translokasi bahan organik

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Tanaman atau tumbuhan merupakan mahluk hidup yang bagi kita tidak terlihat seperti sebuah mahluk hidup karena ia tidak dapat bergerak. Mereka memang tidak memiliki alat gerak seperti kaki dan tangan yang terdapat pada hewan dan manusia, tetapi organ-organ mereka sangatlah kompleks untuk dipelajari. Ada beberapa tumbuhan yang sudah sepenuhnya berkembang menjadi tumbuhan lengkap yang memiliki daun, akar, batang, bunga dan buah. Ada juga tumbuh-tumbuhan yang tidak memiliki beberapa organ-organ tersebut. Namun, di setiap tumbuhan tersebut pasti ada jaringan pengangkutan terpenting yang terdiri dari xylem dan juga floem.

Proses pengangkutan bahan makanan dalam tumbuhan dikenal dengan translokasi. Jaringan floem mengangkut gula sukrosa dan juga asam amino dari organ-organ tumbuhan yang berwarna hijau, terutama sekali daun, ke bagian-bagian lain dalam tumbuhan. Berbeda dari xylem, floem memiliki sel-sel yang bernama sieve tube sel, dan transportasi gula sukrosa dan asam amino dapat dilakukan melalui difusi dan juga aktif transport dari sel ke sel dalam floem. Oleh karena itu, makanan-makanan ini dapat menjangkau organ-organ tanaman dalam waktu yang sangat singkat agar mereka bisa melakukan respirasi dan berkembang.

1.2  Rumusan Masalah

1.      Bagaimana sistem pengangkutan pada tumbuhan?

2.      Apa yang dimaksud dengan translokasi?

3.      Bagaimana proses pengisian floem dan proses translokasi pada floem?

1.3  Tujuan

Untuk mengetahui bagaimana sistem transportasi bahan organik pada tumbuhan dan faktor- aktor yang mempengaruhi translokasi.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1  Sistem Pengankutan Pada Tumbuhan

Pengangkutan air dan garam – garam mineral pada tumbuhan tingkat tinggi, seperti pada tumbuhan biji dilakukan melalui dua mekanisme pertama, air dan mineral diserap dari dalam tanah menuju sel – sel akar. Diluar berkas pembuluh disebut pengangkutan ekstravaskuler. Didalam berkas pembuluh disebut pengangkutan vaskuler. Pengangkutan intravasikuler intinya pengangkutan di dalam pembuluh dari akar ke daun . Sedangkan pengangkutan ekstravaskuler dalam perjalannya menuju silinder pusat, air akan bergerak secara bebas di antara ruang antar sel.

A.       Pengangkutan Ekstravaskuler

            Pengangkutan air dan garam mineral di luar berkas pembuluh pengangkut. Pengangkutan ini berjalan dari sel ke sel dan biasanya dengan arah horisontal. Pengangkutan air dengan arah horizontal, mulai dari epidermis bulu-bulu akar, kemudian masuk ke lapisan korteks, lalu ke endodermis dan sampai ke berkas pembuluh angkut dalam air. Pada saat air dan mineral melalui jaringan-jaringan tersebut, ada dua kemungkinan jalan yang dilalui, pertama, air dan mineral akan melalui ruang antar sel dalam setiap jaringan. Pengangkutan semacam ini disebut Apoplast. Kedua, air dan mineral bergerak melalui jalur dalam sel yaitu sitoplasma. Air akan masuk ke dalam sel dan berpindah dari satu sel ke sel yang lain disebut Simplast.

B.        Pengangkutan Intravaskuler

            Pengangkutan intravaskuler adalah proses pengangkutan zat yang terjadi di dalam pembuluh angkut, yaitu dalam xilem dan floem. Proses pengangkutan dalam pembuluh angkut terjadi secara vertikal. Air dan mineral dalam tanah masuk melalui buluh akar – epidermis – korteks – endodermis – perisikel dan akhirnya masuk ke xilem. Di dalam pembulu xilem air dam mineral di bawah naik ke seluruh tubuh termasuk ke daun. Air dan garam mineral akan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xylem). Komponen utama penyusun xylem adalah elemen pembuluh (trakea) dan trakeid.

