Makalah Fisiologi Tumbuhan

I.   PENDAHULUAN

Fisiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang proses, fungsi, dan aktivitas suatu organisme dalam menjaga dan mengatur kehidupannya. Dengan mempelajari fisiologi kita akan memperoleh gambaran serta wawasan yang luas terhadap banyak hal yang terjadi di dalam suatu organisme. Ratusan macam reaksi kimia terjadi di dalam setiap sel hidup untuk mengubah dan menghasilkan bahan-bahan yang penting bagi pertumbuhan dan perkembangan organisme. Dalam fisiologi juga dipelajari tentang bagaimana lingkungan mempengaruhi kehidupan suatu organisme.

Pada bab ini akan dibicarakan topik-topik mengenai ruang lingkup kajian fisiologi tumbuhan, hubungan fisiologi tumbuhan dengan cabang-cabang ilmu biologi yang lain, struktur sel dan bagian-bagiannya, serta hubungan antara struktur dan fungsi bagian-bagian sel tersebut. Setelah mengikuti perkuliahan ini mahasiswa diharapkan dapat:

a.       Menafsirkan arti dan fungsi fisiologi tumbuhan.

b.      Menunjukkan sejumlah aktivitas hidup yang dilakukan oleh tumbuhan

c.       Memberikan contoh tentang keterkaitan antara fisiologi tumbuhan dan cabang ilmu biologi yang lain.

d.      Membuat gambar diagram sel tumbuhan eukariotik

e.       Menghubungkan struktur dan fungsi bagian-bagian sel tumbuhan eukariotik.

B.   FISIOLOGI TUMBUHAN

Fisiologi   tumbuhan   adalah   suatu   bidang   ilmu   yang   mengkaji   fenomena-fenomena penting di dalam tumbuhan, meliputi:

1)      Aktivitas hidup yang dilakukan oleh tumbuhan.

2)      Proses dan fungsi yang menyangkut tanggapan tumbuhan terhadap perubahan lingkungan, dan pertumbuhan serta perkembangannya sebagai hasil dari respon tersebut.

3)      Fungsi setiap jenis organ, jaringan, sel, dan organel sel dalam tumbuhan serta fungsi setiap komponen kimia (ion, molekul atau makromolekul.

Tumbuhan adalah tonggak dari sebagian besar ekosistem terestrial. Kajian mengenai tumbuhan didorong oleh kombinasi keingintahuan dan kebutuhan. Keingintahuan mengenai bagaimana tumbuhan bekerja dan kebutuhan menerapkan pengetahuan ini secara cermat untuk menghasilkan makanan, pakaian, dan perumahan bagi populasi manusia yang berkembang. Beberapa hal penting tentang tumbuhan adalah sebagai berikut:

1.   Sebagai mahluk hidup, tumbuhan menunjukkan sejumlah aktivitas, yaitu:

a)      Bertukar  senyawa   kimia   dengan   lingkungannya,   tanpa   banyak   kehilangan senyawa kimia penyusun tubuhnya.

b)      Menyerap dan menggunakan energi dari luar.

c)      Mensintesis bahan kimia yang diperlukan serta mengganti bahan yang hilang ke lingkungan atau rusak

d)     Sebagian selnya megadakan pembelahan atau penggabungan, kalau tidak akan mati.

2.    Beberapa sifat khas tumbuhan adalah melakukan proses fiisiologi yang  berbeda dengan mahluk lain, misalnya:

a)      Merupakan mahluk autotrof dalam metabolisme karbon.

b)      Tidak dapat berpindah dan hanya mencapai daerah yang sempit, sehingga hanya mampu menggunakan sebagian kecil lingkungan.

c)      Sangat tergantung kepada bahan mineral dari tanah, sehingga kebutuhan hara tidak banyak jenisnya.

3.    Seluruh fungsi tumbuhan dapat dipahami dengan dasar prinsip fisika dan kimia. Metode-metode yang digunakan dalam fisiologi tumbuhan umumnya diturunkan dari kima dan fisika. Selain itu, anatomi tumbuhan juga dipakai dalam mernpelajari fisiologi tumbuhan. Sekarang ini, biologi molekuler mulai merevolusi kajian tentang tumbuhan, contohnya para ahli tumbuhan telah menemukan beberapa gen yang mengontroi perkembangan bunga dan telah mempelajari fungsi-fungsi gen tersebut.

4.    Pada organisme hidup, struktur sangat erat kaitannya dengan fungsi. Takkan ada fungsi kehidupan tanpa adanya struktur gen, enzim, molekul lain, organel, sel, jaringan, dan organ. Tumbuhan adalah struktur yang tumbuh sendiri. Melalui proses perkembangan yang meliputi: pembelahan sel, pembesaran sel, serta spesialisasi sel atau diferensiasi, suatu tumbuhan bermula dari 1 sel tunggal kemudian menjadi organisme multiseluler. Selanjutnya, tumbuhan terus tumbuh dan    berkembang   sepanjang    hidupnya    dengan    adanya    daerah    embrionik (meristem).

