Transpor Pada Tumbuhan

PEMBAHASAN

TRANSPOR PADA TUMBUHAN

2.1 GAMBARAN UMUM MEKANISME TRANSPOR PADA TUMBUHAN

Pada tumbuhan transport terjadi pada tiga tingkatan ; Pengambilan dan pembebasan zat terlarut oleh individu sel, seperti penyerapan air dan mineral dari tanah oleh sel-sel akar; transport bahan-bahan jarak pendek dari sel ke sel pada level jaringan dan organ,seperti pengangkutan gula dari sel-sel fotosintetik daun yang telah dewasa ke dalam pembuluh tapis floem; dan transport jarak jauhcairan di dalam xylem dan floem pada seluruh tingkatan tumbuhan tersebut secara utuh.

Transpor pada tingkatan seluler tergantung pada perneabilitas selektif membrane

            Pernabilitas selektif dari suatu membran plasma suatu sel-tumbuhan mengontrol pergerakan zat terlarut antara sel tersebut dan larutan ekstraseluler. Zat terlarut cenderung berdifusi menuruni gradient kosentrasinya dan ketika ini terjadi melewati membrane, proses itu disebut Transpor Pasif karena proses tersebut terjadi tanta pengeluaran energy metabolic oleh sel secara langsung. Beberapa protein transpr berfungsi sebagai saluran selektif, yang tidak lain adalah korodor-koridor selektif untuk dapat menembus membrane tersebut. Beberapa saluran memiliki gerbang artinya dapat membuka dan menutup karena rangsangan lingkungan.Ingat juga bahwa Transpor Aktif adalah pompaan zat terlarut melewati membrane melawan gradient electrokimia zat tersebut, pengaruhnya gabungan akibat perbedaan kosentrasi zat terlarutnya dan tegangan pada membrane tersebut. Protein transport yang memudahkan proses difusi, seperti saluran selektif, tidak dapat melaksanakan transport aktif. Transporter aktif adalah suatu kelas protein yang terdiri dari membrane-membrane tertentu, dimana masing-masing membrane bertanggung jawab atas pompaan zat terlarut yang spesifik.

Pompa proton berpran penting dalam transport melewati membrane tumbuhan

            Salah satu transporter aktif yang penting dalam sel tumbuhan adalah pompa proton,

yang menghidrolisis ATP dan menggunakan energy yang dibebaskan dari proses ini untuk memompa ion hydrogen keluar dari sel. Proses ini menghasilkan gradient kosentrasi proton, mengingat kosentrasi hydrogen lebih tinggi diluar sel dibandingkan dengan di dalam sel. Perbedaan atau gradient tersebut merupakan satu bentuk energy yang tersimpan, karena ion hydrogen cenderung berdifusi “menuruni bukit”, kembali ke dalam sel. Karena pompa proton memindahkan muatan positif dalam bentuk hydrogen, keluar dari sel, maka pompa itu juga menghasilkan suatu voltase, yaitu suatu proses perpisahan muatan-muatan yang berlawanan pada suatu membrane. Voltase ini disebuta potensial membrane karena pemisahan muatan adalah suatu bentuk energy potensial (tersimpan) yang dapat dimanfaatkan untuk melaksanakan kerja seluler.

            Sel tumbuhan menggunakan energy yang tersimpan di dalam gradient proton dan didalam potensial membrane untuk menggrakkan tranpor zat-zat terlarut yang berbeda.Efek “coattail” bertanggung jawab terhadap pengambilan gula sukrosa oleh sel tumbuhan.

            Peranan pompa proton dalam proses transport sel tumbuhan merupakan suatu aplikasi spesifik dari mekanisme umum yang disebut keimiosis. Ciri utamanya adalah adanya suatu gradient atau perbedaan proton transmembran yang menghubungkan proses melepaskan energy dengan proses membutuhkan energy di dalam sel. Pompa proton biasanya bekerja terbalik, yaitu menggunakan energy ATP untuk memompa hydrogen  melawan gradiennya. Gradient proton adalah roda-gigi metabolic yang memungkinkan satu proses menggerakkan proses yanglain. Kemiosmosis adalah suatu prinsip pemersatu dalam energenetika seluler.

