materi kuliah botani, fotosintesis, daun, jaringan

Daun merupakan salah satu organ tumbuhan yang tumbuh dari batang, umumnya berwarna hijau (mengandung klorofil) dan terutama berfungsi sebagai penangkap energi dari cahaya matahari melalui fotosintesis. Daun merupakan organ terpenting bagi tumbuhan dalam melangsungkan hidupnya karena tumbuhan adalah organisme autotrof obligat, ia harus memasok kebutuhan energinya sendiri melalui konversi energi cahaya menjadi energi kimia.

*Organ pembuat makanan

*Bentuk pipih, tipis dan lebar.

*Tumbuh menghadap ke atas utk mendapatkan sinar

*Warna umumnya hijau

*Tumbuh pada ranting, dahan atau batang

*Umur terbatas,bila tua gugur

*Tempat melakukan transpirasi,fotosintesa

*Sebagai bahan makanan, obat2an

BAGIAN DAUN

   @ Tangkai daun  : PETIOLUS,  bila tidak bertangkai

                                     disebut daun duduk atau  SESSIL

   @ Helai daun : LAMINA, didukung rangka yang   disusun oleh tulang daun.

    @ Pelepah daun : VAGINA, Pada tumbuhan monokotil,

                          pangkal daun pipih lebar  membungkus

                          batangnya.

@ Pangkal daun:Bagian pangkal membengkak disebut PULVINUS

                                  Dua helai daun kecil, sbg daun penumpu   disebut  STIPULA

Fungsi Tulang Daun   :

-        memberi kekuatan pada daun.

-        menyalurkan air ke daun dan hasil fotosintesa dari daun.

Sistem Pertulangan Daun :

1.   pertulangan sejajar – Tumbuhan Monokotil

2.   pertulangan bersirip – Tumbuhan Dikotil

3.   pertulangan dichotomy – Tbhn. Paku – pakuan

- daun tunggal               hanya satu helai daun

- daun majemuk           d. bersirip tunggal

                                       d. bersirip ganda

Bentuk Daun (Morfologi)

Bentuk daun sangat beragam, namun biasanya berupa helaian, bisa tipis atau tebal. Gambaran dua dimensi daun digunakan sebagai pembeda bagi bentuk-bentuk daun. Bentuk dasar daun membulat, dengan variasi cuping menjari atau menjadi elips dan memanjang. Bentuk ekstremnya bisa meruncing panjang.

Daun juga bisa bermodifikasi menjadi duri (misalnya pada kaktus), dan berakibat daun kehilangan fungsinya sebagai organ fotosintetik. Daun tumbuhan sukulen atau xerofit juga dapat mengalami peralihan fungsi menjadi organ penyimpan air. Daun segar (kiri) dan tua. Daun tua telah kehilangan klorofil sebagai bagian dari penuaan.

Warna hijau pada daun berasal dari kandungan klorofil pada daun. Klorofil adalah senyawa pigmen yang berperan dalam menyeleksi panjang gelombang cahaya yang energinya diambil dalam fotosintesis. Sebenarnya daun juga memiliki pigmen lain, misalnya karoten (berwarna jingga), xantofil (berwarna kuning), dan antosianin (berwarna merah, biru, atau ungu, tergantung derajat keasaman). Daun tua kehilangan klorofil sehingga warnanya berubah menjadi kuning atau merah (dapat dilihat dengan jelas pada daun yang gugur).

Anatomi Daun

Epidermis

Jaringan ini terbagi menjadi epidermis atas dan epidermis bawah, berfungsi melindungi jaringan yang terdapat di bawahnya. Epidermis atas berfungsi untuk mengurangi penguapan air yang terlalu berlebihan pada daun. Epidermis bawah berfungsi untuk mengatur menutup dan membukanya. stomata serta mengendalikan pertukaran gas.

Jaringan Mesofil

Jaringan mesofil terletak di antara epidermis atas dan epidermis bawah. Pada tumbuhan dikotil, jaringan mesofil terdiri dari dua jaringan yaitu: jaringan palisade (jaringan tiang) dan jaringan spons (jaringan bunga karang). Sel-sel jaringan palisade berbentuk memanjang seperti tiang dan tersusun rapat. Pada jaringan palisade, terdapat banyak kloroplas. Oleh sebab itu fotosintesis terjadi di jaringan ini. Berbeda dari jaringan palisade, jaringan spons sel-selnya tidak tersusun rapat. Karena sel-selnya tidak tersusun rapat, jaringan spons digunakan untuk menyimpan cadangan makanan.

