BAB I fix
description
Transcript of BAB I fix
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Disekitar kita banyak sekali kita jumpai berbagai macam jenis tumbuhan.
Ada tumbuhan yang baru mulai berkecambah dan ada tumbuhan yang tingginya
sudah melebihi tinggi badan, dan bahkan lebih dari itu. Selama ini kita tidak
pernah memperhatikan pertumbuhan tumbuhan-tumbuhan yang ada disekitar kita
tersebut. Tumbuhan-tumbuhan tersebut mengalami pertumbuhan dan
perkembangan. Fisiologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang aktifitas
makhluk hidup.
Tumbuhan sebagai organisme hidup dicirikan oleh pertumbuhan dan
perkembangannya, yaitu diawali dari sel tunggal (zigot) menjadi organisme
multiseluler. Proses ini melibatkan metabolisme, pembelahan sel, dan diferensiasi
sel. Proses metabolisme dikontrol oleh gen yang menentukan sintesis enzim yang
diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Gen itu diaktifkan dalam sel
tertentu pada waktu tertentu bergantung pada fase tumbuh dan faktor
lingkungannya. Banyak penelitian bertujuan untuk mengungkapkan rincian proses
yang terlibat dalam pertumbuhan dan perkembangan. Proses itu diantaranya yang
melibatkan pengaruh hormon, pengaruh cahaya, pengaruh suhu, dan reseptor
dalam sel terhadap rangsangan luar.
Pertumbuhan menunjukkan pertambahan ukuran dan berat kering yang
tidak dapat balik yang mencerminkan pertambahan protoplasma mungkin karena
ukuran dan jumlahnya bertambah. Perkembangan adalah terspesialisasinya sel-sel
menjadi struktur dan fungsi tertentu. Perkembangan tidak dapat dinyatakan
dengan ukuran tetapi dapat dinyatakan dengan perubahan bentuk dan tingkat
kedewasaan.Diferensiasi adalah perubahan yang terjadi dari keadaan sejumlah sel,
membentuk organ-organ yang mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas, dapat didapatkan rumusan masalah sebagai berikut.
1.2.1 Bagaimana definisi tumbuh, perkembangan, dan deferensiasi?
1.2.2 Bagaimana proses perkembangan, pematangan, dan perkecambahan biji?
1.2.3 Bagaimana pola perkembangan embrio sampai tumbuhan dewasa?
1.2.4 Bagaimana proses penuaan dan program kematian?
1.2.5 Bagaimana mekanisme pembesaran, dan pemanjangan sel tumbuhan?
1.2.6 Bagaimana mekanisme presepsi dan tranduksi signal dalam proses
perkembangan tumbuhan?
1.3 Tujuan1.3.1 Mengetahui definisi tumbuh, perkembangan, dan deferensiasi.
1.3.2 Mengetahui proses perkembangan, pematangan, dan perkecambahan biji.
1.3.3 Mengetahui pola perkembangan embrio sampai tumbuhan dewasa.
1.3.4 Mengetahui proses penuaan dan program kematian.
1.3.5 Mengetahui mekanisme pembesaran, dan pemanjangan sel tumbuhan.
1.3.6 Mengetahui mekanisme presepsi dan tranduksi signal dalam proses
perkembangan tumbuhan.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Definisi Pertumbuhan, Perkembangan, dan Deferensiasi
Pertumbuhan dan perkembangan dan perkembangan merupakan suatu
peristiwa yang saling berkaitan erat dan terjadi selama daur hidup suatu organism,
meskipun demikian pengertian kedua konsep antara tumbuh dan berkembang.
Pertumbuhan meliputi proses pembelahan sel dan perbesaran sel, berarti dalam
pertumbuhan menunjukkan suatu proses perubahan secara kuantitatif yaitu terjadi
pertambahan dalam hal jumlah sel, ukuran panjang, serta berat dari organism yang
sedang mengalami pertumbuhan (Lukiata, 2001).
Pertumbuhan adalah prtambahan jumlah sel pada suatu organisme.
Pertumbuhan bersifat tidak dapat kembali (irreversible). Proses pertumbuhan
biasanya diikuti dengan pertambahan berat tubuh. Pertumbuhan diikuti dengan
perkembangan yang merupakan proses saling terkait (Dyah, et.all, 2007).
Pertumbuhan berarti pertambahan ukuran. Karena organisme multisel
tumbuh dari zigot, pertambahan itu bukan hanya dalam volume, tapi juga dalam
bobot, jumlah sel, banyaknya protoplasma, dan tingkat kerumitan (Salisbury dan
Ross, 1995).
Pertumbuhan merupakan bertambahnya jumlah dan besarnya sel diseluruh
bagiantubuh yang secara kuantitatif dapat diukur atau suatu peningkatan dalam
berat atau ukurandari seluru/sebagian dari organisme, sedangkan perkembangan
merupakan bertambahnyafungsi alat tubuh yang dapat dicapai melalui tumbuh,
kematangan dan belajar atau peningkatan kemahiran dalam penggunaan tubuh
(Sitompul, 2009).
Dalam pertumbuhan memerlukan sintesa protein dan merupakan proses
yang tidak dapat kembali ke bentuk semula (irreversible), artinya jika ukuran sel
tersebut tidak akan kembali berukuran seperti sebelumnya. Dengan demikian
pengetian tumbuh tidak akan dikacaukan dengan peristiwa bertambahnya ukuran
dan volume suatu benda akibat imbibisi air. Maka tidak akan dikatakan suatu
potongan kayu mengalami pertumbuhan jika ukurannya bertambah panjang
karena menyerap air, sebab jika air yang terserap tadi keluar ( menguap) maka
kayu tersebut akan kembali pada ukuran semula (Lukiata, 2001).
Tumbuhan mengalami pertumbuhan karena sel-selnya bertambah banyak
atau mengalami pertambahan ukuran panjang karena ada perubahan ukuran
volume sebagai akibat dari penambalan materi sel tersebut. Pada proses tumbuh
tidak mencakup adanya perubahan materi sel tersebut. Pada proses tumbuh tidak
mencakup adanya perubahan secara kaulitatif yang terjadi pada organism tersebut.