Perbedaan potensial air menggerakkan transport air pada sel tumbuhan

            Pengambilan atau netto air oleh suatu sel terjadi melalui  osmosis, yaitu transport pasif air melewati suatu membrane. Air akan bergerak akibat osmosis dari arah hipotonik menuju              Hipertonik. Akan tetapi dalam kasus sel tumbuhan, kehadiran dinding sel menjadi factor kedua yang mempengaruhi osmosis tersebut, adanya tekanan fisik. Pengaruh gabungan gabungan dari kedua factor ini --- kosentrasi zat-terlarut dan tekanan disebut ptensial air, disingkat dengan huruf yunani psi (Ѱ) . Potensial air adalah bahwa air akan bergerak melewati membrane dari larutan dengan potensial air yang tinggi ke larutan dengan potensial air yang lebih rendah. Komponen potensial dalam potensial air mengacu pada energy potensial, yaitu kapasitas untuk melaksanakan kerja ketika air bergerak dari daerah dengan Ѱ lebih tinggi kedaerah Ѱ lebih rendah.Dalam keadaan ini suatu kasus khusus mengenai kecenderungan umum pada system untuk berubah secara spontan menuju keadaan anergi-bebas-terendah.

Sel-sel tumbuhan yang bervakuola memiliki tiga kompartemen utama

             Membrane plasma mengatur lalu lintas molekul antara dua ruangan ( kompartemen) utama, yaitu dindingnya dan sitosol dari protoplasnya. Membrane yang mengikat vakuola itu tonoplas, mengatur lalu lintas molekul antara sitosol da nisi-isi vakuolanya, yang disebut cairan sel. Pada sebagian besar jaringan tumbuhan, dua dari tiga kompartemen seluler itu kontinu dari sel ke sel. Plasmodemata menghubungkan kompartemen-kompartemen sitosolik berisi sel-sel bertetangga, yang membentuk suatu jalur yang kontinu untuk pengangkutan molekul-molekul tertentu antra sel. Kontinum sitoplasmik ini disebut simplas. Kontinum yang terdiri dari dinding dinding sel, disebut apoplas.Kompartemen seluler ketiga yaitu, vakuola yang tidah digunakan secara bersama-sama dengan sel-sel tetangga.

Simplas dan apoplas berfungsi dalam transport di dalam jaringan dan organ

            Transpor jarak dekat kadang-kadang disebut  transport leteral karena arahnya biasanya adalah sepanjang sumbu radial organ tumbuhan tersebut, bukan naik turun di sepanjang panjang tumbuhan.

            Ada tiga rute yang bisa ditempuh untuk transport lateral. Pada rute pertama, bahan-bahan bergerak keluar dari satu sel, menembus dinding sel, dan masuk kedalam sel tetangga, yang kemudian bisa meneruskan bahan itu ke sel berikutnya dalam jalur itu melalui jalur mekanisme yang sama.

            Rute kedua, melalui simplas, kontinum sitosol di dalam suatu jaringan tumbuhan, hanya memerlukan satu kali penembusan membrane plasma. Setelah memasuki sel, zat terlarut dan air  kemudian dapat bergerak dari sel melalui plasmosdemata.

            Rute ketiga untuk traspor leteral di dalam suatu jaringan atau organ tumbuhan adalah di sepanjang apoplas, yaitu jalur ekstraseluler yang terdiri dari dinding sel dan rungan ekstra seluler.

Aliran massal (bulk flow) berfungsi dalam transport jarak-jauh

            Air dan zat terlarut bergerak di dalam pembuluh xylem dan pembuluh tapis melalui aliran masal, yaitu pergerakan cairan yang digerakkan oleh tekanan.Pada floem misalnya, tekanan hidrostatik yang dihasilkan pada satu ujung pembuluh tapis ini di mendorong getah ke ujung yang berlawanan pada pembuluh tersebut.Pada xylem, sesungguhnya teganganlah, yaitu suatu tekanan negative yang menggerakkan transfor jarak jauh tersebut.

2.2 PENYERAPAN AIR DAN MINERAL OLEH AKAR

            Air dan garam mineral dari tanah memasuki tumbuhan melalui epidermis akar, menembus korteks akar, masuk kedalam stele, dan kemudian naik ke pembuluh xylem sampai ke system tunas.

Rambut akar, mikorhiza, dan luas petmukaan sel-sel kortikal yang sangat besar meningkatkan penyerapan air dan mineral

Kebanyakan proses penyerapan terjadi di dekat ujung akar, yaitu dimana epidermisnya permiabel terhadap air dan dimana terdapat rambut akar. Rambut akar, yaitu penjuluran dan pemanjangan sel-sel epidermal, merupakan struktur yang menyusun sebagian besar luas permukaan dari akar.

