SEL TUMBUHAN DAN AIR

MAKALAHUNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH

Fisiologi Tumbuhan

Yang dibina oleh Prof. Dra. Herawati Susilo, M.Sc, Ph.D

dan Drs. Wayan Sumberatha

Oleh

Nur Annisa 140341606532Rina Rizki Amalia 140341600151Riska May Habibi 140342603362Vindy Aprillia 140341604758Yunita Dewy 140341605176

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN BIOLOGIAgustus 2015

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI…………………………………………………………….1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang…………………………………….....................21.2 Topik Bahasan …………………………………….....................31.3 Tujuan ……………………………………………………..…...3

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Menghubungkan sifat dan pentingnya air bagi tumbuhan………4

2.2 Membedakan berbagai macam difusi dalam tumbuhan…………72.3 Menjelaskan proses plasmolisis pada tumbuhan………………...82.4 Membedakan potensial air, potensial osmosis, dan potensial tekanan.

………………………………………………………….10

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan………………………………………………………12

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………13

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan bahan yang sangat penting bagi kehidupan, demikian

pentingnya sehingga tidak mungkin ada kehidupan tanpa air. Banyak fungsi -

fungsi dalam biologi sepenuhnya bergantung pada air. Dan sifat kehidupan

sering secara langsung merupakan hasil dari sifat air. Di dalam kehidupan air

merupakan molekul terbesar dan memiliki sifat - sifat fisika dan kimia yang

unik. Fungsi air yang paling penting di dalam kehidupan dijumpai pada reaksi

- reaksi biokimia dalam protoplasma yang dikontrol oleh ensim. Komponen -

komponen reaktif dalam rangkaian reaksi metabolisme. semuanya ada dalam

keadaan terlarut dalam air. Molekul air juga dapat berinteraksi secara

langsung sebagai komponen reaktif dalam proses metabolisme di dalam sel,

seperti fotosintesis, perombakan asam lemak pada biji.

Untuk kelangsungan hidupnya tumbuhan memerlukan beberapa zat.

Zat yang diperlukan tumbuhan diambil dari lingkungan sebagian besar

berupa: O2 dan CO2 dari udara diambil melalui daun; air dan mineral dari

dalam tanah diambil melalui ujung akar dan bulu-bulu akar. Bagi tumbuhan

tingkat rendah, pengambilan zat-zat dapat dilakukan oleh permxkaan

tubuhnya. Kemampuan tumbuhan mengambil zat-zat dari lingkungan

dilakukan dengan cara difusi, osmosis dan transpor aktif.

Sebagai seorang akademis biologi yang sangat erat dengan dunia

tumbuhan khususnya hubungan tumbuhan dengan air serta beberapa transport

2

yg dilakukan, adanya hubungan tersubut di perlukan pemahaman untuk

mengerti materi tersebut. Sehingga perlunya dibahas dalam makalah ini.

1.2 Topik Bahasan

Dalam pembahasan ini pemakalah membahas tentang hubungan

antara tumbuhan dan air, yang nantinya mampu membantu pembaca untuk

mengetahui lebih dalam tentang sifat dan pentingnya air bagi tumbuhan,

membedakan sifat dan pentingnya air bagi tumbuhan, membedakan proses

plasmolisis pada tumbuhan, dan membedakan potensial air, potensial osmosis,

dan potensial tekanan.

1.3 Tujuan

Makalah ini bertujuan untuk membahas tentang hubungan antar

tumbuhan dan air serta membedakan sifat dan pentingnya air bagi tumbuhan,

membedakan proses plasmolisis pada tumbuhan, dan membedakan potensial

air, potensial osmosis, dan potensial tekanan.

3

BAB II

PEMBAHASAN

Air (rumus kimia: H2O) adalah benda tak berwarna, tak berbau dan tak

berasa yang diperlukan oleh semua kehidupan di bumi agar mereka dapat bertahan

hidup. Air merupakan jaringan kimia yang berada dalam bentukcair pada tekanan

biasa dan pada suhu kamar. Sekitar 3/4 dari permukaan bumi diliputi air.

Rumus kimia bagi air adalah H2O, yang berarti setiap molekul air

mengandung dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Hubungan terjadi

antara elektron-elektron yang membentuk bagian luar atom dan merupakan mata

rantai kuat yang dinamakan ikatan kovalen.

