BAB I SEL TUMBUHAN Ciri sel hidup : Terorganisasi & komplek,tiap komponen mempunyai ciri spesifik Mempunyai kemampuan untk mengekstrak energi dari sekelilingnya & mengubah bentuk energi yg diekstraknya kebentuk lain Dapat menurunkan sifat/replikasi (DNA & RNA)

SEL Prokariotik Bakteri, amoeba (E. Coli) Tdk mempunyai organel yg terrbungkus membran Eukariotik Pd tanaman dan hewan berderajadi tinggi Organel-organelnya terbungkus oleh membran Masing-masing kelompok mempuyai ciri-ciri khas Conth: kelompok tnman mmpunyai dinding sel yg kaku, mengandung kloroplas dan vokulanya besar. Kelompok hewan membran sel bersifat permeable, krn tersusun atas lipida dan protein.

DINDING SEL

JARINGAN TUMBUHAN (PLANT TISSUE) Jaringan meristematik Fungsi utama sel meristematik adl mitosis Terdapat pd jaringan (meristem ujung) pd titik tmbh akar dan batang Pd tumbuhan cicin (lingkar) jaringan meristematik adl kambium yg terdapat dlm batang Mitosis pd meristem menghslkan sel-sel untk pertumbuhan tanamannya Sel-sel tipis & berdinding tipis 2. Jaringan protektif Sel-sel jaringan pelindung yg terdpt pd permukaan akar, batang dan daun. Sel-sel berfungsi melindungi yg ada dibawahnya Sel-selnya pipih dg permukaan atas & bawah sejajar tetapi sisinya dpt tersusun tdk beraturan

3. Parenkima sel-sel parenkim terdapat diseluruh tumbuhan Bentuk besar-besar dan berdinding tipis Bnyk terdpt plastida Fungsi tempat fotosintesis bila mengandung klorofil dan gudang makanan 4. Kolenkima Sel-sel kolenkim berdinding tebal yg scr khusus dikembangkan disudut sel. Fungsi memberi tunjangan mekanis bagi tumbuhan Terdapat didaerah dan tumbhn yg tumbuh dg cepat dan perlu diperkuat Petiola (tangkai) daun biasanya diperkuat dg sel-sel kolenkim.

5. Sklerenkim Sel penunjang scr umum Terdapat dlm batang & ada yg bergabung dg daun tulang Dinding sel tebal dan dibangun dlm lapis yg sama besar diseluruh batas selnya 6. Xilem Merupakan jaringan campuran yg terdiri atas beberapa tipe sel yaitu pembuluh xilem & trakeid xilem Berfungsi untk mengalirkan air dan mineral dari akar ke daun Jika xilem tua maka fungsi sbg pengangkutan akn berhenti dan hanya berfungsi sbg kekuatan pd batang pokok tumbuhan yg tumbuh. Dasar perhitungan gelang tahun sebatang pohon adl gelang-gelang xilem 7. Floem Mrpkn jaringan campuran, diantaranya tabung tapis Fungsi : pengangkutan makanan & hormon keseluruh tumbuhan

FOTOSINTESIS Fotosintesis : suatu proses pd tumbuhan hijau untk menyusun senyawa organik dari CO2 & H2O Masuknya CO2 : krn kutikula relatif kedap gas, maka CO2 hrs memasuki daun lewat stomata, setelah berada di dlm daun, CO2 berdifusi ke dlm sistem ruang udara antar sel dan larut dalam air yg menjenuhkan dinding-dinding sel. CO2 lalu berdifusi atau bergerak aktif krn aliran protoplasma, melalui air pd sitoplasma memasuki kloroplas, dg kehadiran cahaya terjadi fotosintesis dalam kloroplas.