            Dalam urusan penyerapan air dan mineral dari tanah yang sangat penting ini, sebagian besar tumbuhan tidak bisa melakukannya sendiri,akan tetapi memiliki partner dalam bentuk fungi simbiotik. Akar yang terinfeksi ini akan membentuk mikorhiza, suatu istilah untuk struktur simbiotik yang terdiri atas akar tumbuhan yang saling melilit dengan hifa ( filament) dari fungi tersebut. Hal yang harus dipahami bahwa miselium ( jaringan hifa ) fungi itu memberi mikorhiza suatu luas permukaan yang sangat besar untuk penyerapan air dan mineral.  Hifa dapat menjulur hingga 3 cm  dari setiap sentimeter di sepanjang akar, sehingga dapat mencapai volume tanah yang jauh lebih besar dari pada yang dapat ditembus oleh akar itu sendiri.

Endodermis berfungsi sebagai penjaga gerbang yang selektif antara korteks akar dan jaringan pembuluh

            Endodermis adalah lapisan sel-sel yang paling dalam pada korteks akar, mengelilingi stele berfungsi sebagai ttik pemeriksaan terakhir untuk aliran mineral dari korteks ke dalam jaringan pembuluh.Mineral-mineral yang sudah berada di dalam simplas ketika mencapai endodermis terus bergerak melalui plasmodemata sel-sel endodermal dan masuk kedalam stele.Mineral ini sudah disaring oleh membrane slektif yang harus dilewati agar bisa memasuki simplas dan korteks. Mineral-mineral  yang mencapai endodermis melalui apoplas akan menghadapi suatu ujung yang buntu yang menghalangi alirannya untuk masuk kedalam stele. Di dalam dinding dari masing-masing sel endodermal terdapat pita kasparian, suatu pita yang terbuat dari suberin, yaitu bahan berlilin yang kedap terhadap air dan mineral terlarut. Bahwa transport melalui membrane adalah transport yang selektif. Jika mineral tidak memasuki sel-sel korteks, mineral harus memasuki sel-sel endodermal atau sama sekali tidak dapat memasuki

jaringan pembuluh.

            Segmen terakhir dalam jalur tanah menuju xylem adalah proses mengalirnya air dan mineral kedalam trakeid dan elemen-elemen  pembuluh dari xylem. Sel-sel pengangkut air ini dapat memiliki protoplas, sehingga lumen sel dan juga dindingnya, adalah bagian dari apoplas.

2.3 TRANSPOR GETAH XILEM

            Getah xylem mengalir ke atas melalui dengan laju 15 m per jam atau lebih cepat lagi.Vena bercabang di seluruh bagian setiap daun.Daun bergantung pada system pengiriman yang efisien ini untuk persendiaan airnya. Tumbuhan kehilangan air dalam jumlah yang sangat besar melalui transpirasi, yaitu  kehilangan uap air dari daun dan bagian lain yang berada diatas permukaan tanah pada tumbuhan itu.

Naiknya getah xylem sebagian besar bergantung pada transpirasi dan sifat-sifat fisik

            Uap air sksn menurunkan potensial air pada daun dengan cara menghasilkan suatu tekanan negative. Potensial air yang rendah ini akan menarik air dari xylem. Kohesi dan adhesi air merambatnya gaya tarik keseluruh system hingga menuju ke akar.

Pendorongan getah xylem: Tekanan Akar

Sel-sel akar masih tetap meggunakan energy untuk memomp ion-ion mineral kedalam xylem.Endodermis yang mengelilingi stele akar tersebut membantu mencegah kebocoran ion-ion ini keluar dari stele. Akumulasi mineral di dalam stele akan menurunkan ptensial air. Air akan mengalir masuk dari korteks akar, menghasilkan suatu tekanan positif. Yang memaksa cairan masuk kedalam xylem.Dorongan xylem ke atas ini disebut tekanan akar.

            Tekanan akar menyebabkan gutasi, yaitu tetesan air yang dapat dilihat di pagi hari pada ujung-ujung helai daun atau pinggiran daun kecil herba dikotil.

            Pada sebagian besar tumbuhan, tekanan akar bukanlah mekanisme utama yang mendorong naiknya getah xylem.Pada sebagian besar tumbuhan, getah xylem tidak di dorong dari bawah oleh tekanan akar tetapi ditarik ke atas oleh daun itu sendiri.

Penarikan getah xylem : Mekanisme transprasi kohesi tegangan

Transpirasi akan menyediakan tarikannya, dan kohesi air akibatnya peningkatan hydrogen akan memberikan tarikan ke atas di sepanjang seluruh xylem hingga ke akar.