Molekul air dapat diuraikan kepada unsur dasar dengan mengalirkan

aruslistrik melaluinya. Proses ini yang dikenali sebagai elektrolisis menguraikan

dua atom hidrogen menerima elektron dan membentuk gas

h2 pada katodasementara empat ion oh- bergabung dan membentuk gas

O2 (oksigen) padaanoda. Gas-gas ini membentuk buih dan bisa dikumpulkan.

Air juga merupakan bahan pelarut paling universal. Ini

disebabkan molekulair terdiri dari dua atom hidrogen bergabung dengan satu atom

oksigen pada sudut 105 derajat antara keduanya. Struktur ini menjadikan molekul

air mempunyai muatan positif di sebelah atom hidrogen dan negatif di sebelah

atom oksigen. Oleh karena itu, molekul air adalah dwikutub.

a. Peranan air bagi tumbuhan

4

Fungsi air yang paling penting di dalam kehidupan dijumpai pada

reaksi - reaksi biokimia dalam protoplasma yang dikontrol oleh ensim.

Komponen - komponen reaktif dalam rangkaian reaksi metabolisme.

semuanya ada dalam keadaan terlarut dalam air.

Molekul air juga dapat berinteraksi secara langsung sebagai

komponen reaktif dalam proses metabolisme di dalam sel, seperti

fotosintesis, perombakan asam lemak pada biji. Secara lebih rinci fungsi

air bagi tumbuhan dapat diuraikan seperti berikut ini :

1.  Penyusun utama protoplasma. Molekul - molekul makro dalam

protoplasma seperti protein, karbohidrat, pektin dan lain - lain

membentuk struktur yang unik berasosiasi dengan molekul air dalam

bentuk koloid.

2. Menjadi pelarut bagi zat hara yang diperlukan tumbuhan.

3. Menjadi alat transpor untuk memindahkan zat hara. Bahan yang

diangkut dapat berupa bahan mineral dari dalam tanah, bahan - bahan

organic hasil fotosintesa, dan olahan sel lainya.

4. Menjadi medium berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia. Kita tahu

terkadang proses reaksi terjadi dalam bentuk larutan dan air adalah

pelarut yang sangat baik.

5. Menjadi bahan dasar untuk reaksi - reaksi biokimia. Seperti pada

fotosintesis,tanpa adanya air yang berperan sebagai donor elektron.

fotosintesis tidak dapat berlangsung.

6. Sebagai sistem hidrolik. Air dapat memberikan tekanan hidrolik pada

sel seliingga menimbulkan turgor pada dinding sel tumbuhan.

memberikan kekuatan mekanik pada jaringan -jaringan yang tidak

memiliki sokongan struktur (zat kayu) pada dinding selnya,

b. Sifat sifat air yang berhubungan dengan tumbuhan

Air memiliki sifat-sifat fisika yang penting bagi kehidpan

tumbuhan maupun semua organisme hidup, sifat-sifat tersebut antara lain:

5

1. Air dapat menyerap sejumlah besar energi tanpa banyak menaikkan suhu,

sehingga tubuh organisme menjadi lebih stabil dan metabolismenya akan

stabil pula.

2. Air mempunyai titik densitas maksimum pada 4oc. Hal ini yang

menyebabkan kenapa air jarang membeku di dalam lautan atau danau .

Sehingga, organisme dapat hidup di dalamnya.

3. Molekul air mempunyai kemampuan untuk berikatan dengan molekul lain

( adhesi, sedangkan kemampuan molekul tersebut untuk saling berikatan,

disebut kohesi. Hal ini sangat membantu dalam proses pengangkutan air di

dalam tubuh tumbuhan.

4. Air memiliki panas penguapan ( heats of vaporization ). Cukup tinggi,

sekitar 540 cal gm-1. Angka tersebut sangat membantu dalam pemeliharaan

temperature organisme.

5. Air  tegangan muka sangat tinggi. Sehingga air ini boleh naik didalam

suatu kapiler sampai ketinggian sekitar 120cm, dan sangat  bermanfaat

bagi tumbuhan, dimana memungkinkan air untuk pindah atau bergerak

secara ekstensif  antar ruang partikel dan dalam  dinding sel tumbuhan.