Untuk mengetahui adanya pertumbuhan dapat menggunkan beberapa parameter,
antara lain panjang, lebar, luas, berat basah dan berat kering (Lukiata, 2001).
Pertumbuhan dan perkembangan merupakan dua aktifitas kehidupan yang
tidak dapat dipisahkan, karena prosesnya berjalan bersamaan. Pertumbuhan
diartikan sebagai suatu proses pertambahan ukuran atau volume serta jumlah sel
secara irreversible yaitu tidak dapat kembali ke bentuk semula. Perkembangan
adalah peristiwa perubahan biologis menuju kedewasaan tidak dapat dinyatakan
dengan ukuran tetapi dengan perubahan bentuk tubuh dan tingkat kedewasaan
(Lakitan, 2007).
Selama proses pertumbuhan, organisme mengalami proses peningkatan
atau pematangan aktivitas organ. Proses ini berperan untuk meningkatkan fungsi
organism menjadi lebih sempurna. Prose mencapai pematangan organism inilah
disebut dengan perkembangan (Dyah, et.all, 2007).
Perkembangan dapat didefinisikan sebagai suatu perubahan yang menuju
kearah pendewasaan selama daur hidup suatu organism. Dalam proses
perkembangan terjadi sejumlah perubahan yang kompleks yaitu meliputi proses
pertumbuhan dan deferensiasi, berarti selama perkembangan tidak hanya
menunjukkan perubahan secara kuantitatif tetapi juga menyangkut perubahan
kualitataif dalam sel, jaringan, dan organ pada tumbuhan (Lukiata, 2001).
Perkembangan adalah penjumlahan seluruh perubahan secara progresif
merincikan tubuh organism. Zigot tumbuhan adalah sebuah sel tunggal yang tidak
memiliki kemiripan apapun dengan organisme yang akan di bentuknya nanti. Tiga
proses perkembangan yang saling tumpang tidih merubah sel telur yang dibuahi
itu menjadi sebuah tumbuhan : pertumbuhan, morfogenesis dan diferensiasi
seluler (Lakitan, 2007).
Parameter untuk perkembangan dapat ditentukan berdasarkan adanya
perubahan bentuk (morfologi) dari tumbuhan tersebut, misalnya selama proses
perkecambahan dari biji. Selama biji berkecambah embrio akan mengalami
perkembangan, endosperm akan mendahului perkembangan embrio. Selama
perkembangan tumbuhan akan mengalami yahap perkembangan vegetative dan
generative (Lukiata, 2001).
Pada tahap pertumbuhan dan perkembangan vegetatif terjadi pertumbuhan
dan perkembanagn dari organ-organ vegetatif tumbuhan seperti akar, batang, dan
daun. Pada perkembangan generatifnya terjadi proses perbungaaan sampai
terjadinya buah. Perkembnagan diakhiri dengan masa penuaan (senescecen), pada
fase ini sel sudah tidak aktifmembelah dan tidak ada pengganti sel yang teah rusak
dan selanjutnya akan mati. Sehingga, parameter perkembanagan dengan
memperhatikan perubahan morfologi yang terjadi selama perkembanagan,
meliputi perkecambahan, perbungaan, penuaan, dan kematian (Lukiata, 2001).
Diferensiasi sel adalah suatu perubahan sel dimana sel yang telah
mencapai volume pertumbuhan akhir menjadi terspesialisasi sesuai fungsinya
menghasilkan jenis jaringan, organ atau organisme baru. Sel-sel yang berasal dari
meristem ujung akar, ujung pucuk dan kambium melakukan fungsi yang berbeda.
Tindakan yang mengarah ke pematangan disebut sebagai diferensiasi. Selama
diferensiasi, sel mengalami beberapa perubahan struktural yang utama, baik dalam
dinding sel maupun protoplasmanya. Misalnya, untuk membentuk elemen trachea,
sel-sel akan kehilangan protoplasmanya (Lakitan, 2007).
Diferensiasi adalah perubahan yang terjadi dari keadaan sejumlah sel,
membentuk organ-organ yang mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda.
Peristiwa diferensiasi menghasilkan perbedaan yang tampak pada struktur dan
fungsi masing-masing organ, sehingga perubahan yang terjadi pada organisme
tersebut semakin kompleks (Sitompul, 2009).
Dapat disimpulkan bahwa, diferensiasi adalah perubahan yang terjadi dari
keadaan sejumlah sel, membentuk organ-organ yang mempunyai struktur dan
fungsi yang berbeda. Dengan adanya deferensiasi maka, akan terbentuk jaringan
yang sesuai dengan fungsinya dalam proses kehidupan.
2.2 Proses Perkembangan, Pematangan, dan Perkecambahan Biji
2.2.1 Perkembangan Bakal Biji
Bakal biji akan tumbuh dan berkembang menjadi biji . di dalam bakal biji
terdapat zigot dan endosperm. zigot akan tumbuh dan berkembang menjadi
embrio. (aryulina,et al.2006)
a. Perkembangan Endosperm
Endosperm tumbuh dan berkembang lebih dahulu dibandingkan
pertumbuhan dan perkembangan embrio. Endosperm kaya akan cadangan
makanan. cadangan itu digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan embrio.
Pada sebagian besar tumbuhan monokotil , endosperm berisi cadangan makanan
yang dapat digunakan sampai terjadinya perkecambahan. Pada beberapa
tumbuhan dikotil, cadangan makanan diberikan kepada kotiledon (daun
biji)sebelum biji tumbuh dan berkembang lebih lanjut. (aryulina,et al.2006)
b. Perkembangan Embrio
Pertumbuhan dan perkembangan embrio diawali dengan pembelahan zigot
secara mitosis menghasilkan sel basal dan sel terminal. Sel basal berkembang
menjadi suspensor. suspensor berfungsi sebagai penghubung antar embrio dan
kulit bakal biji, serta mengalirkan nutrient dari tumbuhan induk atau dari
endosperm. Sel terminal berkembang menjadi proembrio yang juga diikuti
perkembangan embrio. Embrio berkembang membentuk ujung batang dan ujung
akar. (aryulina,et al.2006)
c. Struktur Biji yang Matang
Selama pematangan biji , biji mengalami pengurangan kandungan air
sampai tinggal sekita 5%-15% dari berat biji. Tumbuhan monokotil mempunyai 2
kotiledon, kemudian terbentuk epikotil dan hipokotil. Epikotil terletak diatas
kotiledon diujung epikotil terdapat plumula, yaitu berupa ujung batang dan
sepasang calon daun. hipokotil terletak dibagian bawah kotiledon. Pada
monokotiil hanya terdapat satu kotiledon. Kotiledon pada beberapa tumbuhan
monoktil disebut skutelum. Skutelum menyerap nutrient ari endosperm selama
perkecambahan . (Aryulina,et al.2006)
d. Perkembangan Bakal Buah
Ketika bakal biji berkembang menjadi biji , bakal buah berkembang
menjadi buah, berfungsi sebagai pelindung biji ketika biji dipencarkan oleh angin
dan hewan .
