan angin 4. cahaya 5. tekanan udara 6. ketersediaan air tanah 7. debu 1. stomata: jumlah per satuan luas, letak stomata (permukaan bawah atau atas daun, timbul/tenggelam), waktu bukaan stomata 2. daun: berbulu/tidak, warna daun(kandungan klorofil daun), posisinya menghadap matahari secara langsung atau tidak 3. Mahasiswa akan membahas fenomena ini setelah jadi PR

103 Antitranspiran Senyawa kimia yang diberikan ke pada tanaman dengan tujuan untuk menurunkan laju transpirasi Senyawa kimia yang diberikan ke pada tanaman dengan tujuan untuk menurunkan laju transpirasi Mekanisme kerja: melalui penutupan lubang stomata oleh partikel tertentu maupun dengan mendorong berlangsungnya mekanisme fisiologis yang menyebabkan stomata menutup Mekanisme kerja: melalui penutupan lubang stomata oleh partikel tertentu maupun dengan mendorong berlangsungnya mekanisme fisiologis yang menyebabkan stomata menutup Harganya sangat mahal dan belum ada yang efektif untuk menurunkan laju transpirasi Harganya sangat mahal dan belum ada yang efektif untuk menurunkan laju transpirasi Cari tulisan tentang antitranspiran utk dikumpulkan minggu depan Cari tulisan tentang antitranspiran utk dikumpulkan minggu depan

104 Enzim

105 Enzim Enzim : senyawa organik yang dalam jumlah kecil memacu laju reaksi biokimia tanpa mempengaruhi keseimbangan reaksi Enzim : senyawa organik yang dalam jumlah kecil memacu laju reaksi biokimia tanpa mempengaruhi keseimbangan reaksi Tata nama enzim berdasar substrat atau reaksi yang dikatalisir + ase, terdapat 6 golongan besar Tata nama enzim berdasar substrat atau reaksi yang dikatalisir + ase, terdapat 6 golongan besar

106 Penggolongan Enzim 1. Oksidoreduktase : mengkatalisir reaksi oksidasi-reduksi – oksalat oksidase, nitrat reduktase 2. Transferase : mengkatalisir transfer – transaminase 3. Hidrolase : menambah air pada bermacam ikatan mengakibatkan pecahnya substrat – protease, karbohidrase

107 Penggolongan enzim (lanjutan) 4. Lisase : mengakibatkan pengambilan langsung suatu kelompok dari substrat non hidrolitik – fumarase, aldolase 5. Isomerase : mengkatalisir perubahan isomer – isomerase, epimerase 6. Ligase atau sintetase : mengkatalisir sintesis bermacam ikatan - tiokinase

108 Susunan Enzim Enzim Enzim Apoenzim Gugus Prostetik Apoenzim Gugus Prostetik (Protein) (Bukan Protein) (Protein) (Bukan Protein) Koensim Kofaktor Koensim Kofaktor (Organik) (anorganik) (Organik) (anorganik)

109 Koenzim Penting dalam Reaksi Oksidasi-reduksi NAD (nikotinamid adenin dinukleotid) NAD (nikotinamid adenin dinukleotid) NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) FAD (flavin adenin dinukleotid) FAD (flavin adenin dinukleotid) Cytokrom : Cyt a, Cyt a3, Cyt b, Cyt b6, Cyt c, Cyt f Cytokrom : Cyt a, Cyt a3, Cyt b, Cyt b6, Cyt c, Cyt f Plastokuinon, Plastosianin, Feredoksin Plastokuinon, Plastosianin, Feredoksin ATP (adenosin tri fosfat) : senyawa berenergi tinggi ATP (adenosin tri fosfat) : senyawa berenergi tinggi

110 Koensim Penting

111 Koenzim Penting (lanjutan)

112 Enzim Penting

113 Enzim Penting (lanjutan)

114 Enzim Penting

115 Sifat Enzim Katalisator organik dalam jumlah sangat sedikit memacu laju reaksi tetapi tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi Katalisator organik dalam jumlah sangat sedikit memacu laju reaksi tetapi tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi

116 Sifat Enzim (lanjutan) Dihasilkan di protoplasma Dihasilkan di protoplasma - melakukan kegiatan di dalam sel : endoenzim - melakukan kegiatan di dalam sel : endoenzim - melakukan kegiatan di luar sel : eksoenzim - melakukan kegiatan di luar sel : eksoenzim Sebagian besar endoenzim Sebagian besar endoenzim

117 Sifat Enzim (lanjutan) Merupakan molekul besar Merupakan molekul besar Merupakan koloid, mempunyai luas permukaan besar, bersifat hidrofil Merupakan koloid, mempunyai luas permukaan besar, bersifat hidrofil Bersifat peka, di inaktifasi semua faktor penyebab denaturasi protein – suhu, pH. Bersifat peka, di inaktifasi semua faktor penyebab denaturasi protein – suhu, pH. Dapat bereaksi dengan asam maupun basa, dengan anion maupuk kation Dapat bereaksi dengan asam maupun basa, dengan anion maupuk kation