5.    Tumbuhan tumbuh dan berkembang di lingkungan dan berinteraksi dengan lingkungan melalui banyak cara, misainya: perkembangan tumlbuhan dipengaruhi oleh suhu, cahaya, gravitasi, angin, dan kelembaban.

Fisiologi tumbuhan sangat penting bagi semua bidang botani terapan, seperti: agronomi, hortikultura, florikultura, kehutanan, pertamanan, pemuliaan tanaman, patologi tumbuhan, farmakologi, dan lain-iain. Tugas utama di masa datang adalah bagaimana usaha kita meningkatkan pangan, makanan ternak, serat, produksi kayu, dan lain-lain yang menyangkut kebutuhan hajat hidup manusia.

C. SEL TUMBUHAN

Tumbuhan tingkat tinggi tubuhnya tersusun oleh sejumlah sel, baik sel hidup maupun sel mati. Sel-sel hidup memiliki persamaan dan perbedaan dalam struktur dan fungsinya. Persamaannya adalah sel itu mempunyai diniding sel, terisi plasma yang terbungkus oleh membran plasma. Sedangkan perbedaannya terutama diakibatkan oleh lingkungan dan faktor genetik, yaitu akibat proses diferensiasi yang mengikuti proses pembelahan sel.

Dinding Sel

Dinding sel terdiri dari: lamela tengah, dinding primer dan dinding sekunder. Antara sel-sel yang berdekatan ada lamela tengah yang merekatkan antara dua dinding sei menjadi satu. Lamela tengah terutama terdiri dari Ca-pektat berupa gel. Dinding primer adalah lapisan yang terbentuk selama pembentangan, terdiri dari hemiselulosa, selulosa, pektin, lemak, dan protein. Dinding sekunder biasanya lebih tebal dari dinding primer terutama terdiri dari selulosa dan kadang-kadang lignin, merupakan lapisan yang ditambahkan setelah proses pembentangan dinding sel selesai.

Tidak  semua   bagian   dinding   sel   mengalami   penebalan   dan  terisi   plasma (plasmodesmata).  Dinding primer memilki sejumlah daerah penipisan yang disebut noktah. Daerah ini memiliki plasmodesmata dengan kerapatan tinggi. Plasmodesmata adalah jalinan  benang sitoplasma  tipis yang  menembus dinding-dinding  sel yang bersebelahan, menghubungkan protoplas sel yang berdampingan. Dengan demikian dinding    sel    menjadi    berlubang-lubang    yang    memungkinkan    senyawa    kimia melewatinya.

Dinding sel yang berbatasan langsung dengan udara luar sering dilapisi kutin dan suberin (kutikula). Lapisan ini tidak seluruhnya tertutup rapat sehingga masih memungkinkan senyawa kimia melewatinya. Dinding sel berfungsi untuk memberi kekuatan mekanik sehingga sel mempunyai bentuk tetap serta memberi perlindungan terhadap isi sel, dan karena sifat hidrofilnya dapat mengadakan imbibisi air serta meneruskan air dan senyawa yang larut di dalamnya ke protoplas.

Protoplas

Protoplas merupakan bagian yang hidup dari sel tumbuhan, meskipun di dalamnya juga terdapat berbagai senyawa anorganik. Protoplas terdiri dari empat bagian utama, yaitu: sitgplasma, nukleus, vakuola dan bahan ergastik.

Sitoplasma

Sitoplasma merupakan bagian sel yang kompleks, suatu bahan cair yang mengandung banyak molekul, diantaranya berbentuk suspensi koloid dan organel-organel yang bermembran. Sitoplasma dan nukleus secara bersama-sama disebut protoplasma. Beberapa sel tumbuhan juga memiliki juga zat-zat murni yang tidak hidup disebut bahan ergastik, seperti: kalsium oksalat, benda-benda protein, gum, minyak, resin.

Sistem endomembran dalam Sitoplasma meliputi retikulum endoplasma, badan Golgi, selimut inti, dan organel sel serta membran lain (badan mikro, sferosom dan membran vakuola) yang berasal dari retikulum endoplasma atau badan Golgi. Sedangkan membran plasma dianggap satuan yang terpisah, meskipun tumbuh melalui penambahan sejumlah kantung yang berasal dari badan Golgi.

Mitokondria dan plastida yang diselimuti oleh selapis membran yang halus dan membran dalam yang melekuk-lekuk juga tidak berhubungan dengan sistem membran. Demikian pula ribosom, mikrotubul dan mikrofilamen bukan bagian dari sistem endomembran.

Membran Plasma atau Plasmalemma

Membran plasma berfungsi mengatur aliran zat -zat terlarut masuk dan keluar

sel, dan mengatur aliran air melalui osmosis. Membran plasma bersifat diferensial

permeabel,  artinya dapat melalukan  senyawa  kimia tertentu dan tidak  melalukan senyawa lainnya.

Membran plasma merupakan  lapisan  rangkap lipid dengan bagian .hidrofilik (suka air) molekul lipidnya berada di permukaan. Bagian lipofilik (suka lemak), molekul tersebut menghadap ke dalam lapisan rangkap sehingga menyebabkan adanya ruang yang terang. Molekul protein yang mencakup 50 % bahan membran tenggelam di lapisan rangkap itu, dengan satu atau kedua ujung menonjol ke salah satu atau kedua permukaan membran. Kedua permukaan membran berbeda secara khas.