Faktor-faktor yg mempengaruhi laju fotosintesis : Persediaan air Apabila dau kekurangan air menyebabkan penutupan stomata dan menyebabkan dehidrasi protoplasma 2. Konsentrasi CO2 3. Intensitas cahaya 4. Suhu 5-40 derajat celcius

Nukleus (inti sel) Dibatasi oleh sepasang membran, selubung yg terbentuk tdk sinambung Mengandung pori-pori, shg memungkinkan bhn-bhn berlalu lalang dr nukleus Fungsi : - sbg penyimpan sifat keturunan / sistem genetik -sbg pusat pengontrol kegiatan sel, jika organisme bersel satu dipotong jadi 2 bagian,satu mengandung nukleus dan yg lain tanpa nukleus,maka hanya bagian yg bernukleus yg akan hidup dan beregenerasi Isi nukleus: Kromatin/kromosom : serabut-serabut DNA & RNA Nukleoplasma : terdapat enzim-enzim DNA polimerase & RNA polimerase Nukleolus : tempat terbentuknya r RNA

2. Sitoplasma Segala sesuatu didlm sel kecuali nukleus Organel –organel didlm sitoplasma : Mitokondria Terdiri atas 2 lapisan membran, lapisan dalam dan luar Tersusun atas fosfolipid & protein Fungsi : oksidasi makanan & sintesis ATP, peredaran energi pd sel

b. Ribosom SinteTempat sis protein krn mengandung RNA tersebar pd sitoplasma & menempel pd retikulum endoplasma c. Komplek golgi Bentuk saluran pipih Fungsi : untuk sekresi Contoh : protein d. Retikulum endoplasma Penghubung dr membran sitoplasma ke membran nukleus Fungsi : untuk sintesis protein

e. Plastida Bentuk bulat atau lempengan Terdapat dlm sel dari semua tumbuhan hijau kecuali bakteri fotosintetik dan alga biru-hijau Atas dasar kandungan pigmennya dibedakan atas : 1. Leukoplas/amyloplas (tdk berwarna) terdapat dlm sel-sel yg tdk terkena cahaya matahari Fungsi : tempat sintesis dan penyimpanan cadangan makanan (pati) 2. Kromoplast (merah, jingga, atau kuning) Contoh : wortel 3. Kloroplast - mengandung klorofil, jg karoten dan xantofil -Tersusun atas protein, lemak dan klorofil -tempat fotosintesis, sintesis protein

f. Vakuola Fungsi : penyimpan cadangan makanan (KH) 3. Dinding sel dinding sel merupakan pelindung dari protoplasma(sitoplasma+nukleus) a. dinding sel primer b. dinding sel sekunder b. Lamela tengah

JARINGAN TUMBUHAN (PLANT TISSUE) Jaringan meristematik Fungsi utama sel meristematik adl mitosis Terdapat pd jaringan (meristem ujung) pd titik tmbh akar dan batang Pd tumbuhan cicin (lingkar) jaringan meristematik adl kambium yg terdapat dlm batang Mitosis pd meristem menghslkan sel-sel untk pertumbuhan tanamannya Sel-sel tipis & berdinding tipis 2. Jaringan protektif Sel-sel jaringan pelindung yg terdpt pd permukaan akar, batang dan daun. Sel-sel berfungsi melindungi yg ada dibawahnya Sel-selnya pipih dg permukaan atas & bawah sejajar tetapi sisinya dpt tersusun tdk beraturan

3. Parenkima sel-sel parenkim terdapat diseluruh tumbuhan Bentuk besar-besar dan berdinding tipis Bnyk terdpt plastida Fungsi tempat fotosintesis bila mengandung klorofil dan gudang makanan 4. Kolenkima Sel-sel kolenkim berdinding tebal yg scr khusus dikembangkan disudut sel. Fungsi memberi tunjangan mekanis bagi tumbuhan Terdapat didaerah dan tumbhn yg tumbuh dg cepat dan perlu diperkuat Petiola (tangkai) daun biasanya diperkuat dg sel-sel kolenkim.