           

Yang menyebabkan air di dalam xilem dapat bergerak ke atas melawan gravitasi adalah :

Ø  Daya kapilaritas :

     Pembuluh xylem yang terdapat pada tumbuhan dianggap sebagai pipa kapiler. Air akan naik melalui pembuluh kayu sebagai akibat dari gaya adhesi antara dinding pembuluh kayu dengan molekul          air.

Ø  Daya tekan akar :

     Epidermis akan menyerap air dari dalam tanah secara terus-menerus mengakibatkan kadar air dan tekanan turgor akar meningkat. Peningkatan kadar air pada ujung akar menyebabkan perbedaan konsentrasi antara sel pada ujung akar dan sel – sel yang berada di atasnya. Hal ini menyebabkan air akan berpindah dari sel - sel yang berada diatasnya, dan akhirnya air terdorong ke jaringan xilem yang berada     diatsnya.
Tekanan akar pada setiap tumbuhan berbeda-beda. Besarnya tekanan akar dipengaruhi besar kecil dan tinggi rendahnya tumbuhan (0,7 - 2,0 atm). Bukti adanya tekanan akar adalah pada batang yang dipotong, maka air tampak menggenang dipermukaan   tunggaknya.

Ø  Daya isap daun :

                  Disebabkan adanya penguapan (transpirasi) air dari daun yang besarnya berbanding lurus dengan luas bidang penguapan (intensitas penguapan). Dengan demikian konsentrasi sel yang berada di daun cenderung lebih tinggi di bandingkan dengan konsentrasi sel pada bagian tubuh yang lain. Perbedaan konsentrasi ini akan mendorong perpindahan air dari sel-sel yang berada dibawahnya naik ke sel-sel daun. Jadi adanya penguapan melalui daun menyebabkan aliran air dari bawah ke atas. Kemampuan inilah yamg di sebut daya isap daun.

2.2  Pengertian Translokasi

Proses pengangkutan bahan-bahan organik seperti asid amino dan gula di dalam floem dari daun ke bahagian-bahagian lain tumbuhan seperti akar dan batang atau perpindahan bahan terlarut yang dapat terjadi di seluruh bagian tumbuhan. Translokasi ini membahas yang terjadi pada Floem.

1.      Mekanisme dan Pola Translokasi

Sejak lama para ahli fisiologi tumbuhan bermaksud mengukur langsung translokasi dalam system pengangkutan dengan cara mengikuti pergerakan bahan bertanda. Mula – mula menggunakan zat warna : fluoresein bergerak dengan mudah dalam sel floem dan masih digunakan sebagai perunut yang efektif. Virus dan herbisida juga pernah digunakan. Penggunakan fosfor, belerang, klorin, kalsium, stronsium, rubidium, kalium, hydrogen dalam kajian ini, namun hingga saat ini nuklida radioaktif yang paling penting.

Model E. Munch di Jerman pada tahun 1926 adalah model pengangkutan floem yang dianut sampai sekarang. Konsepnya yaitu model aliran – tekanan. Menggunakan dua osmometer. Osmometer yang dilakukan di laboratorium direndam dalam larutan. Osmometer pertama berisi larutan yang lebih pekat daripada larutan sekitar, osmometer kedua berisi larutan kurang pekat dari osmometer pertama dan harus lebih pekat dari medium sekelilingnya. Osmometer pertama dialokasikan dengan daun (sebagai sumber); sedangkan osmometer kedua dialokasikan dengan organ-organ penerima (sebagai limbung, misal buah, jaringan meristem, dan akar). Perbedaan antara model osmometer dengan pengangkutan floem yang sesungguhnya terletak pada sumber dan lingbungnya. Pada daun, bahan terlarut yang telah terangkut segera ditambahkan kembali dari hasil fotosintesis (phloem loading); dan bahan terlarut yang telah sampai ke limbung akan dikeluarkan dari pembuluh floem (phloem unloading). Dimanfaatkan untuk pertumbuhan atau ditimbun di organ penampung, misalnya dalam bentuk pati atau lemak. Larutan perendam pada osmometer setara dengan bagian apoplas tanaman, yakni dinding sel dan pembuluh xylem.