Retikulum Encfoplasma (ER = Endplasmic Retikulum)

Pada banyak sel, ER menyerupai kantung kempis yang berlipat-lipat (disebut sisternae). ER membentuk sistem angkutan untuk berbagai macam molekul di dalam sel dan bahkan antar sel meialui plasmodesmata. Sejumlah ribosom sering berasosiasi dengan ER dalam hal sintesis protein. ER yang ditempeli ribosom disebut ER kasar. ER halus tak ber-ribosom dan senng berbentuk pipa.

Badan Golgi

Dengan mikroskop elektron, badan golgi (diktiosom) terlihat sebagai tumpukan piring pipih yang berongga di dalamnya (sisternae) dengan tepian yang menggelembung dan dikelilingi oleh benda bulat-bulat (vesikel). Badan Golgi berperarudalam pembentukan membran plasma dan mengangkut enzim yang harus dibuat dalam sel, yang akan menentukan reaksi kimia yang terjadi dan menentukan struktur dan fungsi sel.

Selimut Inti

Inti (nukleus) dikelilingi oleh dua membran unit yang sejajar yang disebut selimut inti. Ketebalan membran luar sedikit lebih tebal dibanding membran dalam. Keduanya dipisahkan oleh ruang perinukleus. Selimut inti mempunyai banyak pori. Membran dalam dan luar menyatu membentuk pinggiran pori, yang dipertahankan bentuknya oleh suatu bahan sehingga terjadi struktur yang disebut anulus. ER berhubungan dengan selimut inti, sedang ruang perinukleus bersambungan dengan ruang di antara membran sejajar ER.

Membran Vakuola atau Tonoplas

Membran vakuola menyerupai plasmalemma, namun berbeda fungsinya dan sering agak lebih tipis. Tonoplas mengangkut zat terlarut keluar-masuk vakuola, sehingga mengendalikan potensial air.

Badan Mikro

Badan mikro adalah organel bulat yang terbungkus oleh selapis membran, berbutir-butir di sebelah dalamnya, dan kadang disertai kristal protein. Dua jenis badan mikro yang penting adalah peroksisom dan glioksisom yang masing-masing berperan khusus dalam aktivitas kimia sel tumbuhan. Perpksisom menguraikan asam glikolat yang dihasilkan dari fostosintesis, mendaur ulang molekul lain kembali ke kloroplas. Glioksisom menguraikan lemak menjadi karbohidrat selama dan sesudah perkecambahan biji. Hidrogen peroksida hasil reaksi ini juga diuraikan di dalam glioksisom.

Sferosom

Sferosom berbentuk bulat dan diselimuti oleh membran unit yang berasal dari ER, berisi bahan berlemak, dan menjadi pusat sintesis dan penyimpanan lemak.

Rangka Sel

Berkat perkembangan mikroskop elektron, diketahui bahwa mikrotubul dan mikrofilamen berprotein terdapat di hampir semua sel tumbuhan eukaritik. Bersama-sama dengan benang-benang penghubung membentuk tiga sistem rangka sel yang berlainan tapi terintegrasi dengan baik. Mikrotubul adalah siiinder panjang yang berongga terdiri dari molekul protein bundar yang disebut tubulin. Fungsi mikrotubul diduga berkenaan dengan gerak yang mengarah , khususnya di kromosom saat sel membelah atau di organel sel. Gerak itu meliputi pengendalian arah mikrofibril selulosa pada dinding sel atau gerak sel itu sendiri.

Mikrofilamen merupakan stuktur padat yang lebih kecil, yang bertindak sendiri atau bersama-sama dengan mikrotubul untuk menggerakkan sel. Mikrofilamen terdiri dari protein aktin yang juga menjadi kandungan utama jaringan otot hewan. Fungsi lain mikrofilamen adalah mengatur arah aliran sitoplasma, kalau arah mikrofilamen berubah maka berubah juga arah aliran sitoplasma.

Ribosom

Sintesis protein merupakan fungsi sel yang vital yang berlangsung di ribuan ribosom. Ribosom tersebar di sitoplasma atau bergabung dengan ER kasar di dalam sel, dan selalu di membran rangkap ER di sisi sitosol. Ribosom juga menempel di membran iuar selimut inti di sisi sitosol. Ribosom nampak sebagai bintik hitam pada mikrograf elektron. Sering juga membentuk rantai seperti untaian, khususnya dalam pola spiral (terpilin). Struktur ini dinamakan poliribosom atau polisom. Dalam ribosom, informasi genetik dari mRNA diterjemahkan menjadi protein.

Mitokondria

Pada mikroskop cahaya, mitokondria terlihat seperti bulatan, batang atau kawat kecil yang beragam bentuk dan ukurannya. Terbungkus membran rangkap, permukaan luarnya berlubang-lubang sedang permukaan dalamnya membentuk tonjolan-tonjolan (kristae) yang masuk ke dalam stroma. Membran

dalam membungkus matriks, dan banyak enzim yang mengendalikan berbagai tahap dalam respirasi sel khususnya dan metabolisme umumnya ditemukan di sana atau di dalam matriks. Mitokondria memiliki DNA dan ribosom kecil di dalam matriksnya, sehingga mampu mensintesis porteinnya sendiri.

