Lecture 3 – Tatap Muka 4

22/26 Maret 2010
Lecture 3 – Tatap Muka 4
Struktur dan Fungsi Tumbuhan I
A. Struktur, Pertumbuhan dan Perkembangan
B. Transport Tumbuhan
Kompetensi:
1. Mahasiswa mampu mendeskripsikan struktur makro tumbuhan
2. Mahasiswa mampu mendeskripsikan struktur mikro tumbuhan
3. Mahasiswa mampu menyusun daftar nutrisi tanaman
4. Mahasiswa mampu membedakan sistem transport pada tumbuhan
A. Struktur, Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
Konsep kunci 1. Tubuh tanaman memiliki hirarki organ, jaringan, dan sel
Sebagaimana hewan, tumbuhan memiliki organ yang tersusun atas jaringan yang
berbeda-beda, yang juga terususun atas sel dengan berbagai bentuk. Jaringan adalah
kelompok sel yang memiliki fungsi yang sama atau struktur yang sama atau keduanya.
Organ tersusun atas beberapa jenis jaringan yang secara bersamaan melakukan fungsi
tertentu. Bahasan hirarki tumbuhan akan dimulai dari organ karena organ merupakan
struktur tanaman yang paling mudah dilihat.
Tiga Organ Dasar Tumbuhan
Morfologi dasar dari tumbuhan vaskuler merefleksikan sejarah evolusinya
sebagaimana terlihat dari cara hidup tumbuhan yang menempati daratan dan
mendapatkan resources dari atas tanah dan dalam tanah. Tumbuhan mengabsorbsi air dan
mineral dari dalam tanah, sedangkan cahaya dan CO2 didapatkan dari atas permukaan
tanah. Kemampuan tumbuhan di dalam memperoleh resources yang dibutuhkan berawal
dari evolusi tiga organ dasar yaitu akar, batang dan daun. Organ-organ tersebut
membentuk sistem perakaran dan sistem batang (terdiri dari batang dan daun) (Figure
35.2). Hampir seluruh tumbuhan angiosperma dan tumbuhan vaskuler lain
menggantungkan kehidupannya pada sistem tersebut. Akar pada umumnya merupakan
organ tumbuhan yang non-fotosintetik dan akan kekurangan makanan jika tidak disuplai
dari produk fotosintesis. Karbohidrat yang dihasilkan melalui fotosintesis diimport oleh
akar melalui sistem batang. Sebaliknya sistem batang bergantung pada air dan mineral
yang diabsorbsi oleh akar.
Akar
Akar merupakan organ multiseluler yang memperkuat tegaknya tumbuhan
vaskuler dalam tanah, mengabsorbsi mineral dan air, dan sering kali menjadi tempat
penyimpanan karbohidrat. Sebagian besar tumbuah eudicot dan gymnosperma memiliki
sistem akar tunggang (taproot system) yang berkembang dari akar embrio. Pada sebagian
angiosperma, agar tunggang menjadi tempat penyimpanan gula dan pati yang akan
digunakan kembali oleh tumbuhan selama produksi bunga dan buah. Sistem akar
tunggang pada umumnya memiliki penetrasi yang dalam sehingga beradaptasi dengan
baik di dalam tanah yan memiliki air tanah yang jauh dari pernukaan.
Pada tumbuhan vaskuler tak berbiji dan sebagian besar monokotil seperti rumput,
akar embrio mati. Akar umumnya tumbuh dari batang dan setiap akar memiliki
percabangan sehingga membentuk sistem akar serabut. Sistem perakaran serabut
umumnya tidak memiliki penetrasi tanah yang dalam sehingga beradaptasi dengan baik
pada tanah dangkal dan area yang memiliki curah hujan ringan. Sebagian besar rumput
memiliki perakaran yang dangkal.
Absorbsi air dan mineral utamanya terjadi pada ujung akar, dimana rambutrambut akar yang terdapat pada ujung akar mampu menambah luas permukaan akar
(Figure 35.3). Rambut akar berumur pendek dan secara kontinyu diperbarui. Rambut akar
adalah perpanjangan dari epidermis akar dan berbentuk tabung (bukan multiseluler).