2.2.2 Perkecambahan
Beberapa biji mengalami perkembangan jika berada dikondisi lingkungan
yang sesuai. namun, beberapa biji mengalami masa dormansi . Biji yang
mengalami dormansi tidak dapat tumbuh dan berkembang. Awal perkecambahan
dimulai dari berakhirnya masa dormansi biji. dengan diandai masuknya air
kedalam biji, yang disebut proses imbibisi. Proses tersebut akan menginduksi
aktivitas enzim (biokatalisator yang berperan dalam metabolisme) sehingga awal
perkecambahan nilai berjalan. (Aryulina,et al.2006)
Biji yang ditempatkan pada suatu lingkungan yang basah maka molekul
air yang ada di luar akan mulai berdifusi ke dalam biji. Ketika molekul itu sudah
berhasil melalui selaput pembungkus biji sebagian diantaranya ada yang diserap
sehingga menyebabkan terjadinya peristiwa imbibisi (peristiwa penyerapan air ke
dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang).
Sedangkan molekul air yang lainnya akan berpindah melalui membran sitoplasma
yang permeabel dengan cara osmosis menuju vakuola sel-sel hidup yang ada
dalam biji sehingga dari sinilah awal biji dapat berkecambah (Ferry and Ward,
1959).
Perkecambahan merupakan bagian yang sangat penting dari siklus hidup
tumbuhan berbiji. Hasil perkecambahan adalah pertumbuhan calon akar dan calon
tunas. Secara visual dan morfologis suatu biji yang berkecambah umumnya
ditandai dengan akar dan daun yang menonjol keluar dari biji (Kamil, 1982).
Proses-proses perkecambahan sangat dipengaruhi oleh ketersediaan faktor-
faktor lingkungan seperti air, O2, cahaya dan suhu. Air berperan dalam
melunakkan kulit biji, memfasilitasi masuknya O2, dan alat transportasi makanan.
Cahaya merupakan sumber energi pada perkecambahan yang dapat
mempengaruhi perangsangan dan percepatan proses pertumbuhan kecambah.
Suhu berperan pada tingkat kecukupan oksigen dalam perkecambahan. Pada suhu
tinggi, O2 tidak mencukupi untuk perkecambahan ketika suhu diturunkan, O2
menjadi tercukupi. O2 dibutuhkan pada proses oksidasi untuk membentuk energi
perkecambahan. Udara di alam yang mengandung 20% O2 sudah membantu
perkecambahan karena proses perkecambahan hanya butuh 0,3% O2 (Kamil,
1982).
Berdasarkan letak perkecambahan , tipe perkecambahan dibagi menjadi dua yaitu
hipogeal dan epigeal. (aryulina,et al.2006)
a. Perkecambahan hipogeal
Perkecambhan hipogeal merupakan perkecambahan yang ditandai dengan
terbentuknya batang yang muncul kepermukaan tanah , sedangkan
kotiledon tetap berada dalam tanah. Contohnya perkecambahan kacang
kapri
b. Perkecambahan epigeal
Perkecambahan epigeal merupakan perkecambahan yang ditandai dengan
bagian hipokotil terangkat keatas permukaan tanah. Contohnya pada
kacang hijau
Gambar 2.1 Perkecambahan hipogeal pada jagung dan epigeal pada pada
kacang hijau Sumber :
http://jelajahfapertart.blogspot.co.id/2012/03/pertumbuhan-dan-
perkembangan-tanaman.html
2.3 Pola Pertumbuhan Dan Perkembangan
2.3.1 Beberapa Keistimewaan pertumbuhan Tumbuhan
Pertumbuhan pada tumbuhan berlangsung terbatas pada beberapa bagian
tertentu, yang terdiri dari sejumlah sel yang baru saja dihasilkan melalui proses
pembelahan sel di meristem. Pembelahan sel tidak menyebabkan pertambahan
ukuran, namun produk pembelahan sel yang tumbuh dan menyebabkan
pertumbuhan. Meristem apical tajuk terbentuk selama proses perkembangan
embrio saat pembentukan biji, dan disebut meristem primer. Kambium
pembuluh dan daerah meristematik pada nodus monokotil dan daun rumputan
tidak mudah dikenali, kecuali setelah perkecambahan terjadi dan disebut
meristem sekunder (Salisbury dan Rose, 1995).
Beberapa struktur tumbuhan bersifat tertentu, tapi ada pula yang berisfat
tak-tentu. Struktur-tertentu tumbuh sampai mencapai ukran tertentu, kemudian
berhenti, dan akhirnya mengalami penuaan dan kematian, contohnya pertumbuhan
pada daun, bungan dan buah. Sebaliknya batang dan akar vegetatif merupakan
struktur tak-tentu. Bagian tersebut tumbuh melalui meristem yang terus menerus
membuat dirinya sendiri, sehingga tetap muda. Oleh karena itu tumbuhan dapat
diklonkan dari satu bagian saja. Walaupun meristem tak-tentu dapat mati, namun
secara potensial tak akan pernah mati. Sebaliknya kematian merupakan akhir dari
struktur tertentu. Ketika meristem vegetatif tak-tentu berubah menjadi reproduktif
(mulai membentuk bunga), maka meristem tersebut menjadi tertentu.