118 Sifat Enzim (lanjutan) Dapat dipacu maupun dihambat Pengham bat : kompeti tif – susunan mirip substrat, non kompeti tif – merusak

119 Sifat Enzim (lanjutan) Ensim bersifat khas : terdapat hampir 700 enzim bereaksi dengan substrat khusus : teori kunci-gembok (key- lock)

120 Sifat Enzim (lanjutan) Menurunkan energi aktifasi

121 Faktor Berpengaruh terhadap Enzim Suhu : minimum 0 0, optimum 30 0, maksimum C Suhu : minimum 0 0, optimum 30 0, maksimum C Logam : banyak enzim dipacu oleh ion logam : Mg, Mn dan Co Logam : banyak enzim dipacu oleh ion logam : Mg, Mn dan Co Logam berat dapat menurunkan aktivitas enzim : Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd Logam berat dapat menurunkan aktivitas enzim : Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd pH : optimum masing-masing enzim berbeda : pepsin 2,0, amilase 7,0, tripsin 8,0 pH : optimum masing-masing enzim berbeda : pepsin 2,0, amilase 7,0, tripsin 8,0

122 Fotosintesis

123 Fotosintesis Batasan : proses pembentukan karbohidrat dari CO 2 dan air dan hasil sampingan O 2 pada bagian tanaman berwarna hijau dengan bantuan sinar matahari Batasan : proses pembentukan karbohidrat dari CO 2 dan air dan hasil sampingan O 2 pada bagian tanaman berwarna hijau dengan bantuan sinar matahari cahaya cahaya 6 CO H 2 O  C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O  C 6 H 12 O O 2 klorofil klorofil

124 Organ Utama Fotosintesis : Daun

125

126 Organela Fotosintesis : Kloroplas Susunan : protein 40-50%, fosfolipida 25-30%, klorofil 5-10%, karotenoid 1-2%, RNA 5%, DNA sedikit Susunan : protein 40-50%, fosfolipida 25-30%, klorofil 5-10%, karotenoid 1-2%, RNA 5%, DNA sedikit Jaringan tiang : 36 kloroplas, jatringan bunga karang 20 kloroplas Jaringan tiang : 36 kloroplas, jatringan bunga karang 20 kloroplas Terdiri dari grana – tempat reaksi cahaya dan stroma – tempat reaksi gelap Terdiri dari grana – tempat reaksi cahaya dan stroma – tempat reaksi gelap Tiap kloroplas grana Tiap kloroplas grana Di dalam granum terdapat tylakoid, di dalamnya terdapat quantosom Di dalam granum terdapat tylakoid, di dalamnya terdapat quantosom Dalam quantosom terdapat : klorofil, karotenoid, quinon dll Dalam quantosom terdapat : klorofil, karotenoid, quinon dll

127 Kloroplas Kloroplas

128 Pikmen Fotosintesis : Klorofil

129 Spectrum Sinar Matahari

130 Serapan dan Penerusan Cahaya

131 Spektrum Penyerapan Cahaya Sinar matahari merambat dalam bentuk quanta atau foton Sinar matahari merambat dalam bentuk quanta atau foton Sinar matahari yang diserap pikmen fotosintesis = cahaya dengan panjang gelombang nm Sinar matahari yang diserap pikmen fotosintesis = cahaya dengan panjang gelombang nm

132 Ringkasan Reaksi cahaya cahaya 6 CO H 2 O  C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O  C 6 H 12 O O 2 klorofil klorofil O 2 berasal dari H 2 O bukan CO 2, diperlukan 12 molekul H 2 O O 2 berasal dari H 2 O bukan CO 2, diperlukan 12 molekul H 2 O 6 CO H 2 O  C 6 H 12 O O H 2 O 6 CO H 2 O  C 6 H 12 O O H 2 O Fotosintesis : reaksi oksidasi-reduksi, air di oksidasi, CO 2 direduksi menjadi karbohidrat Fotosintesis : reaksi oksidasi-reduksi, air di oksidasi, CO 2 direduksi menjadi karbohidrat

133 Fotosintesis terdiri dari dua tahap reaksi : 1. Reaksi cahaya – memerlukan cahaya – berfungsi merubah energi matahari menjadi daya asimilasi – ATP dan NADPH 2 Fotosintesis terdiri dari dua tahap reaksi : 1. Reaksi cahaya – memerlukan cahaya – berfungsi merubah energi matahari menjadi daya asimilasi – ATP dan NADPH 2 2. Reaksi gelap – tidak memerlukan cahaya – berfungsi mereduksi CO 2 menjadi karbohidrat dengan energi dari ATP dan NADPH 2 2. Reaksi gelap – tidak memerlukan cahaya – berfungsi mereduksi CO 2 menjadi karbohidrat dengan energi dari ATP dan NADPH 2