Getah xylem naik melalui aliran massal yang digerakan oleh tenaga surya

            Transpor jarak jauh dari akar ke daun terjadi melalui aliran masal, yaitu pergerakan cairan yang digerakan oleh suatu perbedaan tekanan pada  kedua ujung  yang berlawanan dari suatu saluran penghantar. Saluran penghantar itu adal pembuluh xylem atau rantai trakeid.  Tumbuhan tidak sama selaki menggunakan energy metaboliknya untuk menarik air sampai ke daun melalui aliran massal. Penyerapan cahaya matahari menggerakan transpirasi dengan

menguapan air dari dinding sel mesofit yang lembab dengan mempertahankan suatu kelembaban yang tinggi di dalam ruang-ruang udara di dalam suayu daun. Dengan demikian kenaikan getah xylem hanya digerakkan oleh energy surya.

2.4 KONTROL TRANSPIRASI

Sel-sel bertindak sebagai penengah pada kompromi antara fotosintesis dan transpirasi

            Kebutuhan tumbuhan yang sangat besar akan air merupakan bagian dari kerugian membuat makanan melalui fotosintesis. Sel-sel penjaga, dengan cara mengontrol ukuran stomata, akan membantu menyeimbangkan kebutuhan tumbuhan untuk menghemat air terhadap kebutuhan fotosintesis.

Kompromi Fotosintesis Transpirasi

Salah satu cara untuk mengevaluasi seberapa efisien sebatang tumbuhan menggunakan air adalah dengan menentukan rasio transpirasi terhadap fotosintesisnya, yaitu jumlah air yang hilang pergram CO2 yang disimulasikqn menjadi bhan organic melalui fotosintesisnya.

            Selain menyediakan air bagi daun, aliran transpirasi juga membantu memindahkan mineral dan bahan bahan lain dari akar ke tunas dan daun. Transpirasi juga menghasilkan pendinginan evaporatif yang dapat menurunkan suhu daun 10-15°C lebih rendah dari pada udara disekitarnya. Ini mencegah daun mencapai temperature yang dapt menghambat enzim yang mengkatalisis reaksi fotosintetik juga enzim lainnya yang terlibat dlam proses metabolism daun.

            Selama daun dapat menarrik air dari tanah dengan cukup cepat untuk menggantian air yang hilang, maka transpirasui melebihi pengiriman air melalui xylem.

Bagaimana stomata membuka dan menutup

            sel penjaga mengontroldiameter stomata dengan cara mengubah bentuk, yang akan melebarkan atau menyempitkan celah diantara kedua sel tersebut. Ketika sel penjaga akan membengkak dan semakin dalam keadaan turgid. Pada sebagiaan besar tumbuhan dikotil dinding sel penjaga mempunyai ketebalan yang tidah seragam, serta mikrofibril selulosa yang di orientasikan ke suatu arah sehingga sel-sel penja menutup kearah atas ketika mereka kedalam keadaan turgid. Hal ini meningkatkan ukuran celah antara sel. Ketika sel kehlangan air dan menjadi lembek serta mengkerut, sel-sel tersebut akan mengecil secara bersamaan kemudian menutup ruangan diantaranya. Mekanisme dasar ini juga berlku bagi stomata monokotil.

            Secara umum setomata mebuka pada siang hari dan menutup pada malam hari.Ini mencegah tumbuhan kehilangan air yang tidak perlu ketika hari terlalu gelap untuk melakukan fotosintesis.Palig tidak ada tiga factor yang menjelaskan mengenai pembukaan stomata pada pagi hari.Pertama, cahaya itu sendiri merangsang sel penjaga mengakumulasi kalium dan menjadi bengkak.Respon ini dipicu oleh percahayaan reseptor cahaya biru pada sel penjaga, yang barang kali dibangun di dalam membrane plasmanya. Siklus yang memiliki interval 24 jam disebut irama sirkadian.

            Cekaman lingkungan dapat menyebabkan stomata menutup pada siang hari.Ketika tumbuhan kekurangan air, sel penjaga bisa kehilangan turgornya. Selain itu, hormone yang disebut asam absisat, yang dihasilkan di dalam sel mesofil sebagai tanggapan terhadap kekurangan air, akan memberikan  sinyal penjaga untuk menutup stomata. Respon ini mengurangi kelayuan, dan menghambat fotosintesis.Selain itu terdapat juga suhu yang merangsang penutupan stomata.

Xerofit memiliki adaptasi yang mengurangi transpirasi

            Kutikula tebal dan lapisan ganda sel-sel epidermal mengurangi hilangnya air di seluruh permukaan daun oleander ini. Stomata tersembunyi dalam “ crypt”, yaitu suatu adaptasi yang mengurangi laju transpirasi dengan cara melindungi stomata dari angina kering dan panas. Trikoma juga membantu meminimumkan transpirasi dengan cara memutuskan aliran udara, yang memungkinkan ruangan crypt itu memiliki kelembaban yang lebih tinggi dibandingkan dengan ruangan atmosfer di sekitarnya.