Beberapa macam tumbuhan berdasarkan jumlah penyusun karpelum:
a. Spesies monokarpik(Yunani mono: tunggal, carp:buah) tumbuhan yang
berbunga sekali kemudian mati. Sebagian tumbuhan monokarpik merupakan
tumbuhan setahun (hidup hanya setahun saja), namun ada juga yang
menyimpang. Banyak tumbuhan setelah berkecambah dari biji pada musim
semi, bertumbuh selama musim panas dan musim gugur, lalu mati pada
musim dingin, dan melestarikan dirinya hanya dalam bentuk biji, contohnya
gandum dan jelai musim semi. Tumbuhan dwi-tahunan, misalnya bit (Beta
vulgaris), wortel (Daucus carota), dan henbane (Hyoscyamus niger)
berkecambahn pada musim semi dan melewati musimnya yang pertama dalam
bentuk rosetavegetatif daun, yang kemudian mengalami mati-pucuk pada
akhir musim gugur. Tumbuhan seperti itu mengalami musim dingin dalam
bentuk akar, tajuk tereduksi hingga hanya berupa meristem apikal
termampatkan yang dikelilingi beberapa daun pelindung yang mati (kuncup
pertumbuhan). Pada musim semi kedua meristem apikal membentuk sel
batang yang memanjang (trubus) menjadi tangkai bunga.
b. Spesies polikarpik (Yunani poly: banyak, carp:buah) tumbuhan yang
berbunga, kemudian kembali pada fase pertumbuhan vegetatif, lalu berbunga
paling tidak sekali sebelum mati. Tumbuhan polikarpik disebut tumbuhan
bertahunan, tidak mengganti seluruh merisitem vegetatifnya menjadi meristem
reproduktif-tertentu. Pada tumbuhan berkayu-bertahunan, meristem samping
(kambium) menghasilkan xilem sekunder dan floem sekunder setiap tahunnya,
yang menyebabkan diameter batangdan akar membesar.
2.3.2 Tahapan dalam Pertumbuhan dan Perkembangan Sel
a. Pembelahan sel
Satu sel dewasa membelah menjadi dua sel yang terpisah, yang tidak selalu serupa
satu sama lain.
b. Pembesaran sel
Salah satu atau kedua sel anak membesar volumenya.
c. Differensiasi
Sel yang sudah mencapai volume maksimalnya, kemudian mengalami
spesialisasi menjadi jaringan tertentu sesuai dengan fungsinya.
Sel dapat membelah kearah yang berbeda. Bila dinding baru diantara
kedua sel anak berada pada bidang yang hampir sejajar dengan permukaan
terdekat tumbuhan maka disebut pembelahan periklinal (sejajar dengan
perimeter, Yunani peri: keliling, kliner: bidang dasar, menunjukan kemiringan
atau sudut kemiringan). Sebaliknya bila dinding baru terbentuk tegak lurus
terhadap permukaan terdekat, pembelahan disebut antiklinal.
Gambar 2.2Hubungan antara pembelahan antiklinal danPembelahan periklinal pada apeks tajukSumber: (Salisbury, 1995)
Pembelahan sel (sitokinesis) dimulai saat lempeng sel terbentuk. Lempeng
sel tumbuh melalui peleburan beratus-ratus kantung kecil, yang sebagian besar
lepasari ujung kantung golgi yang mengandung polisakarida bukan selulosa,
misalnya pektin. Kantung tersebut melebur membentuk lamela tengah yang kaya
pektin, dan dilapisi oleh membran. Membran tersebut semula adalah bagian dari
kantung, kemudian menjadi membran plasma kedua sel anak yang baru.
Pembentukan dinding primer selanjutnya pada setiap sel anak terus terjadi,
sebagian melalui peleburan kantung golgi yang mengandung polisakarida bukan
selulosa lainnya.Kantung-kantung bergerak disepanjang mikrotubul lir-batang
yang meruak ke kutub yang berlawanan. Pada sel yang sedang membelah
memperlihatkan sejumlah mikrotubul mempunyai arah tertentu dengan poros
panjangnya tegak lurus terhadap khatulistiwa sel.
Pembesaran sel juga menentukan pembentukan berbagai struktur.
Pembesaran sel sebagian besar merupakan peristiwa penyerapan air kedalam
vakuola yang mengembang. Pada orgsn tumbuhan yang memanjang seperti
batang dan akar, pemebsaran terjadi terutama ke satu dimensi, artinya hanya arah
memanjang.
2.3.3 Dinding Primer Berubah SelamaPertumbuhan
Dinding primer sel yang sedang tumbuh tersusun dari mikrofibril selulosa
yang terbenam dalam matriks dan bentuk polisakarida non-selulosa berlaku
seperti kawat multi-unting, sehingga pemelaran ke arah porosnya yang panjang
dicegah sampai sekecil mungkin, namun pertumbuhan dinding bisa terjadi pada
arah meregang mikrofibrilnya seperti pegas yang melar, sehingga pertumbuhan
mudah terjadi pada arah tegak lurus terhadap poros mikrofibril.
Ketika pertumbbuhan berlanjut mikrofibril baru yang diendapkan di
dinding yang langsung berhadapan dengan membran plasma, sehingga dinding sel
hampir seragam ketebalannya selama masa pertumbuhan. Lapisan mikrofibril
yang paling dalam merupakan yang paling akhir diendapkan dan memegang
kendali paling besar. Ketika molekul selulosa-baru terbentuk selama pertumbuhan
berlangsung, mikrofibril yang ada menjadi mampu memanjang dan sejajar dengan
porosnya.
Apabila arah mikrofibril-baru bersifat acak, pertumbuhan cenderung sama
kesegala arah. Pada sel muda tidak semua sel arah mikrofibrilnya acak, namun
sebagian besar mengikuti arah satu poros maka prtumbuhan menjadi lebih muda
terjadi ke arah tegak lurus terhadap poros tersebut (Salisbury danose, 1995).
2.3.4 DaurSel
Daur sel terutama memperhatikan waktu replikasi DNA dalam kaitannya
dengan pembelahan inti. Setelah fase mitosis terdpat masa pertumbuhan sel
sebelum replikasi DNA terjadi (G1), kemudian replikasi DNA (S), diikuti dengan
pertumbuhan sesudah replikasi (G2) dan akhirnya mitosis menyelesaikan daur
tersebut.