134

135 Sistem Dua Pigmen PS I PS I PS II

136 Sistem Dua Pigmen (lanjutan) Pigmen Sistem I (PS I) : terdiri dari klorofil a, klorofil b, karotenoid dengan pusat reaksi P 700. Setiap P 700 dikelilingi klorofil, menyerap maksimum panjang gelombang 683 nm Pigmen Sistem I (PS I) : terdiri dari klorofil a, klorofil b, karotenoid dengan pusat reaksi P 700. Setiap P 700 dikelilingi klorofil, menyerap maksimum panjang gelombang 683 nm Pigmen Sistem II (PS II) : terdiri dari klorofil a kolofil b, pikobili protein dan karotenoid dengan pusat reaksi P 673, menyerap maksimum panjang gelombang 673 nm Pigmen Sistem II (PS II) : terdiri dari klorofil a kolofil b, pikobili protein dan karotenoid dengan pusat reaksi P 673, menyerap maksimum panjang gelombang 673 nm

137 Eksitasi Elektron Klorofil

138 Reaksi Cahaya Fotosintesis

139 Produksi Daya Asimilasi Daya asimilasi terdiri dari ATP dan NADPH 2 Daya asimilasi terdiri dari ATP dan NADPH 2 Reduksi NADP menjadi NADPH 2 disebut transpor elektron Reduksi NADP menjadi NADPH 2 disebut transpor elektron Produksi ATP disebut fotofosforilasi Produksi ATP disebut fotofosforilasi Ada tiga fotofosforilasi : non siklis, siklis dan pseudosiklis Ada tiga fotofosforilasi : non siklis, siklis dan pseudosiklis

140 Fotofosforilasi Nonsiklis PS II menyerap cahaya pada panjang gelombang 673 nm, e tereksitasi diterima oleh plastoquinon PS II menyerap cahaya pada panjang gelombang 673 nm, e tereksitasi diterima oleh plastoquinon e berpindah ke sitokrom b6, sitokrom f dan plastosianin e berpindah ke sitokrom b6, sitokrom f dan plastosianin Sit b6 dan f mempunyai beda potenial reduksi cukup besar yaitu 0,044 v, energi dari e dapat untuk membentuk ATP Sit b6 dan f mempunyai beda potenial reduksi cukup besar yaitu 0,044 v, energi dari e dapat untuk membentuk ATP e dari plastosianin diterima PS I e dari plastosianin diterima PS I PS I menyerap cahaya maksimum pada panjang gelombang 683 nm, elektron tereksitasi diterima oleh FRS PS I menyerap cahaya maksimum pada panjang gelombang 683 nm, elektron tereksitasi diterima oleh FRS e PS II tidak pernah kembali – fotofosforilasi non siklis e PS II tidak pernah kembali – fotofosforilasi non siklis

141 Fotofosforilasi Non Siklis (lanjutan) Z NADP+ NADP+ Q Fe H 2 Q Fe H 2 Cyt b6 Fe 2e e o 2 H 2 O 2 Cyt b6 Fe 2e e o 2 H 2 O 2 2e Cyt f Cu CuZn 2e Cyt f Cu CuZn PC PC PS I H 2 O+O 2 PS I H 2 O+O 2 Mn 2e PS II Mg, N, Fe Mg, N, Fe Fe H 2 O 1/2 O 2 H 2 H 2

142 Fotofosforilasi Non Siklis

143

144 Fotolisis Fotolisis proses peruraian air menjadi H +, e - dan O 2 Fotolisis proses peruraian air menjadi H +, e - dan O 2 e dari air mengisi tempat e PS II yang kosong e dari air mengisi tempat e PS II yang kosong H 2 untuk mereduksi NADP menjadi NADPH 2 dan PQ menjadi PQH 2 H 2 untuk mereduksi NADP menjadi NADPH 2 dan PQ menjadi PQH 2 O 2 dibebaskan ke udara O 2 dibebaskan ke udara

145 Fotolisis (lanjutan)

146 Fotofosforilasi Siklis Hanya melibatkan PS I Hanya melibatkan PS I Pembentukan ATP terjadi saat e berpindah dari feredoksin ke sitokrom b6 dan sitokrom f Pembentukan ATP terjadi saat e berpindah dari feredoksin ke sitokrom b6 dan sitokrom f Karena e dari PS I kembali ke PS I disebut fotofosforilasi siklis Karena e dari PS I kembali ke PS I disebut fotofosforilasi siklis

147 Fotofosforilasi Siklis

148 Reaksi Gelap – Reduksi CO 2 Reaksi gelap : reduksi CO 2 menjadi karbohidrat, tidak memerlukan cahaya, tetapi memanfaatkan daya asimilasi dari reaksi terang. Reaksi gelap : reduksi CO 2 menjadi karbohidrat, tidak memerlukan cahaya, tetapi memanfaatkan daya asimilasi dari reaksi terang. Terdapat 3 tipe reaksi gelap : Terdapat 3 tipe reaksi gelap : Siklus Calvin – siklus C3 Siklus Calvin – siklus C3 Siklus Hatch and Slack – siklus C4 Siklus Hatch and Slack – siklus C4 Siklus CAM Siklus CAM