2.      Material Translokasi

Fungsi floem adalah sebagai jaringan translokasi bahan organik yang terutama berisi karbohidrat. Crafts dan Lorenz (1994) mendapatkan persentase nitrogen (dalam bentuk protein) sebesar 45%. Sebenarnya gula yang menjadi linarut terbesar yang ditranslokasikan dalam cairan floem. Diantara gula ini, sukrosa yang paling banyak jumlahnya. Gula lain seperti gula rafinosa : glukosa, rafinosa, stakiosa, dan fruktosa juga ada pada gula alcohol: manitol, sorbitol, galaktitol, serta mio-inositol.

3.      Tingkat Pergerakan

Proses peningkatan konsentrasi gula pada sel-sel floem yang berada dekat dengan sel-sel fotosintetik pada daun disebut proses pengisian floem (phloem loading). Berdasarkan pengukuran pada berbagai spesies, terlihat bahwa potensi osmotik sel-sel mesofil (sekitar -0,8 MPa sampai -1,8 MPa) lebih tinggi dibanding pada pembuluh floem (antara -2,0 MPa sampai -3,0 MPa). Karena bahan terlarut (sukrosa) pada pembuluh floem lebih tinggi dibanding pada sel-sel mesofil.

Serapan sukrosa oleh sel peneman floem ini yang dikarenakan oleh sel peneman ini lebih besar dan lebih aktif dibandingkan sel-sel lain pada jaringan floem dan juga adanya penumbuhan ke dalam (ingrowth) yang menyebabkan luas permukaan membran sel ini menjadi 3 kali lebih luas. Menyebabkan potensi osmotic sitoplasma sel ini menjadi turun (lebih negatif) dan ini akan merangsang air untuk masuksecara osmosis kedalam sel ini dari sel-sel mesofil disekitarnya. Sebagai akibatnya tekanan internal pada sel peneman akan meningkat dan mengakibatkan sukrosa bergerak masuk ke pembuluh floem secara simplastik melalui plasmodesmata. Masuknya larutan yang mengandung sukrosa ke pembuluh floem dari sel-sel peneman ini yang mengakibatkan tekanan internal pada pembuluh floem pada daun lebih tinggi, yang kemudian menjadi faktor pendorong dari aliran larutan floem, berarti pengangkutan senyawa-senyawa yang terlarut didalamnya.

2.3 Proses Pengisian Floem

Proses peningkatan konsentrasi gula pada sel-sel floem yang berada dekat dengan sel-sel fotosintetik pada daun disebut proses pengisian floem (phloem loading). Berdasarkan pengukuran pada berbagai spesies, terlihat bahwa potensi osmotik sel-sel mesofil (sekitar -0,8 MPa sampai -1,8 MPa) lebih tinggi dibanding pada pembuluh floem (antara -2,0 MPa sampai -3,0 MPa). Karena bahan terlarut (sukrosa) pada pembuluh floem lebih tinggi dibanding pada sel-sel mesofil.

