Fisiologi Tumbuhan

Fisiologi Tumbuhan
PNA 2462 B/D
Didik Indradewa
Eka Tarwaca Susila Putra
Sistem Perkuliahan
• Student centered learning : dibagi dalam
kelompok diskusi, mahasiswa presentasi,
ditambah materi dari dosen
• Research university : dosen memberikan
contoh hasil penelitiannya untuk bahan
kuliah
• e Learning : bahan yang disiapkan dosen
maupun penunjang dapat diakses lewat
internet
Sistem Perkuliahan (lanjutan)
• Bahan dari dosen 1 (Didik Indradewa)
digunakan untuk ujian sisipan
• Bahan dari dosen 2 (Eka Tarwaca)
digunakan untuk ujian akhir
• Nilai ujian sisipan + akhir + praktikum : 3
Silabus
Pengertian dan ruang lingkup fisiologi
tumbuhan, sel dan organela sel, gerakan
partilel berupa difusi, osmosis dan imbibisi.
Peran air bagi tumbuhan, penyerapan dan
pengangkutan air serta transpirasi. Dalam
metabolisme
dibahas
tentang
ensim,
fotositesis
dan
respirasi.
Fotosintesis
mencakup reaksi cahaya, reaksi gelap dan
faktor-faktor yang berpengaruh. Respirasi
mencakup glikolisis, siklus Krebs faktorfaktor yang berpengaruh dan respirasi
cahaya. Pengangkutan hasil fotosintesis, jalur
dan teori pengangkutan.
Pustaka
• Devlin, R.M. and F.H. Witham. 1983. Plant
Physiology.
• Salisbury, F.B. and C.W. Ross. 1978. Plant
Physiology.
• Taiz, L. and E. Zeiger. 1998. Plant
Physiology.
Jadual
Mg Tgl
Materi
1
Pendahuluan
2
Gerakan partikel : difusi dan
osmosis
3
Imbibisi, air
4
Penyerapan dan pengangkut
an air
5
Transpirasi
6
Ujian sisipan
Ds
D
D
D
D
D
D
Jadual (lanjutan)
Mg Tgl
Materi
7
Ensim
8
Reaksi cahaya fotosintesis
9
Reaksi gelap fotosintesis
10
Faktor genetik dan lingkungan
11
Respirasi glikolisis dan siklus
Krebs
12
Faktor genetik dan lingkungan
13
Respirasi cahaya
14
Pengangkutan asimilat
Ds
E
E
E
E
E
E
E
E
Pendahuluan
Batasan
• Fisiologi Tumbuhan : ilmu yang
membahas proses-proses yang terjadi di
dalam tubuh tumbuhan pada tingkatan
molekuler dan seluler
• Fisiologi Tanaman : ilmu yang membahas
proses-proses yang terjadi di dalam tubuh
tanaman pada tingkatan individu dan
populasi
• Tanaman adalah tumbuhan yang
dibudidayakan
Pembahasan dalam Fisiologi Tumbuhan
• Macam proses : transpirasi, respirasi dll
• Mekanisme proses : fotosintesis terdiri dari
reaksi cahaya dan rekasi gelap
• Di mana terjadinya ; fotosintesis di dalam
kloroplas
• Faktor yang berpengaruh : transpirasi
dipengaruhi intensitas cahaya
Faktor Berpengaruh thd Tanaman
Genetik
Iklim Air,Chya,Suhu,CO2
Tanaman
Orgme Tan. Hma, Peny,Glm
Proses
Fisiologis
Pertumbuhan
Tanah Fisik, Kimia, Biol
Macam, mekanisme. tempat
Hasil
Sejarah
Fisiologi Tumbuhan telah ada sangat lama, tetapi tidak bersamaan
dengan adanya manusia maupun dimulainya pertanian
PENDAHULUAN
Batasan Pertanian
• Sempit : pengelolaan
tanaman dan lingkungannya
agar memberikan suatu
produk yang maksimal
• Luas : tanaman (pertanian),
ternak (peternakan) dan ikan
(perikanan)
Peran Tumbuhan-Tanaman
Sumber pangan
Sandang
Papan
Obat dan Kosmetik
Bahan Industri
Keindahan dan Rekreasi
Daur hidrologi
Paru-paru Dunia
Ilmu Pendukung
• Anatomi dan Morfologi : penyerapan air
Fisika dan Kimia
reaksi cahaya dan gelap fotosintesis
Matematik
Sel dan Organela
Minggu Depan
•
•
•
•
Gerakan Partikel
Difusi
Osmosis
Imbibisi
Gerakan Partikel
CO2
Ion
O2
H 2O
H2O
• Tanaman bertambah besar ukurannya karena
adanya bahan tambahan berupa partikel
• Partikel berupa ion atau molekul yang masuk
dan keluar dari dalam tubuh tanaman
• Ion yang masuk antara lain berupa nutrisi
misalnya NH4+, NO3- dll
• Molekul yang masuk misalnya : CO2 dan H2O
• Molekul yang keluar misalnya O2 dan H2O
• Masuk dan keluarnya partikel dengan proses
gerakan partikel berupa difusi, osmosis dan
imbibisi
Difusi
gerakan partikel dari
tempat dengan
potensial kimia
lebih tinggi ke
tempat dengan
potensial kimia
lebih rendah
karena energi