Pada tumbuhan monokotil, jaringan mesofil tidak terdiri atas jaringan palisade dan jaringan spons. Fotosintesis terjadi pada jaringan mesofil.

Jaringan Pembuluh

Jaringan pembuluh terletak pada jaringan spons. Jaringan pembuluh pada daun merupakan kelanjutan dari jaringan pembuluh pada batang. Ada dua jenis pembuluh yaitu Pembuluh Kayu (xylem) yang berperan untuk mengangkut air dan mineral yang diserap akar dari tanah menuju daun dan Pembuluh Tapis (floem) yang berperan untuk mengangkut hasil fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan.

Pada tumbuhan dikotil, terdapat kambium yang membatasi pembuluh kayu dan pembuluh tapis. Tapi pada tumbuhan monokotil, tidak terdapat kambium yang membatasi pembuluh kayu dan pembuluh tapis. Akibat adanya kambium, memungkinkan batang tumbuhan dikotil bertambah lebar dan terbentuknya lingkaran tahun pada batang.

Fungsi Daun Bagi Tumbuhan atau Tanaman: Tempat Fotosintesis

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari.

 

Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang

Daun:

Urutan lapisan pada irisan melintang daun:

-        Epidermis atas

-        Lapisan palisade

-        Lapisan Bunga karang

-        Epidermis bawah

 

Fotosintesis pada tumbuhan

 

Beberapa percobaan tentang Fotosintesis:

Van Helmont : dokter Belanda 1648

-        Tanah yang telah dikeringkan dalam tungku sebanyak 200 pon kemudian dibasahi dengan air hujan & di dalamnya ditnam pucuk tanaman Willow ( 5 pon) --- setelah 5 tahun, berat willow menjadi 164 pon 3 ons --- penambahan willon hanya berasal dari air (Dia tidak mempertimbangkan gas-gas diudara dapat juga terlibat)

Joseph Priestly : 1772

-        Tanaman jika ditempatkan dalam atm kekurangan oksigen, maka akan segera mengisinya kembali dengan oksigen, jika diletakkan seekor tikus pada campuran tersebut, maka tikus hidup

Ingen Housz : 1778

-        Pengamatan oleh Priestly, hanya terjadi bila tanaman disinari

Jean  Senebier

-        Sumber karbon adalah karbondioksida, karbon tergabung dalam bahan organik, sedangkan oksigen dilepaskan

Pigmen tumbuhan berwarna hijau mengandung :

          Khlorofil a : [(C55H72O3N4Mg)]

          Khlorofil b : C55H70O6N4Mg

Juga mengandung Karatenoid : dominan pada buah & bunga

          Xanthopil : C40H56O2

          Caroten    : C40H56

Pigemen khlorofil menyerap cahaya tampak (Visible light) panjang gelombang 390 nm – 760 nm

Khloroplas:

-        Mengandung khlorofil

-        Terbungkus oleh membran ganda

-        Pigmen utama terdapat pada memberan thilakoid : khlorofil a & b

-        Thilakoid terdapat pada permukaan luar membran internal, yang berbentuk bulat-pipih seperti kantong (bahasa Yunani Thylakos berarti kantong). Thilakoid menumpuk rapih membentuk ”granum” (jamak: grana).  Thilakoid yang memanjang menghubungakn granum satu dengan yang ain disebut ”Stroma”

Faktor Pembatas laju FS:

Faktor Genetis :

·       Perbedaan antar spesies

·       Umur daun

·       Pengaruh laju tranlokasi fotosintat

 

Faktor Lingkungan :

·       Ketersediaan air

·       Ketersediaan CO2

·       Pengaruh cahaya

·       Pengaruh suhu

Reaksi gelap dan Reaksi cahaya:

          Berdsarkan percobaan F.F. Blackman, Fs berlangsung dalam 2 tahap :

          1.Reaksi gelap

          2.Reaksi cahaya .terang

Reaksi Gelap:

-        Melvin Calvin, bersama beberapa peneliti lain pada Universitas California di Berkeley, menyelidiki jalannya fiksasi CO2 sampai membentuk karbohidrat dengan menggunakan ¹⁴CO2. Produk awal aalah 3-fosfogliserat – PGA

-        Reaksi ini disebut : Siklus Calvin atau Siklus Reduksi Karbon Fotosintetik atau Lintasa Fotosintetik –C3

-        Calvin mendapat Nobel pada tahun 1961

-        Siklus terdiri dari 3 tahap utama

1.Karboksilasi

2.Reduksi

3.Regenerasi

Keterangan :

1.   CO2 dan H2O bergabung dengan senyawa 5C, yang telah ada dalam sel (RuBPl) --- 2 mol 3 –PGA

2.   Reduksi berlangsung pada gugus Karboksil mol. 3 –PGA, membentuk gugus aldehida --- 3 –Pgald (1 mol)

3 –Pgald :

* Sebagian mensintesis pati dalam khloroplas

* Sebagian diangkut keluar khloroplas dipertukarkan dengan 3 –PGA dalam sitoplasma

* Sebagian lagi dikonversi menjadi dihidroksiasetan fosfat, dibawa keluar khloroplas, dlaam sitosol digunakan untuk sukrosa, polisakarida unttuk dinding sel

Reaksi Terang

-        Van Niel, orang yang pertama kali melihat peranan cahaya dalam FS

-        Fungsi cahaya ialah pemisah atom hidrogen & oksigen dari molekul air

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung. dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:

 

6H₂O + 6CO₂ + cahaya → C₆H₁₂O₆ (glukosa) + 6O₂

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.

Sebagai Organ Pernapasan atau Respirasi

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

Stomata berfungsi sebagai organ respirasi. Stomata mengambil CO2 dari udara untuk dijadikan bahan fotosintesis, mengeluarkan O2 sebagai hasil fotosintesis. Stomata ibarat hidung kita dimana stomata mengambil CO2 dari udara dan mengeluarkan O2, sedangkan hidung mengambil O2 dan mengeluarkan CO2. Stomata terletak di epidermis bawah. Selain stomata, tumbuhan tingkat tinggi juga bernafas melalui lentisel yang terletak pada batang.

RESPIRASI : Adalah cara bagaimana energi yang disimpan dalam makanan dipindahkan ke dalam ATP sehingga siap untuk setiap saat memenuhi sel akan energi

-Karbohidrat dalam tumbuhan sebagai suktosa atau ;pati

-Karbohidrat dalam hewan sebagai glikogen --- dipecah ”Hidrolisis” menjadi glukosa

Proses respirasi umumnya dianggap mulai dengan glukosa yang dipecah secara bertahap dalam 3 tahap:

-Glikolisis : 2 asam piruvat (tiga atom karbon)

-Siklus Krebs

-Rantai transport elektron    ---  Karbondioksida & air

Persamaan reaksi:

          C₆H₁₂O₆ + 6O₂ ---- 6CO₂ + 6H₂O + energi

Glukosa dioksidasi (melepaskan elektron), walaupun dalam glikolisis tidak ada oksigen bebas yang tersangkut

Pemecahan glukosa secara bertahap, sehingga sel hanya kehilangan sebagian kecil dari energi yang bebas dan sisanya yang banyak ditangkap dalam bentuk energi kimia rtinya yang terbebaskan digunakan untuk mensintesis ADP menjado ATP

Pers:

C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2P6 + 2 NAD ----- 2C₃H₄O₃ + 2ATP + 2NADH₂

(enzim pemb.elektron)

Siklus Krebs

Bila dalam lingkungan ada oksigen maka asam piruvat yang terbentuk akan masuk suatu seri reaksi dan oksidasi glukosa akan diselesaikan.  Urutan reaksi tersebut dikenal sebagai “Siklus Krebs” --- dalam mitokondria

Orang pertama yang menunjukkan adanya siklus ini adalah Sir hans Krens dari Oxford Univesity di Inggris 1937.