149 Siklus Calvin – Siklus C3 Senyawa yang menangkap CO 2 (1 C) udara adalah RuBP (5 C) Senyawa yang menangkap CO 2 (1 C) udara adalah RuBP (5 C) Enzim yang mengkatalisir Rubisco Enzim yang mengkatalisir Rubisco Dibentuk senyawa beratom 6 C yang tidak stabil Dibentuk senyawa beratom 6 C yang tidak stabil Pecah menjadi 2 senyawa beratom 3 C – PGA Pecah menjadi 2 senyawa beratom 3 C – PGA Energi dari ATP dan NADPH 2 Energi dari ATP dan NADPH 2 Dibentuk glukosa Dibentuk glukosa Dibentuk kembali RuBP Dibentuk kembali RuBP

150 Siklus Calvin – C3

151 Contoh Tanaman C3

152 Siklus Hatch and Slack – C4 Terdapat dua macam kloroplas : di sel mesofil dan seludang berkas pengangk utan Terdapat dua macam kloroplas : di sel mesofil dan seludang berkas pengangk utan

153 Anatomi Daun C4

154 Siklus C4 (lanjutan) CO 2 (1C) masuk ke kloroplas mesofil ditangkap PEP (3C) membentuk as. oksaloasetat (4C) CO 2 (1C) masuk ke kloroplas mesofil ditangkap PEP (3C) membentuk as. oksaloasetat (4C) Selanjutnya ada 3 tipe : Selanjutnya ada 3 tipe :

155 C4 (lanjutan) 1. Oksalo 1. Oksalo asetat diubah menjadi malat, diangkut ke sarung berkas pengang kutan, dipecah menjadi piruvat dan CO 2 asetat diubah menjadi malat, diangkut ke sarung berkas pengang kutan, dipecah menjadi piruvat dan CO 2

156 C4 (lanjutan) Panicum maximum 2.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat, diangkut ke sbp, diubah menjadi oksaloasetat, dipecah menjadi piruvat dan CO 2

157 C4 (lanjutan) Atriplex spongiosa 3.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat diangkut ke sbp, diubah menjadi malat, dipecah menjadi piruvat dan CO 2

158 C4 (lanjutan) Piruvat diangkut kembali ke sel mesofil, diubah menjadi PEP Piruvat diangkut kembali ke sel mesofil, diubah menjadi PEP PEP berperan menangkap CO 2 udara PEP berperan menangkap CO 2 udara CO 2 yang dilepas dari senyawa masuk ke siklus Calvin (siklus C 3 ) CO 2 yang dilepas dari senyawa masuk ke siklus Calvin (siklus C 3 )

159 Siklus C4 (lanjutan)

160 C4 (lanjutan)

161 Siklus CAM CAM (Crassula cean Acid Metabolism) CAM (Crassula cean Acid Metabolism) Terjadi pada tanaman sukulen keluarga Crassulace ae : kaktus, anggrek, vanili Terjadi pada tanaman sukulen keluarga Crassulace ae : kaktus, anggrek, vanili

162 CAM (lanjutan) Malam hari stomata membuka, CO 2 ditangkap oleh PEP, membentuk asam oksaloasetat diubah menjadi asam malat, disimpan di vakuola. Malam hari stomata membuka, CO 2 ditangkap oleh PEP, membentuk asam oksaloasetat diubah menjadi asam malat, disimpan di vakuola. Siang hari malat dipecah menjadi asam piruvat dan CO 2, CO2 masuk siklus Calvin membentuk gula Siang hari malat dipecah menjadi asam piruvat dan CO 2, CO2 masuk siklus Calvin membentuk gula Piruvat diubah menjadi PEP kemudian pati. Pati disimpan, pada malam hari diubah menjadi PEP Piruvat diubah menjadi PEP kemudian pati. Pati disimpan, pada malam hari diubah menjadi PEP

163 Siklus CAM Malam Malam Siang Siang

164 Siklus CAM

165 Perbandingan C4 dengan CAM

166 Rangkuman Fotosintesis (C3)

167 Faktor Berpengaruh terhadap Fotosintesis Faktor Tanaman : klorofil, enzim, hormon, tahanan daun, genetik, umur daun Faktor Tanaman : klorofil, enzim, hormon, tahanan daun, genetik, umur daun Faktor Lingkungan : CO 2,O 2, cahaya, suhu, air, nutrisi Faktor Lingkungan : CO 2,O 2, cahaya, suhu, air, nutrisi

168 Faktor Tanaman Klorofil : pigmen penyerap cahaya, peninglkatan klorofil sampai batas tertentu meningkatkan fotosintesis

169 Faktor Tanaman Enzim : terdapat banyak enzim yang mempengaruhi fotosintesis Enzim : terdapat banyak enzim yang mempengaruhi fotosintesis Hormon : GA, sitokinin dan kinetin dapat memacu fotosintesis Hormon : GA, sitokinin dan kinetin dapat memacu fotosintesis