Plastida

Plastida adalah organel berbentuk lensa yang terdapat pada semua sel tumbuhan, diselimuti oleh sistem membran rangkap. Plastida mengandung DNA dan ribosom yang terbenam dalam matriks cair yang disebut stroma. Plastida terbentuk dari hasil pembelahan plastida terdahulu atau sebagai hasil diferensiasi proplastida. Plastida tak berwarna disebut leukoplas, contohnya: amiloplas yang mengandung butir-butir padi atau proteinoplas yang mengandung protein cadangan. Ada dua macam plastida berwarna, yaitu kloroplas yang mengandung klorofil dan berbagai pigmen yang menyertainya, dan kromoplas yang mengandung pigmen lain (karotenoid). Plastida terpenting adalah kloroplas, karena menjadi tempat berlangsungnya fotosintesis.

Kloroplas mengandung suatu sistem mebran yang bernama tilakoid, yang sering sambung-menyambung membentuk tumpukan membran yang disebut grana. Grana terbenam dalam stroma. Enzim yang mengendalikan fotosintesis terdapat di membran tilakoid dan di stroma.

Nukleus

Nukleus merupakan pusat kendali pada sel tumbuhan eukariotik. Nukleus mengendalikan seluruh fungsi sel dengan menentukan berbagai reaksi kimia dan juga struktur dan fungsi sel. Nukleus merupakan organel berbentuk bulat atau memanjang yang terbungkus selimut inti. Plasma nukleus (nukleoplasma) berbutir-butir merupakan sistem koloid, mengandung kromatin yang pada pembelahan sel berubah menjadi kromosom. Fungsi kromosom adalah membentuk m-RNA yang mengatur sintesis protein. Di dalam plasma nukleus juga terdapat nukleolus yang jumlahnya tiap sel khas untuk tiap jenis. Nukleolus itu padat, bentuknya tak beraturan, merupakan massa serat dan butiran, dan berwarna gelap. Fungsi nukleolus adalah untuk sintesis r-RNA dan ribosom.

Vakuola

Badan khas di sel tumbuhan selain dinding sel dan plastida adalah vakuola. Vakuola mengerjakan beberapa fungsi. Bentuk dan ketegangan jaringan yang hanya memiliki dinding primer adalah akibat adanya air dan bahan terlarut yang menekan dari dalam vakuola. Tekanan tersebut timbul karena osmosis. Konsentrasi bahan terlarut di dalam vakuola cukup tinggi, termasuk garam-garam, molekul-molekul organik kecil, beberapa protein (enzim) dan molekul-molekul lainnya. Beberapa vakuola mengandung pigmen yang menimbulkan warna pada banyak bunga atau dauh. Pada beberapa bagian tumbuhan, vakuola dapat mengandung bahan-bahan yang mungkin berbahaya bagi sitoplasma.

Sel muda yang aktif membelah di titik tumbuh batang dan akar mempunyai vakuola sangat kecil. Sebagian besar terbentuk dari ER, lalu tumbuh bersama sel, mengambil air secara osmosis dan bergabung satu sama lain. Sel dewasa sering memiliki vakuola yang mengisi 80-90% atau lebih volume sel, dan protoplasmanya tersisiih hingga hanya berupa lapisan tipis di antara tonoplas dan plasmalemma. Beberapa sel yang aktif membelah juga dapat bervakuola besar.

D.  RANGKUMAN

Fisiologi tumbuhan mempelajari aktivitas hidup tumbuhan, menginterpretasikan proses-proses kehidupannya, dan mempelajari tanggapan tumbuhan terhadap perubahan lingkungan serta pertumbuhan dan perkembangannya. Fisiologi tumbuhan bergantung pada ilmu fisika, kimia, dan anatomi tumbuhan serta biologi molekuler.

Fisiologi tumbuhan sangat penting dalam meningkatkan penelitian di bidang pertanian. Tumbuhan terdiri atas sel yang memiliki nukleus yang terbungkus oleh membran atau struktur serupa tapi tanpa mernbran. Sel tumbuhan memiliki beberapa jenis organel yang terbungkus membran,misalnya kloroplas, mitokondria, nukleus, dan vakuola. Sebagian besar sel tumbuhan eukariotik diselimuti oleh dinding sel.

Read More

Makalah Sel Tumbuhan

I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang

Fisiologi tumbuhan merupan ilmu yang mempelajari tentang proses, fungsi, dan aktivitas suatu organisme dalam menjaga dan mengatur kehidupannya. Seperti halnya cabang ilmu biologi lain, fisiologi tumbuhan juga mempelajari proses kehidupan yang sering mirip atau identik pada banyak organisme. Fisiologi tumbuhan sebenarnya merupakan terapan dari fisika dan kimia modern untuk memahami tumbuhan. Karena itu, kemajuan fisiologi tumbuhan hampir seluruhnya bergantung pada kemajuan dibidang fisika dan kimia. Kini teknologi ilmu fisika terapan menyumbangkan peralatan untuk membantu penelitian dibidang fisiologi tumbuhan serta pengetahuan dasar yang dipakai untuk menafsirkan berbagai hasilnya.