Batang
Batang adalah organ yang tersusun atas nodus (tempat melekatnya daun) dan
internodus (segmen diantara nodus). Pada sudut tyang dibentuk oleh batang dan daun
terdapat kuncup axilar yang mampu membentuk batang. Perpanjangna batang yang masih
muda terkonsentreasi pada ujung atas batang yang tersusun atas kuncup apikal yang
tersusun atas daun, nodus dan internodus kompak yang sedang berkembang. Beberapa
jenis tanaman memiliki batang yang mempunyai fungsi tambahan sebagai penyimpan
cadangan makanan dan reproduksi aseksual. Batang dapat termodifikasi menjadi
rhizoma, umbi (bulb and tuber), dan stolon yang seringkali disalah artikan sebagai
modifikasi akar.
Daun
Daun merupakan organ fotosintetik pada sebagian besar tumbuhan, walaupun
batang yang berwarna hijau juga mampu melakukan fotosintesis. Daun memiliki variasi
bentuk yang sangat banyak namun pada umumnya daun memiliki lembar yang tipis dan
memiliki petiola yang menghubungkan daun dan batang pada nodus. Rumput dan
monokotil yang lain tidak memiliki petiola, sebagi gantinya dasar daun membentuk
lembaran yang membungkus batang. Beberapa spesies tumbuhan memiliki daun yang
terdaptasi sehingga mampu melakukan fungsi tambahan seperti perlindungan,
penyimpanan, dan reproduksi.
Jaringan Dermal, Jaringan Vaskuler, dan Jaringan Dasar
Tiap-tiap organ tanaman memiliki jaringan dermal, jaringan vaskuler dan jaringan
dasar. Masing-masing jaringan membentuk sistem jaringan yaitu unit fungsional yang
menghubungkan seluruh organ tumbuhan. Walaupun tia-tiap sistem jaringan
berkesinambungan pada tubuh tanaman, namun sifat-sifat khusus jaringan dan hubungan
spasial antara satu jaringan dan lainnya bervariasi pada organ-organ yang berlainan
(Figure 35.8).
Sistem jaringan dermal merupakan lapisan pelindung terluar dari tumbuhan.
Seperti kulit pada manusia, sistem jaringan dermal membentuk lini pertama pertahanan
terhadap kerusakan fisik dan pathogen. Pada tumbuhan tak berkayu, jaringan tersebut
pada umumnya memiliki satu lapis sel yang disebut epidermis. Pada daun dan batang
pada umumnya, terdapat kutikula yaitu lapisan lilin pada permukaan epidermis yang
membantu mencegah kehilangan air. Pada tumbuhan berkayu, jaringan protektif ini
disebut periderm yang menggantikan epidermis pada bagian batang dan akar yang sudah
tua. Selain melindungi tumbuhan dari penyakit dan kehilangan air, epidrmis memiliki
karakter khusus di dalam tiap-tiap organ. Sebagai contoh, akar tumbuhan merupakan
ekstensi dari sel epidermis yang terletak didekat ujung akar. Trichoma (struktur
berbentuk seperti rambut pada epidermis batang) mampu membantu mengurangi
kehilangan air dan merefleksikan ekses cahaya pada tumbuhan. Trichoma juga berfungsi
sebagai pertahanan melawan insekta dengan cara membentuk barier atau dengan
mensekresi cairan lengket dan komponen toksin. Sebagai contoh, trichoma pada daun
aromatikseperti tanaman mint mensekresi minyak yang melindungi tanaman dari
herbivora dan penyakit.
Sistem jaringan vaskuler melakukan transport material jarak jauh antara sistem
perakaran dan sistem batang. Jaringan vaskuler terdiri atas dua tipe yaitu xilem dan
floem. Xilem mengangkut air dan mineral terlarut dari akar menuju batang. Floem
mengangkut hasil fotosintesis dari tempat pembuatannya (pada umumnya di daun)
menuju tempat yang dibutuhkan (umumnya akar dan tempat pertumbuhan seperti daun
dan buah yang sedang berkembang). Jaringan vaskuler dari akar atau batang secara
kolektif disebut stele. Tataletak dari stele bervariasi tergantung dari spesies tumbuhan dan
organ tumbuhan. Sebagai contoh pada angiosperma, stele akar merupakan xilem dan
floem yang berbentuk silinder vaskuler solid yang terletak di pusat sedangkan stele pada
batang dan daun tersusun atas vasculer bundle (kelompok vaskuler) untaian terpisah yang
masing-masing tersusun atas xilem dan floem. Baik xilem amupun floem tersusun atas
bermacam-macam tipe jaringan termasuk sel-sel yang terspesialisasi untuk transport dan
support.