Untuk memasuki siklus Krebs :

          Asam piruvat dioksidasi menjadi gugus asetil (CH3OH) dan CO2 bersamaan waktu gugus asetil dikaitkan dengan koenzym A (gugus pembawa asetil) --- Asetil koenzym A

Tahapan Reaksi :

1.   Asetil dibebaskan dari koenzym A dan bergabung dengan asam  Oksal asetat   menghasilkan  asam  Sitrat (6C)  yang  merupakan ”titik tolak” dari siklus krebs  (disebut  siklus asam sitrat)

2.   As. Sitrat (6C)  berubah menjasi asam  asam isositrat, yang mengalami dehidrogenase menjasi  asam  α keto glutarat (5C) + CO2

3.   Asam α  keto glutarat  mengalami dehidrogenase menjadi suksinil CoA

4.   Asam suksinil tiokinase menjadi asam suksinat

5.   Asam suksinat mengalami dehidrogenase menjadi asam fumarat

6.   Asam fumarat mengalami fumarase menjadi asam L-malat

7.   Asam L-malat mengalai dehidrogenase menjadi asam  Oktal asetat (4C) + CO2

Pada proses siklus Krebs;   siklus asam sitrat merupakan lintasan utama untuk respirasi karbohidrat, lemak dan  protein

Sistem Pemindahan Eletron

Energi yang dihasilkan oleh proses respirasi tidak dibebaskan dalam reaksi pemindahan C, tetapi hanya dibebaskan pada waktu pemindahan aton H ke O yang dikenal sebagai “Lintasan Hidrogen”

Ө                : electron

NAD          : Nikotin – amida Adenin Dinukleotida

FAD           : Flavin – adenin Dinukleotida

Cy-a,-b,-c : Cytochroma –a, -b, -c

Cy – ox      : Cytochroma oxydase

Dari satu molekul glukosa, 42 persen dapat disimpan dalam bentuk 38 ATP :

-2 ATP hasil glikolisis, tapa oksigen di dalam cytoplasma

-36 ATP hasil siklus krebs, dengan oksigen di dalam  mitokondria

Penggunaan ATP

-Berbagai macam aktifitas organisma --- biosintesis zat dengan molekul besar untuk struktur & fungsinya

-transport aktif macam-macam zat melewati membrane sel

-Diubah menjadi energi kinetic pada sel yang bergerak dengan glagel

-Diubah menjadi energi cahaya pada :

          *Kuanng-kunang

          *Jamur Mycena illuminans dari Indonesia

          *Noctiluca dari dunia Protista, hoidup di laut

Respirasi Anaerobik

Asam piruvat tidak dapat diubah menjadi Asetil – koenzym –A tanpa O.

Asam piruvat menerima H dari NADH2 --- As. Susu & NAD

Di dalam sel Ragi :

As. Piruvat --- Asetal dehida, zst ini menerima H dari NADH2 --- etil alkohol + NAD

Eg. Org. Anaerobik ad. Bakteri Clostridium

Tempat Terjadinya Transpirasi

Transpirasi adalah hilangnya uap air dari permukaan tumbuhan.

Tempat Terjadinya Gutasi

Gutasi adalah proses pelepasan air dari jaringan daun dalam bentuk cair. Gutasi terjadi melalui lubang-lubang pengeluaran yang terdapat pada bagian tepi daun sebagai bagian dari proses pengeluaran kelebihan air sebagai sisa metabolisme, khususnya pada saat pengeluaran dengan cara transpirasi (penguapan) tidak efektif, misalnya pada malam hari. Gutasi dapat diamati pada pagi hari dan dapat disalahartikan sebagai embun. Ia terlihat sebagai tetes-tetes air di tepi daun yang tersusun teratur, sesuai dengan lokasi lubang pengeluaran

Alat Perkembangbiakkan Vegetatif

Reproduksi vegetatif adalah cara reproduksi makhluk hidup secara aseksual (tanpa adanya peleburan sel kelamin jantan dan betina). Reproduksi vegetatif bisa terjadi secara alami maupun buatan. Perkembangbiakan dengan membelah diri biasanya terjadi pada hewan tingkat rendah,bersel satu/protoza, misalnya: amuba dan paramaecium. Pembelahan diri biner jika terjadi pembelahan individu menjadi 2 individu baru, dan disebut pembelahan diri multipel (perkembangbiakan dengan spora) jika pembelahan individu menjadi banyak individu, misalnya: plasmanium.