Dalam mempelajari fisiologi tumbuhan, yang paling mendasar perlu di pelajari adalah ilmu tentang sel . Tumbuhan termasuk organisme multiseluler yang terdiri dari berbagai jenis sel terspesialisasi yang bekerja sama melakukan fungsinya. Sel tumbuhan meliputi berbagai organel seperti dinding sel, sitoplasma, membran plasma, retikulum endoplasma, badan golgi, vakuola, badan mikro, sferosom, rangka sel, ribosom, mitokondria, plastida dan nukleus. Masing-masing organel memiliki struktur dan fungsi yang berbeda. Fotosintesis, metabolisme, pertumbuhan serta perkembangan tumbuhan merupakan aktivitas sel-sel tumbuhan. Misalnya organel plastida yang berperan dalam fotosintesis tumbuhan.

Tumbuhan tingkat tinggi tubuhnya tersusun oleh sejumlah sel, baik sel hidup maupun sel mati. Sel-sel hidup memiliki persamaan dan perbedaan dalam struktu dan fungsinya. Persamaannya adalah sel itu mempunyai dinding sel, terisi plasma yang terbungkus oleh membran plasma. Sedangkan perbedaannya terutama diakibatkan oleh lingkungan dan faktor genetik, yaitu akibat proses diferensiasi yang mengikuti proses pembelahan sel.

Pemahaman tentang sel tumbuhan diperlukan dalam bahasan fisiologi tumbuhan selanjutnya. Pada makalah ini dijelaskan struktur dan fungsi masing-masing organel sel serta hubungan antar organel sehingga dapat bekerja sama membentuk sistem.

1.2. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Apakah arti dan fungsi fisiologi tumbuhan ?
2. Bagaimana aktifitas hidup yang dilakukan oleh tumbuhan ?
3. Bagimana keterkaitan antara fisiologi tumbuhan dengan cabang ilmu biologi yang lain?
4. Bagaimana struktur dan fungsi organel-organel sel tumbuhan?
5. Bagaimana hubungan kerjasama antar organel-organel sel tumbuhan?

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini yaitu agar mahasiswa dapat:
1. Menafsirkan arti dan fungsi fisiologi tumbuhan
2. Menunjukkan sejumlah aktifitas hidup yang dilakukan oleh tumbuhan
3. Mengetahui keterkaitan antara fisiologi tumbuhan dengan cabang ilmu biologi yang lain.
4. Menggambarkan sel tumbuhan eukariotik.
5. Menghubungkan struktur dan fungsi bagian-bagian sel tumbuhan.


II. PEMBAHASAN

2.1   Fisiologi Tumbuhan
Fisiologi berasal dari bahasa latin, physis berarti alam (nature) dan logos berarti ilmu. Jadi fisiologi tumbuhan diartikan sebagai ilmu tentang alam tumbuhan. Pengertian tersebut merupakan pengertian yang sangat luas tentang segala sesuatu yang berkaitan dengan masalah botani, padahal yang dipelajari dalam fisiologi tumbuhan lebih ditujukan pada berbagai mekanisme atau proses biologis yang terjadi di dalam tumbuhan.

Fisiologi   tumbuhan   berarti   suatu   bidang   ilmu   yang   mengkaji   fenomena-fenomena penting di dalam tumbuhan, meliputi:
1) Aktivitas hidup yang dilakukan oleh tumbuhan.
2) Proses dan fungsi yang menyangkut tanggapan tumbuhan terhadap perubahan lingkungan, dan pertumbuhan serta perkembangannya sebagai hasil dari respon tersebut.
3) Fungsi setiap jenis organ, jaringan, sel, dan organel sel dalam tumbuhan serta fungsi setiap komponen kimia (ion, molekul atau makromolekul).

Tumbuhan adalah tonggak dari sebagian besar ekosistem terestrial. Kajian mengenai tumbuhan didorong oleh kombinasi keingintahuan dan kebutuhan. Keingintahuan mengenai bagaimana tumbuhan bekerja dan kebutuhan menerapkan pengetahuan ini secara cermat untuk menghasilkan makanan, pakaian, dan perumahan bagi populasi manusia yang berkembang. Beberapa hal penting tentang tumbuhan adalah sebagai berikut:


1.   Sebagai mahluk hidup, tumbuhan menunjukkan sejumlah aktivitas, yaitu:
a) Bertukar  senyawa   kimia   dengan   lingkungannya,   tanpa   banyak   kehilangan senyawa kimia penyusun tubuhnya.
b) Menyerap dan menggunakan energi dari luar.
c) Mensintesis bahan kimia yang diperlukan serta mengganti bahan yang hilang ke lingkungan atau rusak
d) Sebagian selnya megadakan pembelahan atau penggabungan, kalau tidak akan mati.