Jaringan yang tidak termasuk dalam jaringan dermal ataupun jaringan vaskuler
merupakan bagian dari sistem jaringan dasar. Jaringan dasar yang merupakan bagian
internal jaringan vaskuler dikenal dengan istilah pith, sedangkan jaringan dasar yang
merupakan bagian eksternal dari jaringan vaskuler disebut cortex. Namun demikian,
jaringan dasar bukanlah sekedar jaringan pengisi tetapi memiliki berbagai sel yang
terspesialisasi yang fungsional seperti sebagai sel penyimpan, fotosintesis, dan sel
pendukung.
Tipe Umum Sel Tumbuhan
Sebagaimana organisme multiseluler, tumbuhan dicirikan dengan diferensiasi sel
(spesiali sel dalam struktur dan fungsi). Diferensiasi sel dapat mengubah sitoplasma,
organel dan dinding sel. Figure 35.10 menyajikan tipe-tipe utama sel tumbuhan: sel
parenkhim, sel kolenkhim, sel schlerenkhim, sel pengankut air pada xilem, dan sel
pengangkut gula pada floem.
Konsep kunci 2: Meristem menghasilkan sel untuk pembentukan organ baru
Tumbuh-tumbuhan mampu melakukan pertumbuhan tak terbatas karena
tumbuhan memiliki jaringan embrionik yang disebut meristem. Terdapat dua tipe utama
meristem yaitu meristem apikal dan meristem lateral (Figure 35.11). Meristem apikal
terletak pada ujung akar dan ujung batang serta pada kuncup axilar batang. Meristem
apikal membentuk sel-sel yang memberikan kemampuan tanaman untuk tumbuh
memanjang (proses yang dikenal sebagai pertumbuhan primer). Pertumbuhan primer
menyebabkan akar menjadi panjang dan menyebar ke seluruh bagian tanah sedangkan
pada batang pertumbuhan primer mampu meningkatkan ekspose terhadap sinar matahari.
Pada tanaman tak berkayu, pertumbuhan primer menghasilkan keseluruhan atau hampir
keseluruhan tubuh tanaman. Tumbuhan berkayu mampu melakukan pertumbuhan
berlapis dan melebar pada bagian akar dan batang yang sudah tidak melakukan
pertumbuhan primer (pertumbuhan memanjang). Pertumbuhan ini disebut pertumbuhan
sekunder yang disebabkan oleh aktifitas meristem lateral yang disebut kambium
vaskuler dan kambium cork. Kambium vaskuler menambah lapisan-lapisan jaringan
vaskuler yang disebut xilem sekunder (kayu) dan floem sekunder. Kambium cork
menggantikan epidermis dan memiliki periderm yang tebal dan kuat.
Sel-sel dalam meristem melakukan pembelahan yang cukup sering sehingga
mengakibatkan penambahan sel. Sebagian dari sel-sel yang baru dibentuk tetap berada di
dalam meristem dan menghasilkan lebih banyak sel sedangkan sebagian lainnya
melakukan diferensiasi dan tergabung dalam jaringan dan organ pada tanaman yang
sedang tumbuh.
Pertumbuhan Primer Akar
Ujung akar ditutupi oleh tudung akar yang berfungsi melindungi akar dari tanah
yang bersifat abrasif. Tudung akar juga mensekresi lendir polisakarida yang berfungsi
sebagai lubricance. Pertumbuhan terjadi tepat di belakang tudung akar dalam tiga zona
yaitu zona pembelahan sel, zona elongasi dan zona diferensiasi (Figure 35.15).