170 Faktor Tanaman Tahanan daun : tahanan yang menghambat difusi CO 2 – tahanan mesofil dan dan stomata

171 Faktor Tanaman Genetik : terdapat perbedaan antar golongan C 3, C 4 dan CAM, bahkan antar varietas

172 Faktor Lingkungan CO 2 CO 2 : bahan baku fotosintesis, kandungan udara 360 ppm, peningkatan sampai 1000 ppm dapat meningkatkan fotosintesis CO 2 : bahan baku fotosintesis, kandungan udara 360 ppm, peningkatan sampai 1000 ppm dapat meningkatkan fotosintesis

173 Peningkatan hasil skala penelitian C 4 : % C 4 : % C 3 : 10 – 50% C 3 : 10 – 50% Kedelai : 350 -> 1350 ppm hasil meningkat 40 – 60% Kedelai : 350 -> 1350 ppm hasil meningkat 40 – 60% Padi 350 -> 2400 ppm 100% Padi 350 -> 2400 ppm 100% Tomat : 15-55%, selada % Tomat : 15-55%, selada %

174 Peningkatan hasil skala rumah kaca Teknologi pengkayaan CO 2 : Jerman, Inggris, Amerika +/- 80 tahun Teknologi pengkayaan CO 2 : Jerman, Inggris, Amerika +/- 80 tahun Belanda : 10-20%, Inggris selada : 40%, Ohio : 60%. Belanda : 10-20%, Inggris selada : 40%, Ohio : 60%. Indonesia : belum – berprospek -> bibit : sungkup plastik + pembuatan pupuk organik - > menghasilkan CO 2 : teh Indonesia : belum – berprospek -> bibit : sungkup plastik + pembuatan pupuk organik - > menghasilkan CO 2 : teh

175 CO 2 CO 2 udara meningkat 0,45%/tahun = 1 – 1,5 ppm/tahun. CO 2 udara meningkat 0,45%/tahun = 1 – 1,5 ppm/tahun. Tahun 1800 : 280 ppm, 1958 : 314, 1984 : 350, 2050 : 660 ppm Tahun 1800 : 280 ppm, 1958 : 314, 1984 : 350, 2050 : 660 ppm

176 Cahaya Intensitas Cahaya Pada daun tunggal Pada daun tunggal C 3 jenuh pada intensitas 10-40% cahaya penuh, C 4 tidak pernah jenuh C 3 jenuh pada intensitas 10-40% cahaya penuh, C 4 tidak pernah jenuh Tanaman suka naungan mempunyai fotosintesis jenuh pada intensitas cahaya lebih rendah Tanaman suka naungan mempunyai fotosintesis jenuh pada intensitas cahaya lebih rendah

177 Panjang gelombang : Klorofil a dan b maksimal menyerap cahaya pada warna biru dan merah Klorofil a dan b maksimal menyerap cahaya pada warna biru dan merah Fotosintesis maksimal juga pada warna merah dan biru Fotosintesis maksimal juga pada warna merah dan biru

178 Panjang penyinaran Panjang penyinaran tergantung letak lintang dan letak matahari Panjang penyinaran tergantung letak lintang dan letak matahari Hari panjang tidak meningkatkan laju fotosintesis per jam, namun meningkatkan per hari Hari panjang tidak meningkatkan laju fotosintesis per jam, namun meningkatkan per hari

179 Manipulasi Panjang Penyinaran

180 Suhu Fotosinte sis meningkat dengan peningkat an suhu dari 6 o C sampai 39 o C Fotosinte sis meningkat dengan peningkat an suhu dari 6 o C sampai 39 o C

181 Air, Oksigen dan Nutrisi Air mempunyai pengaruh besar secara tidak langsung karena pengaruh bukaan stomata Air mempunyai pengaruh besar secara tidak langsung karena pengaruh bukaan stomata Oksigen yang tinggi dapat menghambat fotosintesis terutama C 3 Oksigen yang tinggi dapat menghambat fotosintesis terutama C 3 N, Mg dan Fe mempengaruhi pembentukan klorofil; Cu merupakan komponen enzm fotosintesis, K mempengaruhi bukaan stomata N, Mg dan Fe mempengaruhi pembentukan klorofil; Cu merupakan komponen enzm fotosintesis, K mempengaruhi bukaan stomata

182 Pengangkutan Fotosintat Pengangkutan Fotosintat

183 Pengangkutan fotosintat

184 Teori Munch Fotosintat hasil fotosintesis dipindahkan dari sel mesofil atau seludang berkas pengangkutan sebagai sumber (source) fotosintat ke dalam floem. Fotosintat hasil fotosintesis dipindahkan dari sel mesofil atau seludang berkas pengangkutan sebagai sumber (source) fotosintat ke dalam floem. Akumulasi fotosintat di floem menurunkan potensial solut dan potensial air floem. Akumulasi fotosintat di floem menurunkan potensial solut dan potensial air floem. Terjadi osmosis dari xylem ke floem yang mengakibatkan peningkatan potensial tekanan. Terjadi osmosis dari xylem ke floem yang mengakibatkan peningkatan potensial tekanan.