2. Beberapa sifat khas tumbuhan adalah melakukan proses fiisiologi yang  berbeda dengan mahluk lain, misalnya:
a) Merupakan mahluk autotrof dalam metabolisme karbon.
b) Tidak dapat berpindah dan hanya mencapai daerah yang sempit, sehingga hanya mampu menggunakan sebagian kecil lingkungan.
c) Sangat tergantung kepada bahan mineral dari tanah, sehingga kebutuhan hara tidak banyak jenisnya.

3.  Seluruh fungsi tumbuhan dapat dipahami dengan dasar prinsip fisika dan kimia. Metode-metode yang digunakan dalam fisiologi tumbuhan umumnya diturunkan dari kima dan fisika. Selain itu, anatomi tumbuhan juga dipakai dalam mernpelajari fisiologi tumbuhan. Sekarang ini, biologi molekuler mulai merevolusi kajian tentang tumbuhan, contohnya para ahli tumbuhan telah menemukan beberapa gen yang mengontroi perkembangan bunga dan telah mempelajari fungsi-fungsi gen tersebut.

4.    Pada organisme hidup, struktur sangat erat kaitannya dengan fungsi. Takkan ada fungsi kehidupan tanpa adanya struktur gen, enzim, molekul lain, organel, sel, jaringan, dan organ. Tumbuhan adalah struktur yang tumbuh sendiri. Melalui proses perkembangan yang meliputi: pembelahan sel, pembesaran sel, serta spesialisasi sel atau diferensiasi, suatu tumbuhan bermula dari 1 sel tunggal kemudian menjadi organisme multiseluler. Selanjutnya, tumbuhan terus tumbuh dan    berkembang   sepanjang    hidupnya    dengan    adanya    daerah    embrionik (meristem).

5.  Tumbuhan tumbuh dan berkembang di lingkungan dan berinteraksi dengan lingkungan melalui banyak cara, misainya: perkembangan tumbuhan dipengaruhi oleh suhu, cahaya, gravitasi, angin, dan kelembaban.

Fisiologi tumbuhan sangat penting bagi semua bidang botani terapan, seperti: agronomi, hortikultura, florikultura, kehutanan, pertamanan, pemuliaan tanaman, patologi tumbuhan, farmakologi, dan lain-iain. Tugas utama di masa datang adalah bagaimana usaha kita meningkatkan pangan, makanan ternak, serat, produksi kayu, dan lain-lain yang menyangkut kebutuhan hajat hidup manusia.

2.2  Hubungan Fisiologi Tumbuhan dengan Cabang Botani Lainnya
Meluaskan pokok bahasan dalam berbagai bidang ilmu menyebabkan banyak terjadi daerah tumpang-tindih antar ilmu yang satu dengan ilmu yang lain. Demikian pula yang terjadi antara fisiologi tumbuhan dengan beberapa bidang ilmu lainnya, terutama cabang ilmu botani. Sebagai contoh adalah antara fisiologi tumbuhan dengan ekologi tumbuhan.

Banyak topik yang dikaji dalam bidang fisiologi tumbuhan yang berkaitan erat dengan bidang ilmu ekologi, misalnya tentang tanggapan tanaman terhadap perubahan berbagai faktor lingkungan.. Besarnya porsi daerah tumpang-tindih ini yang disertai dengan pentingnya daerah tumpang-tindih tersebut yang menyebabkan berkembangnya cabang ilmu baru yang disebut sebagai ekofisiologi atau fisiollogi lingkungan (environmental physiology).

Ilmu anatomi tumbuhan juga besar keterkaitan dan sumbangannya bagi perkembangan fisiologi tumbuhan, misalnya sehubungan dengan pengertian tentang ultrastruktur membran dan organel-organel sel. Pemahaman tentang ultrastruktur dan senyawa penyusun membran thilakoid pada khloroplas mempermudah untuk menerangkan proses perpindahan elektron pada fase cahaya fotosintesis.

Dari uraian diatas, jelas terlihat keterkaitan antar fisiologi tumbuhan dengan cabang-cabang botani lainnya. Selain itu fisiologi tumbuhan akan sangat erat kaitannya dengan ilmu-ilmu dasar yang mendukung, seperti yang telah disinggung terdahulu, yakni dengan ilmu kimia dan fisika.

2.3   Sel Tumbuhan
Tumbuhan tingkat tinggi tubuhnya tersusun oleh sejumlah sel, baik sel hidup maupun sel mati. Sel-sel hidup memiliki persamaan dan perbedaan dalam struktu dan fungsinya. Persamaannya adalah sel itu mempunyai dinding sel, terisi plasma yang terbungkus oleh membran plasma. Sedangkan perbedaannya terutama diakibatkan oleh lingkungan dan faktor genetik, yaitu akibat proses diferensiasi yang mengikuti proses pembelahan sel.

2.3.1 Dinding Sel
Dinding sel merupakan salah satu ciri sel tumbuhan yang membedakannya dari sel hewan. Dinding ini melindungi sel tumbuh¬an, mempertahankan bentuknya, dan mencegah penghisapan air secara berlebihan. Pada tingkat keseluruhan tumbuhan, dinding yang kuat yang terbuat dari sel khusus mempertahan¬kan tumbuhan agar tegak melawan gaya gravitasi.