Fasapadasiklussel
1) Fasa S (sintesis)
Merupakan tahap terjadinya replikasi DNA. Pada umumnya, membutuhkan
waktu sekitar 8 jam untuk menyelesaikan tahap ini. Hasil replikasi kromosom
yang telah utuh, segera dipilah bersama dengan dua nuklei masing-masing guna
proses mitosis pada fase M.
2) Fasa M (mitosis)
Interval waktu fase M kurang lebih 1 jam. Tahap di mana terjadi
pembelahan sel. Pada mitosis, sel membelah dirinya membentuk dua sel anak
yang terpisah. Dalam fase M terjadi beberapa jenjang fase, yaitu:
Profase, fase terjadinya kondensasi kromosom dan
pertumbuhan pemintalnya. Pada saat ini kromosom terlihat di dalam
sitoplasma.
Prometafase, pada fase ini sampul inti sel terlarut dan
kromosom yang mengandung 2 kromatid mulai bermigrasi menuju bidang
ekuatorial (piringan metafase).
Metafase, kondensasi kromosom pada bidang ekuatorial
mencapai titik puncaknya
Anafase, Tiap sentromer mulai terpisah dan tiap
kromatid dari masing-masing kromosom tertarik menuju pemintal kutub.
Telofase, Kromosom pada tiap kutub mulai mengalami
dekondensasi, diikuti dengan terbentuknya kembali membran inti sel dan
sitoplasma perlahan mulai membelah
Sitokinesis, Pembelahan sitoplasma selesai setelah
terjadi oleh interaksi antara pemintal mitotik, sitoskeleton aktomiosin dan fusi
sel,[5] dan menghasilkan dua sel anak yang identik.
3) Fasa G (gap)
Fasa G yang terdiri dari G1 dan G2 adalah fase sintesis zat yang diperlukan
pada fase berikutnya. Pada sel, interval fase G2 sekitar 2 jam, sedangkan interval
fase G1 sangat bervariasi antara 6 jam hingga beberapa hari. Sel yang berada pada
fase G1 terlalu lama, dikatakan berada pada fase G0 atau “quiescent”. Pada fase
ini, sel tetap menjalankan fungsi metabolisnya dengan aktif, tetapi tidak lagi
melakukan proliferasi secara aktif. Sebuah sel yang berada pada fase G0 dapat
memasuki siklus sel kembali, atau tetap pada fase tersebut hingga terjadi
apoptosis.
Pada umumnya, sel pada orang dewasa berada pada fase G0. Sel tersebut
dapat masuk kembali ke fase G1 oleh stimulasi antara lain berupa: perubahan
kepadatan sel, mitogen atau faktor pertumbuhan, atau asupan nutrisi.
4) Interfase
Merupakan sebuah jedah panjang antara satu mitosis dengan yang lain.
Jedah tersebut termasuk fase G1, S, G2. Setelah itu mitosis menyelesaiakan daur
tersebut.Salah satu dari kedua sel anak yang dihasilkan dari mitosis mungkin tidak
melanjutkan daur sel, tapi membesar dan berdiferensiasi. Apabila hal itu terjadi
sebelum replikasi DNA, sel yang berdiferensiasi akan memiliki jumlah kromosom
diploid dan sejumlah kromatin atau bahan genetic (bahan genetik) yang normal,
tetapi pada tumbuhan diferensiasi yang terjadi setelah replikasi DNA merupakan
hal yang lazim terjadi, sehingga sel yang berdiferensiasi mempunyai lebih dari
sepasang kromatin. Kadang, kromosom terus menggandakan diri tanpa diikuti
pembelahan sel, sehingga sel yang berdiferensiasi menja dipoliploid. Sering, sel
poliploid ini berukuran lebih besar daripada sel lainnya yang diploid. Sel
tumbuhan yang berdiferensiasi bisa memasuki kembali daur sel melalui proses
diferensiasi. Proses tersebut memungkinkan sel kembali memiliki kemampuan
untuk membelah, yang berarti bersifa tmeristematik lagi.
Gambar 2.3 DaurSelSumber: proses-siklus-sel-pada-mamalia.html
2.4 Proses Penuaan dan Program Kematian2.4.1 Definisi
Tahap akhir pada perkembangan sel, jaringan, danorgan adalah senescence (penuaan), proses penuaan ditandaidengan peningkatan respirasi, penurunan proses fotosintesis, dansebuah pembongkaran makromolekul. Sel dan jaringan yang menua sangat aktif secara metabolism sejumlah jalur metabolism dimatikan dan jalur baru, secara prinsip yaitu jalur katabolisme, diaktifkan. Katabolisme protein,contohnya melepaskan zat organik nitrogen dan sulfur dalam bentuk larutan amina, semetara asam nukleat melepaskan zat non-organik fosfat.
Klorofil dirusak dan lemak diubah menjadi gula oleh proses gluconeogenesis. Produk dari jalur ini yaitu berukuran kecil, molekul larut yang siap dikirim dari jaringanyang menua . Dengan demikian penuaan mampu
membuat tumbuhan memperbaiki nutrisi dari sel atau jaringan yang mencapai akhir dari kehidupan dan memindahkan nutrisi tersebut kebagian lain dari tumbuhan yang dipertahankan dan disimpan dalam akar.(Hopkins, et. al. 2008 : 286).
Menurut Salisbury & Ross (1995 : 93) proses penurunan kondisi yang
menyertai pertambahan umur, yang mengarah kepada kematian organ atau
organisme, disebut penuaan (senesensi). Walaupun meristem tidak menua dan
barang kali memang tak akan pernah mati, semua sel yang sudah berdeferensiasi
yang dihasilkan dari meristem mempunyai masa hidup terbatas.Oleh karena itu,
penuaan dialami semua sel selain meristem, pada saat yang berbeda-beda.
Penuaan merupakan salah satu bagian dari programmed cell death (PCD)
atau kematian sel terprogram yang dapat didefinisikan secara luas sebagai proses
di mana organisme memberikan sebuah ukuran kontrol genetik atas kematian sel.
PCD membutuhkan energi dan biasanya diaturoleh sekumpulan gen yang berbeda.