Zona pembelahan sel meliputi meristem apikan akar dan turunannya. Sel-sel baru
dan tudung akar dihasilkan dari zona ini. Pada zona elongasi sel-sel memanjang (kadangkadang mencapai 10 kali pajang awal sel). Pemanjangan sel pada zona ini mendorong
ujung akar memasuki bagian tanah yang lebih dalam. Pada zona diferensiasi, sel-sel
menyempurnakan diferensiasinya dan menjadi sel yang memiliki tipe yang berbeda.
Pertumbuhan primer akar juga menghasilkan epidermis, jaringan dasar dan
jaringan vaskuler. Figure 35.14 menunjukkan penampang melintang tiga sistem jaringan
primer dari eudikotil dan monokotil muda. Pada sebagian besar akar, stele-nya berbentuk
silinder tersusun atas xilem dan floem yang padat (Figure 35.14a). Pada akar eudikotil,
xilem memiliki penakpakan seperti bintang dan floem menempati celah diantaranya.
Pada akar monokotil, jaringan vaskuler tersusun atas pusat inti sel-sel parenkhim yang
dikelilingi oleh cincin xilem dan cincin floem (Figure 35.14b). Lokasi di pusat-nya sering
kali disebut pith, namun jangan dibingungkan oleh pith batang yang berupa jaringan
dasar.
Jaringan dasar dari akar sebagian besar tersusun atas sel-sel parenkhim yang
memenuhi kortex. Sel-sel pada jaringan dasar menyimpan karbohidrat dan membran
plasmanya mengabsorbsi air dan mineral dari tanah. Lapisan terdalam dari kortek disebut
endodermis (berbentuk silinder dengan ketebalan satu sel yang membentuk batas dengan
silinder vaskuler.
Akar lateral terbentuk dari perisikel yaitu lapisan terluar silinder vaskuler. Akar
lateral mendorong kortex dan epidermis (figure 35.15). Akar lateral tidak akan terbentuk
dari permukaan akar karena sistem vaskulernya harus bersambung dengan silinder
vaskuler yang terletak di tengah akar yang sudah terbentuk.
Pertumbuhan Primer Batang
Meristem apikal batang adalah masa dari sel yang membelah pada ujung batang;
dan masa ini berbentuk seperti kubah (Figure 35.16). Daun berkembang dari primordia
daun. Kuncup axilar berkembang dari sel-sel meristem pada dasar primordia daun.
Pertumbuhan Sekunder
Kambium Vaskuler dan Jaringan Vaskuler Sekunder
Pertumbuhan primer dan sekunder berlangsung secara simultan. Pertumbuhan
primer menghasilkan daun, perpanjangan batang dan akar sedangkan pertumbuhan
sekunder menghasilkan penebalan batang dan akar pada bagian yang sudah tua dimana
pertumbuhan primer sudah berhenti pada bagian tersebut. Figure 35.19 menyajikan
pertumbuhan batang berkayu.
Kambium vaskuler berbentuk silinder yang tersusun atas sel-sel meristem yang
umumnya hanya memiliki ketebalan satu sel. Kambium vaskuler memperbesar keliling
batang dan juga membentuk lapisan-lapisan xilem sekunder pada bagian interior dan
floem sekunder pada bagian eksterior (Figure 35.20). Pada pohon berkayu yang sudah
berumur, lapisan tertua dari xilem sekundernya tidak lagi mentransport air dan mineral.
Lapisan-lapisan tersebut dikenal sebagai heartwood karena letaknya yang berada di
tengah (Figure 35.22). Lapisan xilem sekunder yang terbentuk lebih baru, masih
berfungsi sebagai transport mineral dan air (sap) dan disebut sapwood.
Kambium Cork dan Produksi Periderm
Pada tingkat awal pertumbuhan sekunder, epidermis terdorong keluar sehingga
terpisah-pisah, kering dan terkelupas dari akar maupun batang. Epidermis kemudian
digantikan oleh dua macam jaringan yang dihasilkan oleh kambium cork (yaitu sebuah
silinder yang tersusun atas sel-sel yang membelah dan terbentuk dari lapisan terlusr
korteks batang dan dilapisan terluar dari perisikel pada akar).