6. Air mempunyai kemampuan yang tinggi untuk mentransmisikan cahaya,

sehingga membantu tumbuhan di dalam fotosintesis terutama pada

tumbuhan yang berada di dalam air. Selain itu dapat memampukan cahaya

untuk menembus dan menjangkau jaringan daun-daun yang lebih dalam.

7. Air berbentuk cair dalam suhu kamar, sehingga kehadiran air yang cair

pada suhu kamar dan tidak bersifat toksik merupakan sifat air yang

penting bagi kehidupan, selain itu air tidak dapat dimampatkan.

8. Air memiliki viskositas yang rendah, sehingga dapat dengan mudah

mengalir. Hal ini sangat penting bagi kehidupan, karena dengan demikian

air dengan mudah berpindah di dalam tubuh.

9. semua sifat fisika air di atas membuat air merupakan suatu medium ideal

untuk pelaksanaan berbagai proses hidup

6

2.1. Membedakan berbagai macam difusi dalam tumbuhan

Difusi merupakan peristiwa mengalirnya atau berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah (Kustiyah, 2007).

Peristiwa difusi pada tumbuhan sangat penting untuk keseimbangan hidup tumbuhan. Pengambilan air dan garam mineral oleh tumbuhan dari dalam tanah, salah satunya melalui proses difusi. Difusi zat dari dalam tanah ke dalam tubuh tumbuhan disebabkan oleh konsentrasi garam mineral di tanah lebih tinggi daripada di dalam sel.

Proses difusi pertama kali diteliti oleh A.Fick. Pada hukum pertama Fick dimunculkan sebuah persamaan pada tahun 1855 yakni:

7

Persamaan ini menghaslkan banyaknya material yang melewati sebuah unit per unit waktu (contohnya saja mol m-2 s-1 ). D adalah koefisien difusi, angka konstan yang merupakan sebuah fungsi dari molekul yang terdifusi dan mediumnya yang dilewatinya. A dan l adalah cross sectional area dan pangjangnya jalur difusi. Selanjutnya adalah delta C yang mewakili perbedaan konsentrasi antara dua daerah yang dikenal dengan gradient konsentrasi. Gradient inilah yang mendorong terjadinya difusi. (Hopkins,2008)

Difusi terbagi menjadi dua macam yakni difusi sederhana dan difusi terfasilitasi.

1. Difusi sederhana

Difusi sederhana (simple diffusion), adalah gerakan acak yang menyebabkan suatu sistem terdorong untuk membentuk kondisi yang seragam. Jika terdapat perbedaan konsentrasi suatu molekul di dalam dan di luar membran, maka molekul tersebut akan terdorong melewati membran untuk mencapai kesetimbangan sehingga konsentrasi di dalam dan di luar membran menjadi seragam. Difusi akan berlangsung dari daerah yang memiliki konsentrasi tinggi ke daerah yang memiliki konsentrasi rendah.

Contohnya adalah gas CO2 di udara masuk ke dalam tubuh tumbuhan karena konsentrasi CO2 di udara lebih tinggi daripada di dalam sel tumbuhan. Sebaliknya, O2 dapat berdifusi keluar tubuh tumbuhan jika konsentrasi O2 dalam tubuh tumbuhan lebih tinggi akibat adanya fotosintesis dalam sel (Loveless, 1991)..

2. Difusi terfasilitasi

Difusi terfasilitasi (facilitated diffusion) adalah suatu proses difusi larutan atau molekul melewati membran yang difasilitasi oleh protein pembawa (protein carrier). Difusi terfasilitasi dapat dibedakan berdasarkan jenis protein pembawanya, yaitu protein pembawa yang berbentuk pori, dan protein pembawa yang berbentuk molekul pembawa.

8

Contohnya adalah pengangkutan zat hara yang membutuhkan protein carier yang membuat zat tersebut dapat masuk ke dalam sel.

Dalam hal ini, dapat diketahui bahwa tidak semua zat yang terdifusi ke dalam tubuh tumbuhan dapat melalui membrane sel tumbuhan dengan mudah. Beberapa zat harus melewati membrane sel dengan bantuan protein carrier.