5. Sklerenkim Sel penunjang scr umum Terdapat dlm batang & ada yg bergabung dg daun tulang Dinding sel tebal dan dibangun dlm lapis yg sama besar diseluruh batas selnya 6. Xilem Merupakan jaringan campuran yg terdiri atas beberapa tipe sel yaitu pembuluh xilem & trakeid xilem Berfungsi untk mengalirkan air dan mineral dari akar ke daun Jika xilem tua maka fungsi sbg pengangkutan akn berhenti dan hanya berfungsi sbg kekuatan pd batang pokok tumbuhan yg tumbuh. Dasar perhitungan gelang tahun sebatang pohon adl gelang-gelang xilem 7. Floem Mrpkn jaringan campuran, diantaranya tabung tapis Fungsi : pengangkutan makanan & hormon keseluruh tumbuhan

FOTOSINTESIS Fotosintesis : suatu proses pd tumbuhan hijau untk menyusun senyawa organik dari CO2 & H2O Proses yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia Masuknya CO2 : krn kutikula relatif kedap gas, maka CO2 hrs memasuki daun lewat stomata, setelah berada di dlm daun, CO2 berdifusi ke dlm sistem ruang udara antar sel dan larut dalam air yg menjenuhkan dinding-dinding sel. CO2 lalu berdifusi atau bergerak aktif krn aliran protoplasma, melalui air pd sitoplasma memasuki kloroplas, dg kehadiran cahaya terjadi fotosintesis dalam kloroplas.

Fotosintesis terjadi di kloroplas Daun pada tanaman merupakan tempat utama terjadinya fotosintesis Vein Leaf cross section Mesophyll CO2 O2 Stomata

cahaya Energi elektromagnetik bergerak dalam bentuk gelombang,hanya panjang gelombang tertentu yg dimanfaatkan oleh tumbuhan utk fotosintesis,yaitu panjang gelombang yg berada pd kisaran cahaya tampak / visible light (380-700 nm) Terdapat hubungan yang berbalik antara panjang gelombang dengan energi Panjang gelombang tinggi maka energi rendah

Spektrum tampak Masing2 jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis, hal ini terkait dgn sifat pigmen penangkap cahaya yg bekerja dalam fotosintesis Pigmen yg berbeda menyerap chy pd panjang gelom. Yg berbeda. Kloroplas mengandung beberapa,cth: klorofil a menyerap chy biru-violet dan merah, klorofil b menyerap chy biru-oranye dan memantulkan chy kuning-hijau

Fotosintesis Proses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia Melibatkan 2 lintasan metabolik Reaksi terang: mengubah energi matahari menjadi energi seluler Siklus Calvin: reduksi CO2 menjadi CH2O

Light Chloroplast Calvin cycle reactions Cellular respiration NADP ADP + P RuBP 3-PGA reactions Calvin cycle Electrons G3P Cellular respiration Cellulosse Starch Other organic compounds

Persamaan Fotosintesis Fotosintesis 6CO2 +6H20 + light  C6H1206 + 6O2

Pada fotosintesis Reduksi CO2 menjadi karbohidrat melalui oksidasi carrier energi (ATP, NADPH) Reaksi terang memberi energi pada carrier Reaksi gelap (siklus Calvin) menghasilkan PGAL (phosphoglyceraldehyde) Fotosintesis terdiri dari dua proses yaitu -Reaksi terang -Siklus Calvin

Struktur kloroplas Chloroplast Mesophyll 5 µm Outer membrane Intermembrane space Inner Thylakoid Granum Stroma 1 µm Tilakoid adalah sistem membran dalam kloroplas (tempat terjadinya reaksi terang). Memisahkan kloroplas menjadi ruang tilakoid dan stroma Grana kumpulan tilakoid dalam kloroplas Stroma: daerah cair antara tilakoid dan membran dalam tempat terjadi siklus Calvin

Pigmen -Substansi yang menyerap cahaya tampak -setiap milimeter persegi daun terdapat sekitar ½ juta kloroplas,shg daun dominan berwarna hijau dan tempat utama utk fotosintesis Pigmen Klorofil a Klorofil b Karotenoid Karotene Xantofil

Klorofil a Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung berpartisipasi dalam reaksi terang Pigmen lain menambahkan energi ke klorofil a Penyerapan cahaya meningkatkan elektron ke orbital energi yang lebih tinggi