Semua sel akan mengalami penuaan dan kematian. Hal ini sudah diatur oleh
Programmed Cell Death menjadi dua tipe, yaitu apoptosis dan autofagi. Dalam
apoptosis, mitokondria juga berperan. Jalur nekrosis yang melibatkan mitokondria
diawali oleh signal yang ditangkap akan mengakibatkan mitokondria melepaskan
sitokrom c, Apoptosis Inducing Factor (AIF), danen donuklease G. Sitokrom c
akan berikatan dengan Apoptotic Protease Activating Factor 1 (APAF1) sehingga
akan mengubah procaspase 9 menjadi caspase. Caspase inilah yang akan
melakukan aopotosis.(Hopkins, et. al. 2008 : 287)
PCD sangatpentinguntukvegetatif normal
danperkembanganreproduksi .Salah satu contoh adalah pembentukan aerenkim
hilangnya jaringan parenkim dengan rongga udara yang besar. Aerenkim biasanya
terbentuk di dalam batang dan akar bunga lili air dan tanaman air lainnya. Ruang
udara ini ,diciptakan oleh program kematian sel, menyediakan saluran untuk
transportasi oksigen ke terendam bagian tanaman.(Hopkins, et. al. 2008 : 287).
2.4.2 Hal penting
Hal yang penting diketahui ialah bahwa penuaan deprogram secara genetik
di dalam setiap spesies dan di dalam organ serta jaringan pada setiap tumbuhan.
Penuaan daun disertai dengan terlalu cepat nya terjadi kehilangan klorofil, RNA,
dan protein, termasuk berbagai macam enzim. Karena keempat kandungan sel ini
dan kandungan lainnya secara terus-menerus disintesis dan rusak, maka hilangnya
suatu senyawa dapat terjadi akibat sintesis yang lambat dan atau perusakan yang
cepat. Sintesis yang lambat bisa terjadi bila hara yang biasanya masuk ke organ
beralih ketempat lain, seperti misalnya, ketika berlangsung pembentukan bunga
dan buah. Oleh karena itu, salah satu teori penuaan daun menyatakan bahwa
perkembangan bunga dan buah menyebabkan timbulnya persaingan
memperebutkan hara maka pada tanamaan kedelai yang bila semua bunga dipetik,
penuaan daun dapat ditunda. (Salisbury & Ross, 1995 : 93)
Pengambilan hara oleh bunga atau buahb ukan satu-satunya penyebab
penuaan, juga pada kedelai, sebab bunga muda tidak mungkin mampu menyerap
hara hingga menyebabkan kematian daun. Pada tumbuhan cocklebur, keadaan hari
pendek dan hari panjang menginduksi pembungaan dan penuaan daun, namun
walaupun semua kuncup bunga dipetik, penuaan daun tetap terjadi. Selanjutnya,
perkembangan bunga jantan pada tumbuhan bayam jantan menginduksi penuaan,
sama kuatnya dengan perkembangan bunga dan buah pada tumbuhan betina,
walaupun bunga jantan menghisap hara jauh lebih sedikit disbanding dengan buah
dan biji. (Salisbury & Ross, 1995 : 93)
Menurut Kelly & Davies dalam (Salisbury & Ross, 1995) menyimpulkan
dari telaah pustaka yang mereka lakukan secara luas, bahwa penyerapan asimilat
kebuah yang sedang berkembang tidak lagi diterima sebagai penyebab utama
penuaan. Sebaliknya mereka mengemukakan bahwa perkembangan fase
reproduktif itulah yang menyebabkan pengalihan hara menuju bunga dan buah,
sehingga memperlambat pertumbuhan vegetative dan mendorong fase akhir
penuaan. Mereka menekankan bahwa karena struktur reproduktif menjadi wadah
penampung yang kuat, organ vegetative juga akan semakin melemah. Hilangnya
kekuatan akar sebagai wadah penampung diikuti dengan menurunnya
pengangkutan hara mineral dan sitokinin menuju keatas melalui xilem. Diduga
kuat bahwa menurunnya pasokan sitokinin ke daun sebagai penyebab mulainya
penuaan.
2.4.3 JenisPenuaan
Adapun tipe-tipe penuaan (senescence) yang dapat dijumpai dalam
tumbuhan dapat dikelompok kan sebagai berikut:
1. Senescence yang meliputi keseluruhan tubuh tanaman (overall
senescence). Akar dan bagian tanaman di atas tanah mati semua. Tanaman
mati sesudah menyelesaikan semua satu siklus kehidupannya.
2. Senescence yang meliputi hanya bagian tanaman di atas tanah (top
senescence). Bagian tanaman di atas tanah mati, sedangkan bagian
tanaman yang berada di dalam tanah tetap hidup
3. Senescence yang meliputi hanya daun–daunnya (Deciduous senescence).
Tanaman menggugurkan semua daun-daunnya, sementara organ tanaman
lain tetap hidup.
4. Senescence yang meliputi hanyadaun-daun yang terdapat di bagian bawah
suatu tanaman (Progessive Senescence). Tanaman hanya menggugurkan
daun-daunnya yang terdapat di bagian bawah saja (daun – daun yang tua),
sedang daun-daun yang lebih atas dan organ tanaman lain tetap hidup.
2.4.1 Aspek-aspek metabolic penuaan dan pengaruh faktor penuaan
a. Aspek metabolik sense
Pada tahap sel, penuaan berjalan dengan terjadinya penyusutan struktur
dan rusaknya membrane subseluler. Diduga bahwa vakuola bertindak
sebagai lisosom, mengeluarkan enzim-enzim hidrolitik yang akan
mencerna materi sel yang tidak diperlukan lagi. Penghancuran tonoplas
telah menyebabkan enzim-enzim hidrolitik dibebaskan ke dalam
sitoplasma. Sementara itu bagian dalam struktur kloroplas dan
mitokondria mengalami penyusutan sebelum membrane luarnya dirusak.