2.3 Menjelaskan proses plasmolisis pada tumbuhan

Keadaan cairan pada sel tumbuhan akan terus menerus berubah seiring

dengan kemampuan sel yang menyesuaikan diri pada perubahan cairan ekstrasel

maupun perubahan keadaan metabolik. Plasmolisis dimulai ketika cairan ekstrasel

mendominasi volume sel. Pada awal-awal plasmolisis, protoplas belum mendesak

dinding sel ataupun memecahnya. Akibatnya, tekanan turgor (P) masih nol dan

potensial air di dalam sel adalah sama dengan potensial osmotik nya (S). Ketika

sel dimasukkan ke dalam larutan hipotonik seperti air murni (= 0), air akan masuk

ke dalam sel, bersamaan dengan berkurangnya air di lingkungan ekstrasel. Hal ini

menyebabkan isi vakuola menjadi encer. (bersamaan dengan meningkatnya

potensial osmotik) dan membesarnya tekanan turgor. Masuknya air ke dalam sel

akan berhenti ketika potensial osmotik sel diimbangi dengan tekanan turgor dan

potensial air pada sel juga nol. Ketika sel dimasukkan kedalam larutan hipertonik,

yang memiliki potensial osmotik lebih rendah dari sel, menyebabkan cairan

didalam sel dan juga tekanan turgor menjadi berkurang. Kemudian protoplast

akan mengerut menjauhi dari dinding sel, kondisi ini dikenal sebagai plasmolisis.

Peristiwa plasmolisis dan pengerutan adalah sama, tetapi ada beberapa

perbedaan penting. Plasmolisis dapat dipelajari di laboratorium hanya dengan

memasukkan jaringan ke larutan hipertonik dan mengamati perubahan volume

9

protoplas di bawah mikroskop. Saat plasmolisis berlangsung, Volume protoplas

semakin berkurang, dan protoplas akan menarik diri dari dinding sel. Ruang

kosong antara permukaan luar protoplas (membran plasma) dan dinding sel akan

terisi dengan larutan eksternal yang akan menembus dinding sel. Oleh karena itu,

plasmolisis akan selalu menaikkan tekanan pada protoplast. Plasmolisis biasanya

terjadi di laboratorium tanpa adanya cairan hipertonik maupun lingkungan

salinitas yang ekstrim yang jarang terjadi di alam. Di sisi lain, pengerutan adalah

respon hilangnya air ke udara dalam kondisi alami. Karena tekanan permukaan

yang ekstrim, air di pori-pori dinding sel menolak masuknya udara dan protoplas

yang mengkerut akan tetap bersentuhan dengan dinding sel . Hal ini

mengakibatkan dinding sel juga mengkerut ke dalam.

2.4 Membedakan potensial air, potensial osmosis, dan potensial tekanan.

a. Potensial air

Potensial kimia air atau potensial air (PA) adala energy ang

dimiliki air untuk bergerak dan melakukan suatu reaksi. Potensial air (Ψ)

adalah energi bebas per mol air, satuannya adalah atm, bar dan pa.

potensial air dipengaruhi oleh potensial osmotic (Ψs), potensial tekanan

(Ψp) dan potensial matrik (Ψm). Potensial air bergerak dari potensial tinggi

ke potensial yang lebih rendah. Nilai potensial air dari air murni adalah 0

mpa (mega pascal). Penurunan potensial air mempengaruhi osmosis dan

pergerakan air dari tanah ke akar dan dari akar ke daerah yang sedang

tumbuh.

b. Potensial solute

Potensial solute atau potensial osmotic adalah penurunan energi

bebas air dalam suatu larutan karena interaksi air dengan solut, dibanding

dengan air murni. Potensi air murni adalah 0 bar, sedangkan Larutan

mempunyai potensial air < 0 atau negative. Larutan di tempat terbuka

mempunyai Ψp = 0, sehingga Ψ = Ψs dimana :

10

• Ψs = - m i R T TO = M R T

• m = molalitas i = derajat ionisasi

R = tetapan gas = 22,7/273 bar

T = suhu K = 0C + 2730

Faktor-faktor yang memengaruhi potensial solute(Ψs) adalah

Molallitas (konsentrasi), semakin tinggi molalitas potensial solute (Ψs)

semakin rendah ; Derajat ionisasi, semakin tinggi derajat ionisasi

potensial solute (Ψs) semakin rendah ; Derajat hidrasi, ketika solut mudah

mengikat air maka potensial solute (Ψs) akan rendah ; Suhu, semakin

tinggi suhunya maka potensial solute( Ψs) makin rendah.