kinetiknya sendiri
sampai terjadi
keseimbangan
dinamis
• Potensial kimia : energi bebas per mol
• Energi bebas : energi untuk melakukan
kerja
• Energi kinetik : energi yang dimiliki partikel
dengan suhu di atas 0o K untuk
melakukan gerakan
• Keseimbangan dinamis : partikel tetap
bergerak namun jumlah yang masuk
seimbang dengan jumlah yang keluar,
sehingga difusi berhenti
Laju gerakan partikel
•
•
•
•
V = (8RT)1/2/ π M
V = laju (cm/det)
T = suhu K
R = tetapan gas
M = BM π = 3,14
Faktor yg mempengaruhi difusi
1. Suhu, makin tinggi difusi makin cepat
2. BM makin besar difusi makin lambat
3. Kelarutan dalam medium, makin besar
difusi makin cepat
4. Beda potensial kimia, makin besar
beda difusi makin cepat
Contoh Difusi
• Model
A
1. CO2 2x
CO2 3x
2. CO2 2x, O22x
CO2 3x, O21x
B
CO2 4x
CO2 3x
CO2 4x
CO2 3x, O21x
Difusi CO2, O2 dan H2O
CO2
O2
H2O
Osmosis
• Osmosis : gerakan air dari potensial air lebih
tinggi ke potensial air lebih rendah melewati
membran selektif permeabel sampai dicapai
keseimbangan dinamis
Sifat Membran
• Sifat membran
permeabel
semi permeabel
selektif permeabel
impermeabel
solvent
+
+
+
-
solut
+
+/-
+ = dapat lewat
- = tidak
• Contoh membran : membran plasma,
membran vakuola, membran kloroplas
Membran
Potensial Air
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Potensial air : energi bebas per mol air
Ψ = Ψs + Ψp + Ψm satuan : atm, bar, Pa
Ψ (potensial air) = - DTD (defisit tek difusi)
Ψs (potensial solut) = -TO (tek osmosis)
Ψp (potensial tekanan) = TT (tek turgor)
Ψm (potensial matriks) = TI (tek imbibisi)
DTD = TO - TT
Di dalam sel Ψm kecil – diabaikan
Di dalam benih Ψp kecil - diabaikan
Potensial Solut
• Potensial solut : penurunan energi bebas
air dalam suatu larutan karena interaksi air
dengan solut, dibanding dengan air murni
• Potensial air murni (maksimal) = 0 bar
• Larutan mempunyai potensial air < 0 atau
negatif
• Larutan di tempat terbuka mempunyai Ψp
= 0, sehingga Ψ = Ψs
• Ψs = - m i R T
TO = M R T
• m = molalitas i = derajat ionisasi ( sukrosa
=1, Na Cl = 1,8 pada 20o C)
R = tetapan gas = 22,7/273 bar
T = suhu K = 0C + 2730
• Faktor yang berpengaruh thd Ψs
1. Molallitas (konsentrasi), makin tinggi
Ψs makin rendah
2. Derajat ionisasi, makin tinggi Ψs
makin rendah
3. Derajat hidrasi, solut mudah mengikat
air, Ψs rendah
4. Suhu, makin tinggi , Ψs makin rendah
Arah gerakan air
• Dari potensial air lebih tinggi ke potensial
air lebih rendah
• Dari DTD lebih rendah ke DTD lebih tinggi
• Dari larutan dengan konsentrasi lebih
rendah ke konsentrasi lebih tinggi
• Dari larutan lebih encer ke larutan lebih
kental
Ketentuan dalam gerakan air
• Saat seimbang dinamik , potensial air atau
DTD sama
• Bila salah satu bagian tidak terbatas misal
lengas tanah, potensial air sama dengan
bagian yang tidak terbatas
• Bila dua bagian terbatas , potensial air
akhir merupakan rata-rata
• Potensial solut tidak berubah sampai
potensial tekanan mencapai 0 bar
Sel A dalam Larutan B
• Keadaan awal
A. Ψ = Ψs+Ψp
= -30 + 0 = -30 bar
B. Ψ = Ψs+Ψp
= -10 + 0 = -10 bar
• Keseimbangan
A. Ψ = Ψs+Ψp
= -30 + 20 = -10 bar
B. Ψ = Ψs+Ψp
= -10 + 0 = -10 bar
Sel A dengan Sel B
• Keadaan awal
A. Ψ = Ψs+Ψp
= -14+4 = -10 bar
B. Ψ = Ψs+Ψp
= -24+ 8 = -16 bar
A
• Keseimbangan
A. Ψ = Ψs+Ψp
= -14+1 = - 13 bar
B. Ψ = Ψs+Ψp
= -24+11 = -13 bar
B
Hubungan Ψ, Ψs, Ψp
• Sel turgor penuh
Ψ = Ψs + Ψp = -12,5 + 12,5 = 0 bar
• Sel mengempis, volume relatif 80%
Ψ = Ψs+ Ψp = -14 + 0 = -14 bar
Mengukur potensial air
Metode Gravimetri
Metode Chardakov
Pressure Bomb Scholander
sampel
manometer
gas N2
Pengukuran potensial air
Mengukur potensial solut
• Jaringan berwarna misal daun
Rhoediscolor dimasukkan larutan dengan
konsentrasi berbeda, potensial solut
jaringan = potensial solut larutan yang
menyebabkan 50% jaringan mengalami
plasmolisis