Serapan sukrosa oleh sel peneman floem ini yang dikarenakan oleh sel peneman ini lebih besar dan lebih aktif dibandingkan sel-sel lain pada jaringan floem dan juga adanya penumbuhan ke dalam (ingrowth) yang menyebabkan luas permukaan membran sel ini menjadi 3 kali lebih luas. Menyebabkan potensi osmotic sitoplasma sel ini menjadi turun (lebih negatif) dan ini akan merangsang air untuk masuksecara osmosis kedalam sel ini dari sel-sel mesofil disekitarnya. Sebagai akibatnya tekanan internal pada sel peneman akan meningkat dan mengakibatkan sukrosa bergerak masuk ke pembuluh floem secara simplastik melalui plasmodesmata. Masuknya larutan yang mengandung sukrosa ke pembuluh floem dari sel-sel peneman ini yang mengakibatkan tekanan internal pada pembuluh floem pada daun lebih tinggi, yang kemudian menjadi faktor pendorong dari aliran larutan floem, berarti pengangkutan senyawa-senyawa yang terlarut didalamnya.

Proses pengisian floem ini bersifat selektif. Jenis material yang di translokasi seperti gula rafinosa : glukosa, rafinosa, dan stakiosa juga ada pada gula alcohol: manitol, sorbitol, galaktitol, serta mio-inositol. Fruktosa jarang diangkut kedalam pembuluh floem. Demikian juga dengan asam amino dan mineral.sifat selektif ini memperkuat argumentasi bahwa senyawa – senyawa yang akan dimuat kedalam pembuluh floem diserap dari apoplas oleh sel – sel peneman floem. Sifat selektif ini berkaitan dengan peranan senyawa pembawa pada membran, yang menyangkut pada senyawa – senyawa tertentu.

Kompetisi antara organ atau jaringan limbung ditentukan oleh laju pengeluaran bahan dari pembuluh floem (phloem unloading). Limbung yang dapat memanfaatkan hasil terlarut (sukrosa) dari pembuluh floem dan akan berpeluang besar untuk memperoleh lebih banyak lagi bahan terlarut dari organ sumber. Hal ini disebabkan sukrosa diserap sel – sel organ limbung dari pembuluh floem, maka potensi air sel – sel limbung tersebut turun. Mengakibatkan air akan bergerak keluar dari pembuluh floem dan tekanan internal pembuluh floem pada organ atau jaringan limbung akan turun. Hal ini akan lebih memacu laju pengangkutan dari sumber ke limbung karena perbedaan tekanan internal yang lebih besar antara kedua ujung pembuluh floem tersebut.

2.4 Proses Translokasi Pada Floem

Berbagai zat bergerak sepanjang protoplasma floem, tetapi yang paling banyak biasanya adalah sukrosa. Tidak seperti xylem, sel- sel floem tetap hidup saat melaksanakan fungsi transpornya. Pada dasarnya, ada dua tipe sel floem, yaitu sel tapis (sieve cell) dan sel tetangga atau sel penyerta (companion cell). Sebuah kolom panjang sel- sel tapis. Terkadang disebut tabung tapis (sieve tube), dibentuk oleh sel- sel tapis yang ujung- ujungnya saling terhubung. Dinding- dinding sel ujung berpori- pori, sehingga ada hubungan protoplasmic dari satu sel tapis dengan sel tapis lain yang terletak vertical di atas atau di bawahnya. Dinding yang berlubang- lubang itu disebut lempeng tapis (sieve plate). Terdapat pula pori- pori di bagian samping sel- sel tapis. Susunan sel- sel tapis menjadi tabung tapis yang panjang menyebabkan adanya jaringan protoplasmic yang sambung- menyambung dalam floem.

                       

            Sukrosa, fruktosa, dan asam amino, biasanya bergerak dari daun menuju batang dan akar tumbuhan melalui tabung tapis floem dalam suatu proses yang dikenal sebagai translokasi. Mekanisme- mekanisme yang terlibat dalam transport itu belum sepenuhnya dipahami. Pada bagian tertentu dari tumbuhan, arah aliran translokasi pun tak selalu sama.