Rupanya proses degradasi yang terjadi pada organel, dimulainya sama
seperti yang terjadi pada sel. Perubahan yang jelas telah terjadi pada
metabolism dan kandungan dalam organ yang mengalami penuaan. Telah
terjadi pengurangan DNA, RNA, protein, ion-ion anorganik dan berbagai
macam nutrient organik. Fotosintesis berkurang sebelum sense dimulai
dan ini mungkin disebabkan menurunnya permintaan akan hasil
fotosintesis. Segera setelah itu klimak terik dalam respirasi terlihat, dan
nitrogen terlarut meningkat sebagai akibat dirombaknya protein.
b. Pengaruh faktor pertumbuhan
Sitokinin dapat menghilangkan atau memperlambat proses
penuaan. Mekanisme kerja sitokinin dalam proses ini masih belum jelas,
tetapi ada petunjuk dari percobaan Mothes yang menunjukkan bahwa
setetes sitokinin yang diberikan pada daun, telah menyebabkan terjadinya
mobilisasi nutrien organik dan anorganik menuju ke daerah sekitar daun
yang diberi sitokinin. Tapi masih belum jelas, apakah peningkatan nutrisi
sebagai penyebab langsung permudaan kembali (rejuvenation) atau
sitokinin penyebab terjadinya beberapa peristiwa yang menghasilkan
permudaan kembali dan mobilisasi nutrisi.
Tidak semua tumbuhan memberikan respon terhadap hormon yang
sama. Sitokinin lebih efektif dalam menahan penuaan pada tumbuhan
basah, sedangkan giberelin lebih efektif menahan sense pada Taraxacum
officinale dan Fraxinus. Kadar giberelin endogen akan turun dengan cepat
selama sense pada daun. Auksin (IAA dan 2,4-D) dapat menghalangi
sense pada tumbuhan tertentu. Etilen adalah hormon yang secara jelas
merangsang kuat sense pada banyak jaringan.
Beberapa faktor luar dapat menghambat atau mempercepat terjadinya
senescence, misalnya :
1. Penaikan suhu, keadaan gelap, kekurangan air dapat mempercepat
terjadinya senescence daun
2. Penghapusan bunga atau buah akan menghambat senescence tanaman
3. Pengurangan unsur-unsur hara dalam tanah, air, penaikan suhu, berakibat
menekan pertumbuhan tanaman yang berarti mempercepat senescence
2.5 Menjelaskan mekanisme pembesaran dan pemanjangan sel tumbuhan
2.5.1 Perbesaran Sel
Perbesaran sel merupakan proses dasar, sehingga tumbuhan dan jaringan
yang pembelahan selnya dihambat, masih dapat terus tumbuh dengan cara
perbesaran sel. Setelah proses perkecambahan, tumbuhan mengalami
pertumbuhan dan perkembangan lebih lanjut. Tumbuhan akan membentuk akar,
batang, dan daun. Ujung batang dan ujung akar akan tumbuh memanjang karena
adanya aktivitas sel-sel meristematis. Sel-sel meristem dapat juga berdiferensiasi
menjadi sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi yang khusus.
Daerah pertumbuhan pada ujung batang dan ujung akar dapat dibedakan menjadi
3 daerah, yaitu:
a. Daerah pembelahan terdapat pada ujung akar. Sel-sel meristem di daerah
ini akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan struktur akar
pertama.
b. Daerah pemanjangan terletak setelah daerah pembelahan. Pada daerah ini,
sel-sel mengalami pembesaran dan pemanjangan.
c. Daerah diferensiasi. Daerah yang sel-selnya berdiferensiasi menjadi sel-sel
yang memiliki struktur dan fungsi khusus.
Gambar 2.4 : Pemanjangan sel Sumber : Biologi.Aryulina.et al
Perbesaran Sel
Setelah mengalami proses perbesaran, selanjutnya tumbuhan akan
mengalami proses perbesaran sel. Proses ini akan mengakibatkan bertambah
besarnya diameter batang. Umumnya hanya tumbuhan berbiji terbuka
(Gymnospermae) dan dikotil (berkeping dua) yang mengalami proses perbesaran
ini. Pada monokotil tidak terjadi proses perbesaran kecuali pada sebagian
kelompok saja seperti alem-paleman (Palmae).
Di antara xilem dan floem terdapat kambium yang sel-selnya aktif
membelah.Pada tumbuhan dikotil, jaringan xilem dan floem primer terdapat pada
batang dan akar yang hidup selama periode yang relatif pendek. Kemudian,
fungsinya diambil alih oleh jaringan pembuluh sekunder yang dihasilkan oleh
kambium yang aktif membelah.Pertumbuhan kambium ke arah luar membentuk
floem sekunder, dan ke arah dalam membentuk xilem sekunder sehingga batang
tumbuhan bertambah besar. Aktivitas kambium yang membentuk xilem dan floem
sekunder ini disebut pertumbuhan sekunder.Semua jaringan yang ada di sebelah
dalam kambium disebut kayu, sedangkan di sebelah luar kambium disebut kulit
atau papagan.Pembentukan xilem dan floem sekunder pada batang terjadi karena
aktivitas kambium yang dipengaruhi oleh musim.Jika kondisi lingkungan kurang
menguntungkan, maka aktivitas kambium menjadi rendah sehingga xilem dan
floem sekunder yang dihasilkan sedikit. Namun sebaliknya, pada musim hujan,
aktivitas kambium ini akan meningkat. Perbedaan aktivitas kambium akan
menghasilkan jejak pada batang yang disebut lingkaran tahun.
Gambar 2.5: Bagian jaringan pengangkut Sumber: Biology,Campbell
2.6 Menjelaskan mekanisme persepsi dan transduksi signal dalam proses
perkembangan tumbuhan.
Pengisyaratan sel adalah bagian sebuah sistem komunikasi yang sangat
kompleks pada tingkat selular yang mengatur aktivitas dan koordinasi antar
sel.Sebagai contoh, budding pada khamir Saccharomyces cerevisiae.Sel-sel
khamir berkomunikasi dengan sel lainnya untuk perkawinan dengan
mensekresikan beberapa macam peptida pendek.Molekul peptida tersebut
merupakan isyarat ekstraseluler fungsional pada jarak dekat maupun jauh, dengan
pencerap yang spesifik. (Harvey.2000)
Pada umumnya proses isyarat selular terdiri dari tiga tahap yaitu:
1. Transduksi; menimbulkan perubahan konformasi pada pencerap yang
menyebabkan interaksi antara pencerap dengan molekul intraselular.