B. Transport Tumbuhan
Konsep kunci: Transport terjadi melalui difusi atau transport aktif untuk jarak pendek dan
aliran masa untuk jarak jauh
Difusi dan Transport Aktif Zat terlarut
Ingatlah bahwa zat terlarut cenderung berdifusi menuju gradien elektrokimia yang
lebih rendah. Difusi melewati membran disebut sebagai transport pasif karena terjadi
tanpa menggunakan energi yang dihasilkan melalui metabolisme. Transport aktif adalah
pemompaan zat terlarut melewati membran melawan gradien elektrokimianya. Disebut
aktif karena menggunakan energi (ATP) untuk memindahkan zat terlarut.
Sebagian besar zat terlarut tidak mampu berdifusi melewati membran fosfolipid
bilayer secara langsung. Zat terlarut harus melewati protein transport yang tertanam
dalam membran. Protein transport yang terlibat dalam transport aktif membutuhkan
energi agar berfungsi sedangkan protein transport yang terlibat dalam transport pasif
tidak membutuhkan energi.
Pada transport aktif sel tumbuhan, protein transport yang paling penting adalah
pompa proton yang menggunakan energi dari ATP untuk memompa proton (H+) keluar
dari sel. Perpindahan tersebut menghasilkan gradien proton dengan konsentrasi H+ lebih
tinggi di luar sel dari pada di dalam sel (Figure 36.6). Gradien H+ tersebut merupakan
energi potensial dan aliran dari H+ kembali ke dalam sel dapat digunakan untuk
melakukan kerja. Gradien H+ ini merupakan salah satu mekanisme yang digunakan untuk
menjalankan transport aktif berbagai zat terlarut. Difusi air melalui membran disebut
osmosis.
Tiga jalur utama Transport
Transport di dalam tumbuhan juga diatur oleh struktur kompartemen sel (Figure
36.11a). Dinding sel memiliki jejaring polisakarida yang dapat dilalui oleh mineral.
Karena setiap sel tanaman dipisahkan oleh dinding sel, ion-ion dapat berdifusi melewati
jaringan dengan apoplast (Figure 36.11b)., yaitu suatu continuum (jalur) yang dibentuk
oleh dinding sel, dan ruang extraseluler. Namun demikian yang secara langsung
mengendalikan lalu lintas molekul keluar masuk protoplasma adalah membran plasma.
Sitosol didalam sel juga mampu membentuk continuum yang secara kolektif disebut
sebagai simplast. Jalur sitoplasma yang disebut plasmodesmata menghubungkan
sitoplasma antar sel.
Struktur kompartemen sel tumbuhan membentuk tiga rute transport jarak pendek
di dalam jaringan atau organ tumbuhan yaitu rute apoplastik, rute simplastik, dan rute
antarmembran. Pada rute apoplastik, air dan zat terlarut bergerak sepanjang continuum
dinding sel dan ruang extraseluler. Pada rute simplastik, air dan zat terlarut bergerak
sepnjang continuum sitosol dalam jaringan tumbuhan. Pada rute antar membran air dan
zat terlarut bergerak keluar dri stu sel, melewati dinding sel, memasuki sel tetangga yang
akan memindahkan air dan mineral terlarut dengan cara yang sama. Air dan mineral
dapat menggunakan lebih dari satu rute.
Aliran Massa dalam Transport Jarak Jauh
Difusi dan transport aktif merupakan transport yang efisien untuk jarak dekat di
dalam sel atau antar sel. Untuk melakukan transportasi jarak jauh di dalam tubuh tanaman
difusi dan transport aktif menjadi sangat lambat fungsinya. Walaupun difusi dari satu sel
menuju sel yang lain berlangsung dalam hitungan detik, namun difusi yang berlangsung
dari akar menuju ujung pohon dewasa akan berlangsung selama puluhan tahun atau
bahkan lebih. Terdapat sistem transport jarak jauh yang terjadi melalui aliran massa
ytaitu berpindahnya larutan yang dikendalikan oleh tekanan.
Di dalam tracheida dan elemen vessel dari xilem, dan di dalam elemen sieve-tube
dari floem, air dan zat terlarut bergerak bersama-sama menuju arah yang oleh aliran
massa. Struktur dari xilem dan floem membantu terjadinya aliran massa. Tracheida dan
elemen vessel yang sudah tua adalh sel yang mati sehingga tidak memiliki sitoplasma dan
sitoplasma di dalam elemen sieve-tube hampir tidak memiliki organel. Aliran massa ini
juga didukung oleh perforasi yang terdapat ujung elemen vessel dan pori-pori pada
elemen sieve-tube.