185 Tekanan di dalam floem mengakibatkan aliran air dan fotosintat ke bagian floem lubuk (sink) yang mempunyai potensial tekanan lebih rendah. Aliran ini yang menyebabkan fotosintat terangkut dari sumber ke lubuk. Tekanan di dalam floem mengakibatkan aliran air dan fotosintat ke bagian floem lubuk (sink) yang mempunyai potensial tekanan lebih rendah. Aliran ini yang menyebabkan fotosintat terangkut dari sumber ke lubuk. Dari floem lubuk fotosintat diangkut dan disimpan di dalam lubuk Dari floem lubuk fotosintat diangkut dan disimpan di dalam lubuk

186 Respirasi Respirasi

187 Respirasi Proses oksidasi senyawa organik menjadi CO 2 dan H 2 O dengan menghasilkan energi Proses oksidasi senyawa organik menjadi CO 2 dan H 2 O dengan menghasilkan energi C 6 H 12 O O 2 => 6CO 2 + 6H 2 O Kcal C 6 H 12 O O 2 => 6CO 2 + 6H 2 O Kcal Terjadi di semua jaringan hdup terutama di tunas bunga dan daun, pucuk batang dan akar dan kecambah, di dalam mitokondria Terjadi di semua jaringan hdup terutama di tunas bunga dan daun, pucuk batang dan akar dan kecambah, di dalam mitokondria

188 Sel dan Mitokondria

189 Mitokondria

190 Perbedaan Respirasi dengan Fotosintesis O 2 diserap O 2 diserap Senyawa karbon kompleks dioksidasi menjadi CO 2 Senyawa karbon kompleks dioksidasi menjadi CO 2 Terjadi siang-malam Terjadi siang-malam Energi potensial diubah menjadi energi kinetik Energi potensial diubah menjadi energi kinetik Bahan baku glukose dan O 2 Bahan baku glukose dan O 2 O 2 dilepaskan O 2 dilepaskan CO 2 direduksi menjadi senyawa karbon kompleks CO 2 direduksi menjadi senyawa karbon kompleks Terjadi siang Terjadi siang Energi cahaya diubah menjadi energi potensial Energi cahaya diubah menjadi energi potensial Bahan baku CO 2 dan H 2 O Bahan baku CO 2 dan H 2 O

191 Perbedaan Respirasi dengan Fotosintesis Tidak memerlukan klorofil Tidak memerlukan klorofil Terjadi di mitokondria Terjadi di mitokondria Energi dilepaskan Energi dilepaskan Menyebabkan penurunan berat Menyebabkan penurunan berat 1 molekul glukose menghasilkan 38 ATP 1 molekul glukose menghasilkan 38 ATP Memerlukan klorofil Memerlukan klorofil Terjadi di kloroplas Terjadi di kloroplas Energi disimpan Energi disimpan Menyebabkan peningkatan berat Menyebabkan peningkatan berat Untuk membentuk 1 molekul glukosa di perlukan 18 ATP Untuk membentuk 1 molekul glukosa di perlukan 18 ATP

192 Peran Respirasi Mengubah energi potensial menjadi energi kinetik Mengubah energi potensial menjadi energi kinetik Menghasilkan energi untuk proses metabolisme dan pembelahan sel Menghasilkan energi untuk proses metabolisme dan pembelahan sel Membentuk senyawa antara penyusun sel Membentuk senyawa antara penyusun sel Merubah senyawa tidak larut menjadi larut Merubah senyawa tidak larut menjadi larut Melepaskan CO 2 untuk daur karbon di alam Melepaskan CO 2 untuk daur karbon di alam

193 Senyawa Antara

194 Nisbah Respirasi Nisbah volume CO 2 yang dilepaskan dan volume O 2 yang digunakan Nisbah volume CO 2 yang dilepaskan dan volume O 2 yang digunakan vol CO 2_ vol CO 2_ NR = NR = vol O 2 vol O 2 NR tergantung maam substrat atau jumlah oksigen dalam substrat NR tergantung maam substrat atau jumlah oksigen dalam substrat

195 NR Karbohidrat C 6 H 12 O O 6 => 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 6 => 6 CO H 2 O CO 2 6 CO 2 6 NR = = = 1 NR = = = 1 O 2 6 O 2 6 Pada kandungan oksigen rendah respirasi aerob berubah menjadi respirasi anaerob Pada kandungan oksigen rendah respirasi aerob berubah menjadi respirasi anaerob C 6 H 12 O 6 => 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 C 6 H 12 O 6 => 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 CO 2 2 CO 2 2 NR = = = ~ NR = = = ~ O 2 0 O 2 0