Transduksi juga dapat menyebabkan perubahan konformasi/struktural pada
protein selular lainnya, misalnya aktivasi enzim.
2. Pencerap; mirip dengan mekanisme reaksi kimiawi antara enzim dengan
substrat yang membentuk kompleks enzim-substrat, seperti analogi kunci dan
gembok. Molekul ligan yang biasanya bersifat hidrofilik hanya dikenali oleh
satu pencerap protein yang terikat dengan membran sel.
3. Respon; berupa aktivitas selular, sebagai katalisis enzim atau penyusunan
kembali sitoskeleton atau aktivitas gen yang bersifat spesifik.
Lintasan transduksi sinyal merupakan suatu mekanisme yang
menghubungkan suatu sinyal (stimulus) mekanik ataupun sinyal (stimulus kimia)
menjadi suatu respon fisiologis seluler yang spesifik.Dipacu oleh hormon
tumbuhan dan stimulus lingkungan.
Tahapan-tahapan lintasan transduksi sinyal :
1. Resepsi (penerimaan) : Proses ini berlangsung di dalam membran plasma
sel. Sinyal internal ataupun sinyal eksternal pertama kali dideteksi oleh
reseptor. Reseptor adalah suatu protein yang menga mengalami perubahan
penyesuaian di dalam respon terhadap stimulus yang spesifik. Reseptor
yang terlibat pada respons greening disebut fitokrom.
2. Transduksi (pengalihan) : Proses ini berlangsung di dalam sitoplasma.
Fitokrom mengaktifkan protein G yang tidak aktif (yaitu protein G yang
mengikat GDP) menjadi protein yang aktif (yaitu protein G yang mengikat
GTP).
Pada lintasan yang pertama :
Protein G yang aktif mengaktifkan guanil siklase yaitu enzim yang
menghasilkan GMP siklik (cGMP), yang berupa mesenjer ke
dua.cGMP akan mengaktifkan untaian protein kinase
Pada lintasan yang ke dua :
a. Protein G yang aktif menyebabkan saluran Ca+2 pada membran
plasma membuka dan mempengaruhi perubahan di dalam Ca+2
sitosolik
b. Ca+2 kemudian mengikat protein kecil yang disebut kalmodulin dan
membentuk kompleks kalmodulin Ca+2 sebagai mesenjer ke dua.
c. Kompleks Kalmodulin Ca2+ akan mengaktifkan protein kinase
spesifik.
3. Respons (tanggapan)
Berlangsung di dalam nukleus. Faktor transkripsi diaktifkan oleh fosforilasi .
Pengaktifan faktor transkripsi ada yang tergantung pada cGMP dan ada yang
tergantung kalmodulin Ca+2 .Faktor transkripsi langsung mengikat daerah
spesifik dari DNA dan mengontrol transkripsi gen spesifik. Suatu sinyal akan
mempengaruhi pertumbuhan yang tergantung pada:
a.Pengaktifan faktor transkripsi positif (yang meningkatkan transkripsi gen
spesifik)
b.Pengnonaktifkan faktor transkripsi negatif (yang menurunkan transkripsi
gen spesifik)
c.Pengaktifan faktor transkripsi positif dan pengnonaktifkan faktor
transkripsi negatif.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Pertumbuhan dan perkembangan dan perkembangan merupakan suatu
peristiwa yang saling berkaitan erat dan terjadi selama daur hidup suatu
organism, meskipun demikian pengertian kedua konsep antara tumbuh dan
berkembang
Bakal biji akan tumbuh dan berkembang menjadi biji . di dalam bakal biji
terdapat zigot dan endosperm. zigot akan tumbuh dan berkembang menjadi
embrio. Selama pematangan biji , biji mengalami pengurangan kandungan air
sampai tinggal sekita 5%-15% dari berat biji. Perkecambahan merupakan
bagian yang sangat penting dari siklus hidup tumbuhan berbiji. Hasil
perkecambahan adalah pertumbuhan calon akar dan calon tunas.
Pertumbuhan pada tumbuhan berlangsung terbatas pada beberapa bagian
tertentu, yang terdiri dari sejumlah sel yang baru saja dihasilkan melalui
proses pembelahan sel di meristem.
Tahap akhir pada perkembangan sel, jaringan, danorgan adalah senescence
(penuaan), proses penuaan ditandaidengan peningkatan respirasi, penurunan
proses fotosintesis, dan sebuah pembongkaran makromolekul
Perbesaran sel merupakan proses dasar, sehingga tumbuhan dan jaringan yang
pembelahan selnya dihambat, masih dapat terus tumbuh dengan cara
perbesaran sel. Ujung batang dan ujung akar akan tumbuh memanjang karena
adanya aktivitas sel-sel meristematis
Pengisyaratan sel adalah bagian sebuah sistem komunikasi yang sangat
kompleks pada tingkat selular yang mengatur aktivitas dan koordinasi antar sel.
3.2 Saran
Mahasiswa diharapkan lebih bereksplorasi belajar fisiologi tumbuhan, karena dengan belajar fisiologi tumbuhan maka semakin paham bagaimana pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan.
DAFTAR RUJUKAN
Aryulina,diah. Choirul muslim,Syalfinaf Manaf, Dan Endang Widi Winarmi.2006.
Biologi 3 SMA dan MA untuk kelas XII. Jakarta:ESIS
Dwijoseputro. 1978. PengantarFisiologiTumbuhan. Jakarta ;Gramedia
Ferry, James F. dan Ward, Henry Silas. 1959. Fundamentals of Plant Physiology.
New York: The Macmillan Company
Islami, titiek, Ms&WaniHadiUtomo. 1995.Hubungan Tanah, Air danTanaman.
IKIP Semarang Press ; Semarang
Kamil, J, 1982, Teknologi Benih I, Universitas Andalas, Padang
Lakitan, Benyamin. 2007. Dasar-DasarFisiologiTumbuhan. Jakarta ;PT Raja
GrafindoPersada
Salisbury, Frank B & Cleon W Ross. 1995. FisiologiTumbuhan.ITB ; Bandung