Sel tumbuhan muda pertama-tama mensekresi dinding yang relatif tipis dan lentur yang disebut dinding sel primer. Di antara dinding-dinding primer sel-sel yang berdekatan terdapat lamela tengah, lapisan tipis yang banyak mengandung polisakarida lengket yang disebut pektin. Apabila selnya telah dewasa dan berhenti tumbuh, sel ini memperkuat dindingnya. Sebagian sel tumbuhan melakukan hal ini hanya dengan mensekresi substansi pengeras ke dalam dinding primernya. Sel lain menambahkan dinding sel sekunder di antara membran plasma dan dinding primer. Dinding sekunder ini, seringkali menumpuk menjadi beberapa lapisan berlamina, memiliki matriks kuat dan tahan lama yang sanggup memberi perlindungan dan dukungan.  (Campbell, 2002).

 Dinding sel tumbuhan. Sel muda mula-mula membentuk dinding primer tipis, seringkali ada penambahan dinding sekunder yang lebih kuat di dalam dinding primer ketika pertumbuhan terhenti. Lamela tengah yang lengket melekatkan sel-sel yang berdekatan menjadi satu. Dengan demikian, partisi multilapis di antara sel-sel ini terdiri atas dinding penghubung yang masing-masing disekresikan oleh selnya sendiri (Campbell, 2002).

Dinding sel terdiri dari: lamela tengah, dinding primer dan dinding sekunder. Antara sel-sel yang berdekatan ada lamela tengah yang merekatkan antara dua dinding sei menjadi satu. Lamela tengah terutama terdiri dari Ca-pektat berupa gel. Dinding primer adalah lapisan yang terbentuk selama pembentangan, terdiri dari hemiselulosa, selulosa, pektin, lemak, dan protein. Dinding sekunder biasanya lebih tebal dari dinding primer terutama terdiri dari selulosa dan kadang-kadang lignin, merupakan lapisan yang ditambahkan setelah proses pembentangan dinding sel selesai.

Tidak  semua   bagian   dinding   sel   mengalami   penebalan   dan  terisi   plasma (plasmodesmata).  Dinding primer memilki sejumlah daerah penipisan yang disebut noktah. Daerah ini memiliki plasmodesmata dengan kerapatan tinggi. Plasmodesmata adalah jalinan  benang sitoplasma  tipis yang  menembus dinding-dinding  sel yang bersebelahan, menghubungkan protoplas sel yang berdampingan. Dengan demikian dinding    sel    menjadi    berlubang-lubang    yang    memungkinkan senyawa kimia melewatinya.

Dinding sel yang berbatasan langsung dengan udara luar sering dilapisi kutin dan suberin (kutikula). Lapisan ini tidak seluruhnya tertutup rapat sehingga masih memungkinkan senyawa kimia melewatinya. Dinding sel berfungsi untuk memberi kekuatan mekanik sehingga sel mempunyai bentuk tetap serta memberi perlindungan terhadap isi sel, dan karena sifat hidrofilnya dapat mengadakan imbibisi air serta meneruskan air dan senyawa yang larut di dalamnya ke protoplas (Hasnunidah, 2007).

2.3.2 Protoplas
Protoplas merupakan bagian yang hidup dari sel tumbuhan, meskipun di dalamnya juga terdapat berbagai senyawa anorganik. Protoplas terdiri dari empat bagian utama, yaitu: sitoplasma, nukleus, vakuola dan bahan ergastik.

1. Sitoplasma
Sitoplasma merupakan bagian sel yang kompleks, suatu bahan cair yang mengandung banyak molekul, diantaranya berbentuk suspensi koloid dan organel-organel yang bermembran. Sitoplasma dan nukleus secara bersama-sama disebut protoplasma. Beberapa sel tumbuhan juga memiliki juga zat-zat murni yang tidak hidup disebut bahan ergastik, seperti: kalsium oksalat, benda-benda protein, gum, minyak, resin.

Sistem endomembran dalam Sitoplasma meliputi retikulum endoplasma, badan Golgi, selimut inti, dan organel sel serta membran lain (badan mikro, sferosom dan membran vakuola) yang berasal dari retikulum endoplasma atau badan Golgi. Sedangkan membran plasma dianggap satuan yang terpisah, meskipun tumbuh melalui penambahan sejumlah kantung yang berasal dari badan Golgi.

Mitokondria dan plastida yang diselimuti oleh selapis membran yang halus dan membran dalam yang melekuk-lekuk juga tidak berhubungan dengan sistem membran. Demikian pula ribosom, mikrotubul dan mikrofilamen bukan bagian dari sistem endomembran (Hasnunidah, 2007).

- Membran Plasma atau Plasmalemma
Membran plasma berfungsi mengatur aliran zat -zat terlarut masuk dan keluar
sel, dan mengatur aliran air melalui osmosis. Membran plasma bersifat diferensial permeabel,  artinya dapat melalukan  senyawa  kimia tertentu dan tidak  melalukan senyawa lainnya.

Membran plasma merupakan  lapisan  rangkap lipid dengan bagian: hidrofilik (suka air) molekul lipidnya berada di permukaan. Bagian lipofilik (suka lemak), molekul tersebut menghadap ke dalam lapisan rangkap sehingga menyebabkan adanya ruang yang terang. Molekul protein yang mencakup 50% bahan membran tenggelam di lapisan rangkap itu, dengan satu atau kedua ujung menonjol ke salah satu atau kedua permukaan membran. Kedua permukaan membran berbeda secara khas (Hasnunidah, 2007).