196 NR Lemak Jarang terdapat di bagian vegetatif, banyak di biji Jarang terdapat di bagian vegetatif, banyak di biji Lemak dihidrolisis dahulu menjadi asam lemak dan gliserol Lemak dihidrolisis dahulu menjadi asam lemak dan gliserol Saat berkecambah lemak diubah menjadi karbohidrat Saat berkecambah lemak diubah menjadi karbohidrat Lemak sedikit mengandung oksigen, perlu banyak oksigen, Lemak sedikit mengandung oksigen, perlu banyak oksigen,

197 NR lemak (lanjutan) C 51 H 98 O O 2 => 102 CO H 2 O C 51 H 98 O O 2 => 102 CO H 2 O CO CO NR = = = 0,7 NR = = = 0,7 O O g lemak menghasilkan energi 9,1 kal 1g lemak menghasilkan energi 9,1 kal 1g karbohidrat menghasilkan 3,8 kal 1g karbohidrat menghasilkan 3,8 kal

198 Tipe Respirasi Berdasarkan ketersediaan oksigen respirasi dibagi dua : Berdasarkan ketersediaan oksigen respirasi dibagi dua : Respirasi aerob Respirasi aerob C 6 H 12 O O 2 => 6CO H 2 O Kcal C 6 H 12 O O 2 => 6CO H 2 O Kcal Respirasi anaerob Respirasi anaerob C 6 H 12 O 6 => 2 C 2 H 5 OH + 2 CO Kcal C 6 H 12 O 6 => 2 C 2 H 5 OH + 2 CO Kcal

199 Tipe Respirasi

200 Figure 5.5 (A). In the presence of oxygen, pyruvate is transferred into the mitochondrion, oxidized to carbon dioxide and water. In the absence of oxygen, mitochondrial respiration will shut down and metabolism shifts to fermentation.

201 Bahan untuk Respirasi Le Le mak mak Prote in Prote in Karbo hidrat Karbo hidrat

202 Tahapan dan lokasi Respirasi

203 Figure 5.1 Cellular respiration is divided into three sequential pathways: (1) glycolysis, (2) the citric acid cycle, and (3) the electron transport chain.

204 Glikolosis Glikolosis Glycolysis take place in the cell cytoplasm. The result is : to convert one molecule of glucose (C6) into two molecules of pyruvic acid (C3). There is no loss of carbon dioxide and a minimal yield of ATP.

205 Perubahan Pirufat menjadi Asetil Ko A Sebelum masuk ke Siklus Krebs, Piruvat diubah menjadi Asetyl Co-A Sebelum masuk ke Siklus Krebs, Piruvat diubah menjadi Asetyl Co-A

206 Perubahan piruvat menjadi Asetil Ko A

207 Tahap 2 : Siklus Krebs (senyawa)

208 Siklus Krebs (enzim dan energi) IDH : Isositrat Dehidrogenase IDH : Isositrat Dehidrogenase

209 Tahap 3 : Trafer Elektron

210 Jumlah ATP Respirasi

211 Faktor Tanaman berpengaruh terhadap Respirasi Faktor protoplasmik : sel muda vakuola lebih kecil, protoplasma lebih banyak dg enzim lebih banyak respirasi lebih cepat Faktor protoplasmik : sel muda vakuola lebih kecil, protoplasma lebih banyak dg enzim lebih banyak respirasi lebih cepat Konsentrasi substrat : kandungan meningkat, respirasi lebih cepat Konsentrasi substrat : kandungan meningkat, respirasi lebih cepat

212 Faktor Lingkungan Suhu : 0 o – 45 o C peningkatan suhu meningkatkan rspirasi, optimal 30 o C. Suhu tinggi : 1.difusi CO 2 dan O 2 lebih lambat dari respirasi, 2. substrat jadi faktor pembatas. Suhu rendah : dipergunakan untuk penyimpanan produk hortikultura Suhu : 0 o – 45 o C peningkatan suhu meningkatkan rspirasi, optimal 30 o C. Suhu tinggi : 1.difusi CO 2 dan O 2 lebih lambat dari respirasi, 2. substrat jadi faktor pembatas. Suhu rendah : dipergunakan untuk penyimpanan produk hortikultura Cahaya : peningkatan cahaya meningkatkan respirasi – tidak langsung karena 1. fotosintesis meningkat, substrat lebih tersedia, 2. meningkatkan suhu, 3.membuka stomata untuk difusi Cahaya : peningkatan cahaya meningkatkan respirasi – tidak langsung karena 1. fotosintesis meningkat, substrat lebih tersedia, 2. meningkatkan suhu, 3.membuka stomata untuk difusi