Klorofil tereksitasi oleh cahaya Saat pigmen menyerap cahaya Klorofil tereksitasi dan menjadi tidak stabil Excited state Energy of election Heat Photon (fluorescence) Chlorophyll molecule Ground e–

Fotosistem Kumpulan pigmen dan protein yang berasosiasi dengan membran tilakoid yang memanen energi dari elektron yang tereksitasi Energi yang ditangkap ditransfer antara molekul fotosistem sampai mencapai molekul klorofil pada pusat reaksi

Pada pusat reaksi terdapat 2 molekul Klorofil a Akseptor elektron primer Pusat reaksi klorofil dioksidasi dengan hilangnya elektron melalui reduksi akseptor elektron primer Terdapat fotosistem I dan II Membran tilakoid Terdapat 2 tipe fotosistem yaitu fotosistem I dan II

Reaksi Terang, proses ini terjadi dalam enam tahapan : Ketika fotosistem II menyerap cahaya, suatu electron yang dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dalam klrofil pusat reaksi (P680) ditangkap oleh akseptor electron primer. Suatu enzim mengekstraksi electron dari air dan mengirimnya ke P680, menggantikan setiap electron yang keluar dari klorofil ketika molekul ini menyerap cahaya. Reaksi ini menguraikan molekul air menjadi dua ion hydrogen dan satu atom oksigen yang segera bergabung dengan atom oksigen lain membentuk O2. Setiap electron terfotoeksitasi mengalir dari akseptor electron primer fotosistem II ke fotosistem I melalui rantai transport electron.

Begitu electron menuruni rantai tersebut, eksegoniknya “jatuh” ke tingkat yang lebih rendah ditangkap oleh membrane tilakoid untuk menghasilkan ATP. Karena Sintesis ATP ini menggunakan energi cahaya maka proses ini disebut fotofosforilasi (nonsiklik). Apabila electron mencapai dasar rantai transport electron, electron ini mengisi “lubang” electron di P700 molekul klorofil a pada pusat reaksi fotosistem I. Lubang ini tercipta ketika energi cahaya menggerakkan electron dari P700 ke aksptor electron primer fotosistem I. Akseptor electron primer fotosistem I melewatkan electron terfotoeksitasi ke rantai transport electron kedua, yang menyalurkannya ke feredoksin (Fd). Selanjutnya, enzim NADP+ reduktase menyalurkan electron dari Fd ke NADP+ sehingga terbentuk NADPH.

Reaksi Gelap, proses ini terjadi dalam tiga fase: Fase I, Fiksasi karbon. Siklus Calvin memasukkan setiap molekul CO2 dengan menautkannya pada gula berkarbon-lima yang dinamai ribulosa bisfosfat (RuBP) dengan bantuan RuBP karboksilase atau rubisko. RuBP kemudian terurai membentuk dua molekul 3-fosfogliserat. Fase II, Reduksi. Setiap molekul 3-fosfogliserat menerima gugus fosfat baru dari ATP sehingga membentuk 1,3-bisfosfogliserat. Selanjutnya sepasang electron yang disumbangkan dari NADPH mereduksi gugus karboksil 3-fosfogliserat menjadi gugus karbonil yang berupa G3P (gula berkarbon 3).

Fase III, Regenerasi akseptor CO2 (RuBP) Fase III, Regenerasi akseptor CO2 (RuBP). Rangka karbon yang terdiri atas lima molekul G3P disusun ulang oleh langkah terakhir skilus Calvin menjadi tiga molekul RuBP. Untuk menyelesaikan ini, siklus menghabiskan tiga molekul ATP. Siklus Calvin secara keseluruhan mengkonsumsi sembilan molekul ATP dan enam molekul NADPH.