            Bagian- bagian tumbuhan yang mengandung nutrien organic berkadar tinggi cenderung mengekspor zat- zat tersebut, dan dianggap  sebagai sumber (source) zat- zat itu. Organ- organ tumbuhan yang miskin akan nutrient organic cenderung mengimpor zat- zat tersebut, dan dianggap sebagai wadah pembuangan (sink) bai zat- zat tersebut. Salah satu interpretasi translokasi dengan perspektif source-to-sink memusatkan perhatian pada teori aliran tekanan (pressure flow theory). Menurut pandangan ini, konsentrasi yang tinggi dari gula atau zat terlarut lainnya dalam suatu kompartemen sumber menyebabkan pergerakan air menuju kompartemen tersebut melalui osmosis. Hal itu meninggikan tekanan kompartemen tersebut, dan mendorong zat cair beserta zat- zat terlarut menuju kompartemen bersebelahan yang tidak mengandung zat terlarut dalam konsentrasi tinggi. Saat zat terlarut memasuki kompartemen kedua, zat terlarut pun akan menarik air dari daerah- daerah disekitar sel. Karenanya, terjadi peningkatan tekanan hidrostatik, yang akan mendorong air dan zat terlarut menuju kompartemen ketiga. Dengan demikian, zat terlarut terus menginduksi peningkatan tekanan yang akan mendorong zat cair dan zat- zat terlarut dari sumber awal menuju waddah pembuangan. Terdapat suatu graddien sukrosa di sepanjang floem, dan air menggerakkan zat- zat terlarut sepanjang tabung tapis yang sambung menyambung. Keseluruhan proses itu sebenarnya sangat kompleks, dan dalam beberapa kasus, mungkin transport aktif melalui membrane sel- sel tapis juga berperan serta.

2.5 Faktor –Faktor Yang Mempengaruhi Translokasi

1.      SUHU

Dengan melakukan pariasi suhu,tumbuhan dan mengukur penambahan atau penurunan berat kering dari berbagai organ,maka kecepatan translokasi dapat diketahui.

2.      CAHAYA

Asimilasi CO2 dengan meningkatnya intesitas cahaya matahari.

3.      INHIBITOR METABOLIK

Inhibitor metabolik dapat menghambat translokasi karbohidrat , misalnya 2,4 dinitrofenol (DNP) , Arsenit, fluorida dan hidtrogen sianida.

4.      PERBEDAAN KONSENTRASI

Arah aliran gula didalam pertumbuhan tapis adalah sepanjang perbedan konsentrasi gula.

5.      MINERAL

Peran mineral dalam transpor floem banyak  dipelajari pada boron.Penyerapan translokasi sukrosa oleh daun tomat yang dicelupkan kedalam larutan ¹⁴C-sukrosa sangat dipercepat jika didalam larutan tersebut ditambahkan boron.

6.      HORMON

Hormon tumbuhan erat hubungannya dengan bagian – bagian tanaman yang sedang aktif tumbuh.Berhubungan dengan itu,hormon tanaman berpengaruh besar terhadap translokasi floem.

  

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Sistem Pengankutan Pada Tumbuhan, Pengangkutan air dan garam – garam mineral pada tumbuhan tingkat tinggi, seperti pada tumbuhan biji dilakukan melalui dua mekanisme pertama, air dan mineral diserap dari dalam tanah menuju sel – sel akar. Diluar berkas pembuluh disebut pengangkutan ekstravaskuler. Didalam berkas pembuluh disebut pengangkutan vaskuler. Pengangkutan intravasikuler intinya pengangkutan di dalam pembuluh dari akar ke daun .

Sukrosa, fruktosa, dan asam amino, biasanya bergerak dari daun menuju batang dan akar tumbuhan melalui tabung tapis floem dalam suatu proses yang dikenal sebagai translokasi.

Proses pengangkutan bahan-bahan organik seperti asid amino dan gula di dalam floem dari daun ke bahagian-bahagian lain tumbuhan seperti akar dan batang atau perpindahan bahan terlarut yang dapat terjadi di seluruh bagian tumbuhan. Translokasi ini membahas yang terjadi pada Floem.

Dan faktor – faktor yang mempengaruhi transtolasi yaitu suhu , cahaya ,inhibitor metabolik,perbedaan konsentrasi dan hormon.