2.5 TRANSLOKASI GETAH FLOEM

Getah xylem umumnya mengakir dalam arah yang salah pada saat bertugas mengangkut gula dari daun ke bagian tumbuhan yang lain. Suatu jaringan pembuluh kedua, floem, mengangkut produk organic fotosintesis di seluruh tumbuhan. Transport makanan ini pada tumbuhan disebut translokasi.

            Getah floem adalah suatu larutan yang secara jelas berbeda dalam komposisinya dari getah xylem.Sejauh ini zat terlarut yang paling banyak dalam getah floem adalah gula, terutama sukrosa disakarida. Getah floem bisa juga mengandung mineral, asam amino, dan hormone yang berada didalam lintasan satu bagian tumbuhan ke bagian lain.

Floem mentranslokasikan getahnya dari sumber gula ke  sugar sink

            Berbeda dengan transport getah xylem yang bergerak ke satu arah dari akar ke daun, maka pergerakan getah floem adalah beraneka ragam. Satu generalisasi yang berlaku adalah bahwa pembuluh tapis membawa makanan dari suatu sumber gula ke satu tempat penyimpanan atau penghabisan gula.Suatu sumber gula adalah suatu organ tumbuhan di mana gula dihasilkan melalui fotosintesis atau perombakan pati.Daun dewasa merupakan sumber utama gula. Suatu sugar sink adalah organ yang mengkonsumsi atau menyimpan gula. Akar, ujung tunas, batang, dan buah yang sedang tumbuh adalah tempat penyimpanan atau pembuangan yang gula yag disediakan oleh floem.

            Suatu sugar sink umumnya menerima gula dari sumber yang paling dekat. Daun bagian atas pada suatu cabang bisa mengirim gula ke ujung tunas yang sedang tumbuh, sementara daun bagian bawah mengangkut gula ke akar. Satu pembuluh tapis dalam sebuah berkas pembuluh bisa membawa cairan floem dalam satu arah sementara cairan di dalam pipa lain dalam berkas yang sama dapat mengalir dengan arah yang berlainan.

Pembongkaran dan pengisian isi floem

            Pengisian floem memerlukan traspor aktif.Pompa proton melakikan tugas yang memungkinkan sel-sel itu mengakumulasi sukrosa. Floem akan membongkar sukrosanya pada ujung sink suatu pembuluh tapis. Proses ini melibatkan transport aktif, melalui transport dengan hydrogen menuruni suaru gradient proton.

Aliran tekanan adalah mekanisme translokasi paling angiosperma

            Getah floem mengalit dari sumber sukrosa ke tempat penyimpanan dengan laju sebesar 1 m per jam. Aliran ini terlalu cepat sehingga tidak mungkin dilakukan dengan difusi atau aliran

sitoplsmik. Cariran floem bergerak melalui aliran massal, yang digerakkan oleh tekanan. Pengisian floem mengakibatkan tingginya kosetrasi zat terlarut pada ujung sumber pembuluh tapis tersebut, yang akan menurunkan potensial air dan menyebabkan air mengalir ke dalam pembuluh tersebut. Kondisi tersebut berakibat pada meningkatnya tekanan hidrostatik di dalam pembuluh tapis, dan tekanan paling tinggi berada pada ujung pipa.

            Model aliran tekanan seperti ini menjelaskan mengapa getah floem selalu mengalir dari suatu sumber gule ke sugar sink, tanpa memperhatikan lokasinya dalam tumbuhan itu.

PENUTUP

3.1 SIMPULAN

            Transpor tumbuhan adalah proses pengambilan dan pengeluaran zat-zat ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Pada tumbuhan tingkat rendah (misal ganggang) penyerapan air dan zat hara yang terlarut di dalamnya dilakukan melalui seluruh bagian tubuh. Pada tumbuhan tingkat tinggi (misal spermatophyta) proses pengangkutan dilakukan pembuluh pengangkut yang terdiri dari xylem dan phloem.

3.2 SARAN

            Sebaiknya mahasiswa mempelajari lebih dalam tentang fisiologi tumbuhan.Untuk mengetahui lebih dalam mempejari lebih lengkap. Khususnya

pada transport pada tumbuhan. 

DAFTAR PUSTAKA

Campbell,Urry,Reece.2010.Biologiedisikedelapan,jakarta: Grasindo 

DiTulis Kembali Oleh :
Agus Arya Suardinata
M.Dimas Pujantara