213 Lingkungan (lanjutan) Oksigen atmosfer : menurun dari 21% menjadi 1%, di bawah itu terjadi respirasi anaerob Oksigen atmosfer : menurun dari 21% menjadi 1%, di bawah itu terjadi respirasi anaerob CO 2 : meningkat, respirasi menurun. Teknologi penyimpanan produk hortikultura dalam atmosfer terkendali CO 2 : meningkat, respirasi menurun. Teknologi penyimpanan produk hortikultura dalam atmosfer terkendali Air : medium respirasi, peningkatan kandungan air memacu respirasi. Umbi dan biji disimpan pada kadar air rendah agar lebih tahan Air : medium respirasi, peningkatan kandungan air memacu respirasi. Umbi dan biji disimpan pada kadar air rendah agar lebih tahan

214 Lingkungan (lanjutan) Pelukaan : mula-mula memacu respirasi, di bagian luka pati diubah jadi gula, selanjutnya normal Pelukaan : mula-mula memacu respirasi, di bagian luka pati diubah jadi gula, selanjutnya normal Pengaruh mekanik – gosokan dsb : meningkatkan respirasi Pengaruh mekanik – gosokan dsb : meningkatkan respirasi Zat penghambat enzim : menurunkan laju respirasi Zat penghambat enzim : menurunkan laju respirasi

215 Fotorespirasi Saat ada cahaya, respirasi 3-5 kali saat gelap – ada respirasi cahaya

216

217 Fotorespirasi

218 rubisco, initiates carbon fixation in the Calvin cycle; it also combines with oxygen to initiate photorespiration. rubisco, initiates carbon fixation in the Calvin cycle; it also combines with oxygen to initiate photorespiration. The active site of rubisco cannot distinguish the two similar substrates: O=C=O and O=O. The active site of rubisco cannot distinguish the two similar substrates: O=C=O and O=O. rubisco affinity for carbon dioxide 80 times higher than for oxygen. However, low CO2 (350 ppm) to O2 (20%), photorespiration 30% Calvin cycles. rubisco affinity for carbon dioxide 80 times higher than for oxygen. However, low CO2 (350 ppm) to O2 (20%), photorespiration 30% Calvin cycles.

219 In chloroplast, rubisco, combines with (RuBP) and oxygen. five-carbon RuBP split into two- carbon 2-phosphoglycolate and three-carbon 3- phosphoglycerate (PGA). In chloroplast, rubisco, combines with (RuBP) and oxygen. five-carbon RuBP split into two- carbon 2-phosphoglycolate and three-carbon 3- phosphoglycerate (PGA). 2-phosphoglycolate is converted to glycolate in chloroplast, transported into peroxisome 2-phosphoglycolate is converted to glycolate in chloroplast, transported into peroxisome glycolate oxidized by oxygen to glyoxylate and hydrogen peroxide > converted to water and oxygen glycolate oxidized by oxygen to glyoxylate and hydrogen peroxide > converted to water and oxygen

220 glyoxylate converted to glycine in peroxisome > transported mitochondrion. glyoxylate converted to glycine in peroxisome > transported mitochondrion.

221

222 Perbedaan Respirasi Gelap Repirasi Cahaya Perbedaan Respirasi Gelap Repirasi Cahaya Substrat : kh, prot, lemak baru/cadangan Substrat : kh, prot, lemak baru/cadangan Di sitoplasma dan mitokondria Di sitoplasma dan mitokondria Tidak terbentuk H 2 O 2 Tidak terbentuk H 2 O 2 Terbentuk ATP Terbentuk ATP NAD => NADH 2 NAD => NADH 2 Tidak tergantung O 2 Tidak tergantung O 2 Di semua sel hidup Di semua sel hidup Siang dan malam Siang dan malam C 3 dan C 4 C 3 dan C 4 Substrat : glikolat baru Substrat : glikolat baru Di kloroplas perok - sisom dan miokondria Di kloroplas perok - sisom dan miokondria Terbentuk H 2 O 2 Terbentuk H 2 O 2 Tidak terbentuk ATP Tidak terbentuk ATP NADH 2 => NAD NADH 2 => NAD Tergantung O 2 Tergantung O 2 Sel hijau Sel hijau Saat ada cahaya Saat ada cahaya C 3 C 3

223 Perbedaan Anatomi

224 C4C4C4C4

225 C4 Mempunyai fotorespirasi rendah Mempunyai fotorespirasi rendah Fotosintesis terjadi di kloroplas mesofil – siklus C4 dan di kloroplas seludang berkas pengangkutan yang tersembunyi – siklus C3. Fotosintesis terjadi di kloroplas mesofil – siklus C4 dan di kloroplas seludang berkas pengangkutan yang tersembunyi – siklus C3. Pada Siklus C3, RuBp bergabung dengan CO 2 dari malat yang pecah menjadi piruvat dan CO 2. Tidak ada O 2, - fotorespirasi tidak terjadi. Pada Siklus C3, RuBp bergabung dengan CO 2 dari malat yang pecah menjadi piruvat dan CO 2. Tidak ada O 2, - fotorespirasi tidak terjadi.

226 Selamat Belajar Selamat Belajar


Download ppt "Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan PNA 2200 A/E Didik Indradewa Eka Tarwaca Susila Putra."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google