Siklus Calvin memiliki 3 tahap Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengkonversi CO2 menjadi gula Siklus calvin Terjadi di stroma Siklus Calvin memiliki 3 tahap Fiksasi karbon Reduksi Regenerasi akseptor CO2

Siklus Calvin Input Light 3 CO2 CALVIN CYCLE (Entering one at a time) (G3P) Input (Entering one at a time) CO2 3 Rubisco Short-lived intermediate 3 P P Ribulose bisphosphate (RuBP) 3-Phosphoglycerate 6 P 6 1,3-Bisphoglycerate 6 NADPH 6 NADPH+ Glyceraldehyde-3-phosphate 6 ATP 3 ATP 3 ADP CALVIN CYCLE 5 1 G3P (a sugar) Output Light H2O LIGHT REACTION ATP NADPH NADP+ ADP [CH2O] (sugar) CALVIN CYCLE O2 6 ADP Glucose and other organic compounds Phase 1: Carbon fixation Phase 3: Regeneration of the CO2 acceptor (RuBP) Phase 2: Reduction

Siklus Calvin Dimulai dari CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3-phosphate Tiga bagian siklus Calvin menghasilkan 1 produk molekul Tiga tahap Fiksasi karbon Reduksi CO2 Regenerasi RuBP

Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate Sebuah molekul CO2 dikonversi dari bentuk inorganiknya menjadi molekul organik (fixation) melalui pengikatan ke gula 5C (ribulose bisphosphate atau RuBP). Dikatalisasi oleh enzim RuBP carboxylase (Rubisco). Bentuk gula 6C pecah menjadi 3-phosphoglycerate

Tiap molekul 3-phosphoglycerate menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3-Bisphosphoglycerate (fosforilasi ATP) NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate memecah molekul dengan tereduksi menjadi Glyceraldehyde 3-phosphate

Tahap terakhir dari siklus ini adalah regenerasi RuBP Glyceraldehyde 3-phosphate dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP

Fase proses fotosintesis : fase yang pertama menghasilkan sesuatu yg diperlukan untuk fase berikutnya. Fase terang/cahaya/fotokimia/Hill reaktion. Reaksi ini mengubah energi matahari menjadi energi kimiawi ATP & NADPH Fase gelap/kimia/calvin cyrcle. Reaksi enzimatik, dimana CO2 dibentuk menjadi senyawa karbon.

Faktor-faktor yg mempengaruhi laju fotosintesis : Persediaan air Apabila daun kekurangan air menyebabkan penutupan stomata dan menyebabkan dehidrasi protoplasma Konsentrasi CO2 Atmosfer mengandung gas CO2 sekitar 0.003% volume (3 bagian dari 10.000 bagian udara) Intensitas cahaya,krn perbedaan energi yg dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya, dan kemampuan daun dalam menyerap cahaya yg disebabkan oleh macam pigmen yg terkandung dalam jaringan daun. intensitas cahaya yg rendah proses fotosintesis terhambat, optimalnya pd P680 dan P700 4. Suhu kisaran suhu yg memungkinkan fotosintsis sangat bervariasi pd berbagai tumbuhan, untuk tumb. Di daerah tropis 5-40 derajat celcius

RESPIRASI Respirasi : suatu proses pelepasan energi kimia molekul-molekul organik didalam sel. Merupakan transfer energi dr ikatan kimia bahan bakar (gula, protein, lemak) ke ikatan kimia ATP yg berenergi tinggi dan segera dpt dipakai dlm proses-proses hidup (sintesa, gerak, transport, penyerapan/ pengambilan dsb) Krn ikatan kimia dr zat-zat organik umumnya berenergi rendah misal : ikatan antara C-C, C-O, apabila ikatan-ikatan itu diputuskan, energi yg dibebaskan sangat kecil, padahal untk sintesa diperlukan energi yg sangat tinggi, untuk itu energi yg terdapat didlm ikatan kimia bahan bakar (KH,gula) berangsur-angsur dilepaskan dan dikumpulkan dlm suatu ikatan kimia dg energi tinggi yaitu ATP

Reaksi kimia respirasi ada 3 tahap : Tahap perombakan gula (C6) menjadi asam piruvat (C3) Disebut glikolisis Proses anaerob Terjadi diluar khloroplas, inti dan mitokondria. 2. Perombakan asam piruvat mnjd Acetyl CoA Disebut siklus Creb (TCA) Terjadi didalam mitokondria 3. Tahap transfer energi (ETS)