Konsep kunci 2: Air dan mineral dialirkan dari akar menuju batang
Absorbsi air dan mineral oleh sel akar:
Absorbsi air dan mineral dilakukan oleh ujung akar. Rambut akar mengabsorbsi
larutan dari tanah, dan mengalir melewati sel epidermis dan masuk secara bebas
sepanjang dinding sel dan ruang extraseluler menuju korteks akar.
Transport air dan mineral ke dalam xilem:
air dan mineral yang telah melewati korteks akar tidak dapat ditransport menuju
ke bagian tumbuhan yang lain hingga air dan mineral memasuki xilem. Endodermis
yang merupakan lapisan sel terdalam pada korteks akar mengelilingi stelke dan berfungsi
sebagai checkpoint dari korteks menuju jaringan vaskuler (Figure 36.12). Mineral yang
mencapai endodermis melalui apoplast akan melewati casparian strip yaitu suatu sabuk
yang terbentuk dari suberin (materi mengandung lilin yang tidak tertembus air dan
mineral terlarut. Sabuk Casparian memaksa air dan mineral yang masuk melalui apoplast
untuk melalui plasma membran sel endodermis dan memmasuki stele melalui simplast.
Aliran masa dikendlikan oleh tekanan negatif dalam xilem:
Tekanan Akar (Mendorong Sap Xilem)
Pada malam hari, pada saat transpirasi (hilangnya uap air dari daun dan
permukaan lain dari tumbuhan) tidak terjadi, sel-sel tanaman terus memompa mineral
menuju xilem. Mineral yang terakumulasi menurunkan potensial air dalam stele. Air
yang mengalir dari korteks akar menghasilkan tekanan akar, suatu dorongan terhadap
sap xilem (sap adalah air dan mineral terlarut). Pada sebagaian besar tanaman tekanan
akar merupakan mekanisme minor mendorong naiknya sap xilem(hanya mampu
mendorong air dalam jarak beberapa meter saja). Tekanan positif ini terlalu lemah untuk
melawan gravitasi. Beberapa spesies tumbuhan bahkan tidak menghasilkan tekanan akar.
Mekanisme transpirasi-kohesi-tekanan (Menarik Sap Xilem)
Material dapat dipindahkan keatas bagian tumbuhan melalui tekanan positif dari
bawah maupun tekanan negatif dari atas. Pada topik ini akan dibahas bagaimana air
ditarik oleh tekanan negatif di dalam xilem.
Tarikan transpirasi
Stomata pada permukaan daun merupakan tempat masuknya CO2 menuju
mesofil yang dibutuhkan untuk fotosintesis. Ruang udara di dalam daun jenuh terhadap
uap air karena selalu berhubungan dengan dinding sel yang lembab. Pada umumnya
udara di luar daun lebih kering sehingga memiliki potensial air yang lebih kecildari pada
udara yang terdapat di dalam daun. Oleh karena itu, uap air yang berada dalam ruang
udara daun berdifusi dan keluar dari daun melalui stomata. Kehilangan uap air dari daun
melalui difusi dan evaporasi inilah yang disebut transpirasi.
Bagaimanakah kehilangan uap air dari daun dapat menjadi kekuatan yang mampu
menarik air ke atas? Potensi tekanan negatif yang menyebabkan air bergerak ke atas
melalui xilem berkembang dari permukaan dinding sel mesofil di dalam daun (Figure
36.14). Dinding sel berlaku sebagai jaringan kapiler yang sangat halus. Air menempel
pada mikrofibril selulosa dan komponen hidrofilik lainnya dari dinding sel. Pada saat air
berevaporasi dari lapisan air yang mengeliloingi dinding sel mesofil, interface
(perbatasan) antara udara dan air mulai cekung lebih jauh menuju dinding sel. Karena
tegangan permukaan air yang tinggi, maka lekukan dari perbatasan tersebut
menyebabkan tekanan pada air. Semakin banyak air yang berevaporasi dari dinding sel,
lekukan interface semakin besar dan tekanan dari air menjadi lebih negatif. Molekul air
yang berasal dari bagaian yang lebih kering dalam daun ditarik pada area ini untuk
mengurangi tekanan. Tekanan tarika ini ditransfer ke xilem karena tiap-tiap molekul air
secara kohesif berikatan dengan molekul air lainnya mnelalui ikatan hidrogen. Jadi,
tarikan transpirasi tergantung pada beberapa faktor: adesi, kohesi dan tekanan
permukaan.