Contoh Mengukur potensial solute dalam Jaringan berwarna, misal

daun Rhoediscolor dimasukkan larutan dengan konsentrasi berbeda,

potensial solut jaringan sama dengan potensial solut larutan yang

menyebabkan 50% jaringan mengalami plasmolisis.

c. Potensial Tekanan

Potensial tekanan timbul karena adanya tambahan tekanan dan

sama dengan tekanan nyata di bagian sistem tertentu; dan potensial

osmotik (disebut juga potensial linarut) terjadi karena adanya unsur

terlarut. Lambang yang tepat untuk potensial tekanan adalah huruf Yunani

psi Ψp, tapi P dapat juga digunakan. Lambang untuk potensial osmotik

atau potensial linarut adalah Ψs. Perkembangan tekanan osmosis itu

bukanlah milik larutan semata, tetapi milik seluruh sistem yang terdiri dari

larutan, selaput (membran), dan bahan terlarut. Sifat larutan yang diukur

dengan tekanan osmosis itu disebut potensial osmosis (PO) dan alat untuk

mengukur besarnya tekanan osmosis disebut osmometer.

Dalam kehidupan tumbuhan potensial tekanan dapat timbul dalam

bentuk tekanan turgor. Nilai potensial tekanan dapat positif, nol, atau

negatif. Dalam proses osmosis di samping komponen potensial air (PA)

11

dan potensial tekanan (PT), masih ada komponen lain yaitu potensial

osmotik (PO).

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Hubungan antara air dan tumbuhan sangat erat. Beberapa hubungan

sifat air yang mendukung dengan pentingnya bagi tumbuhan antara lain titik

didih air  jauh lebih tinggi dibanding jenis cairan yang lain dan merupakan

cairan yang paling umum, air mempunyai titik densitas maksimum pada 4oc,

molekul air mempunyai kemampuan untuk berikatan dengan molekul lain, air

memiliki panas penguapan, air  tegangan muka sangat tinggi, air berbentuk

cair dalam suhu kamar, air memiliki viskositas yang rendah. I Sedangkan

pentingnya air bagi tumbuhan yaitu penyusun utama sitoplasma, pelarut zat

hara, menjadi bahan dasar untuk reaksi - reaksi biokimia, menjadi sitem

hidrolik dan transport.

Zat-zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan dapat masuk ke dalam tubuh

tumbuhan dengan proses difusi. Difusi sendiri memiliki faktor utama berupa

perbedaan gradien. Potensial air dipengaruhi potensial tekanan dan potensial

osmotic.

Ketika sel dimasukkan kedalam larutan hipertonik, yang memiliki

potensial osmotik lebih rendah dari sel, menyebabkan cairan didalam sel dan

juga tekanan turgor menjadi berkurang. Kemudian protoplast akan mengerut

menjauhi dari dinding sel, kondisi ini dikenal sebagai plasmolisis.

12

Potensial tekanan timbul karena adanya tambahan tekanan dan sama

dengan tekanan nyata di bagian sistem tertentu; dan potensial osmotik (disebut

juga potensial linarut) terjadi karena adanya unsur terlarut.

DAFTAR PUSTAKA

Arliana, 2015. Hubungan Tumbuhan Dengan Air.

(http://www.tanjungpalas.com/2015/07/hubungan-antara-tumbuhan-

dengan-air.html). Diakses tanggal 25 Agustus 2015

Hopkins, W. G. 2009. Introduction to Plant Physiology. 4th. New York:

John Wiley & Sons, Inc.

Loveless, A.R. 1991. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik I. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta.

Kustiyah, 2007, Miskonsepsi Difusi dan Osmosis Pada Siswa MAN Model Palangkaraya, Jurnal Ilmiah Guru Kanderang Tingang, Vol. 1, No. 1, Hal: 24-37.

13

14