Adesi dan kohesi
Adesi dan kohesi memfasilitasi transport jarak jauh melalui aliran masa (Figure
36.15). Kohesi pada molekul air karena adanya ikatan hidrogen memungkinkan
terjadinya penarikan sap xilem dari bagian atas tumbuhan tanpa memecah molekul air.
Molekul air yang keluar dari xilem di dalam daun menarik molekul air lain yang berada
di sekitarnya, dan hal ini bersambung molekul demi molekul hingga ke seluruh air yang
ada dalam xilem. Sementara itu adesi yang kuat dari molekul air terhadap dinding sel
hidrofilik dari xilem membantu melawan gravitasi.
Konsep kunci 3: Gula ditransportasikan dari daun menuju tempat yang membutuhkan dan
tempat penyimpanan
Pada tumbuhan angiosperma, sel-sel khusus yang melakukan translokasi
(transport produk fotosintesis) adalah elemen sieve-tube yang secara bersambung
membentuk sieve tube (Figure 35.10).
Floem sap yang berujud larutan mengalir melalui sieve tube memiliki komponen
yang berbeda dari sap xilem. Zat terlarut yang paling banyak adalah gula seperti sucrose
(konsentrasi mencapai 30%), juga mengandung asam amino, hormon dan mineral.
Berbeda dari sap xilem yang bergerak menuju saru arah, sap floem bergerak dari
tempat dihasilkannya gula menuju tempat digunakannya gula dan tempat penyimpanan.
Produk fotosintesis harus memasuki element sieve-tube terlebih dahulu agar bisa
ditransportasikan menuju tempat tujuan. Pada beberapa spesies tumbuhan, produk
fotosintesis berpindah dari sel mesofil menuju elemen sieve-tube melalui simplas. Pada
tumbuhan spesies lain melalui dua jalur apoplas dan simplas. Pada beberapa spesies
tumbuhan, perpindahan gula menuju floem membutuhkan transport aktif karena sukrose
lebih terkonsentrasi dalam elemen sieve-tube dari pada di dalam mesofil.
Aliran Massa melalui Tekanan Positif: Mekanisme Translokasi pada
Angiospermae
Sap floem mengalir dari sumber menuju tempat penampungan bergerak dengan
laju 1m/jam, pergerakan yang lebih cepat dibandingkan dengan difusi atau aliran
sitoplasma. Sap floem berpindah/bergerak melalui sieve-tube dengan aliran massa yang
dikenal dengan aliran tekanan (Figure 36.20). Terbentuknya tekanan pada sumber dan
berkurangnya tekanan pada tempat penampungan menyebabkan air mengalir dari sumber
menuju tempat penampungan dengan membawa gula.
Konsep kunci 4: Tumbuhan membutuhkan elemen esensial untuk melengkapi siklus
hidupnya
Substansi inorganik tumbuhan terdiri atas lebih dari 50 elemen kimiawi. Suatu
elemen kimiawi disebut elemen esensial jika elemen tersebut dibutuhkan oleh tumbuhan
untuk melengkapi siklus hidupnya dan menghasilkan keturunan. Terdapat 17 macam
elemen esensial yang diperlukan oleh seluruh tanaman (Tabel 37.1). Sembilan elemen
disebut makronutrient karena tumbuhan membutruhkannya dalam jumlah yang cukup
besar. Enam substansi makronutrient merupakan komponen organik yang membentuk
struktur tumbuhan yaitu C, H, O, N, P dan S.
Delapan elemen lainnya disebut mikronutrient karena tumbuhan
membutuhkannya dalam jumlah yang sangat kecil. Bagi tumbuh-tumbuhan mikronutrient
berfungsi sebagai kofaktor yaitu komponen nonprotein yang membantu terjadinya reaksi
enzim.