- Retikulum Endoplasma (ER = Endoplasmic Retikulum)
Pada banyak sel, ER menyerupai kantung kempis yang berlipat-lipat (disebut sisternae). ER membentuk sistem angkutan untuk berbagai macam molekul di dalam sel dan bahkan antar sel meialui plasmodesmata. Sejumlah ribosom sering berasosiasi dengan ER dalam hal sintesis protein. ER yang ditempeli ribosom disebut ER kasar. ER halus tak ber-ribosom dan senng berbentuk pipa (Hasnunidah, 2007).

- Badan Golgi
Dengan mikroskop elektron, badan golgi (diktiosom) terlihat sebagai tumpukan piring pipih yang berongga di dalamnya (sisternae) dengan tepian yang menggelembung dan dikelilingi oleh benda bulat-bulat (vesikel). Badan Golgi berperan dalam pembentukan membran plasma dan mengangkut enzim yang harus dibuat dalam sel, yang akan menentukan reaksi kimia yang terjadi dan menentukan struktur dan fungsi sel (Hasnunidah, 2007).

 

Gambar 4: Aparatus Golgi

- Selimut Inti
Inti (nukleus) dikelilingi oleh dua membran unit yang sejajar yang disebut selimut inti. Ketebalan membran luar sedikit lebih tebal dibanding membran dalam. Keduanya dipisahkan oleh ruang perinukleus. Selimut inti mempunyai banyak pori. Membran dalam dan luar menyatu membentuk pinggiran pori, yang dipertahankan bentuknya oleh suatu bahan sehingga terjadi struktur yang disebut anulus. ER berhubungan dengan selimut inti, sedang ruang perinukleus bersambungan dengan ruang di antara membran sejajar ER (Hasnunidah, 2007).

- Membran Vakuola atau Tonoplas
Membran vakuola menyerupai plasmalemma, namun berbeda fungsinya dan sering agak lebih tipis. Tonoplas mengangkut zat terlarut keluar-masuk vakuola, sehingga mengendalikan potensial air (Hasnunidah, 2007).

- Badan Mikro
Badan mikro adalah organel bulat yang terbungkus oleh selapis membran, berbutir-butir di sebelah dalamnya, dan kadang disertai kristal protein. Dua jenis badan mikro yang penting adalah peroksisom dan glioksisom yang masing-masing berperan khusus dalam aktivitas kimia sel tumbuhan. Perpksisom menguraikan asam glikolat yang dihasilkan dari fostosintesis, mendaur ulang molekul lain kembali ke kloroplas. Glioksisom menguraikan lemak menjadi karbohidrat selama dan sesudah perkecambahan biji. Hidrogen peroksida hasil reaksi ini juga diuraikan di dalam glioksisom (Hasnunidah, 2007).

 

Gambar 6: Anatomi Peroksisom

- Sferosom
Sferosom berbentuk bulat dan diselimuti oleh membran unit yang berasal dari ER, berisi bahan berlemak, dan menjadi pusat sintesis dan penyimpanan lemak (Hasnunidah, 2007).

- Rangka Sel
Berkat perkembangan mikroskop elektron, diketahui bahwa mikrotubul dan mikrofilamen berprotein terdapat di hampir semua sel tumbuhan eukariotik. Bersama-sama dengan benang-benang penghubung membentuk tiga sistem rangka sel yang berlainan tapi terintegrasi dengan baik. Mikrotubul adalah silinder panjang yang berongga terdiri dari molekul protein bundar yang disebut tubulin. Fungsi mikrotubul diduga berkenaan dengan gerak yang mengarah , khususnya di kromosom saat sel membelah atau di organel sel. Gerak itu meliputi pengendalian arah mikrofibril selulosa pada dinding sel atau gerak sel itu sendiri.

Mikrofilamen merupakan stuktur padat yang lebih kecil, yang bertindak sendiri atau bersama-sama dengan mikrotubul untuk menggerakkan sel. Mikrofilamen terdiri dari protein aktin yang juga menjadi kandungan utama jaringan otot hewan. Fungsi lain mikrofilamen adalah mengatur arah aliran sitoplasma, kalau arah mikrofilamen berubah maka berubah juga arah aliran sitoplasma (Hasnunidah, 2007).

- Ribosom
Sintesis protein merupakan fungsi sel yang vital yang berlangsung di ribuan ribosom. Ribosom tersebar di sitoplasma atau bergabung dengan ER kasar di dalam sel, dan selalu di membran rangkap ER di sisi sitosol. Ribosom juga menempel di membran luar selimut inti di sisi sitosol. Ribosom nampak sebagai bintik hitam pada mikrograf elektron. Sering juga membentuk rantai seperti untaian, khususnya dalam pola spiral (terpilin). Struktur ini dinamakan poliribosom atau polisom. Dalam ribosom, informasi genetik dari mRNA diterjemahkan menjadi protein (Hasnunidah, 2007).

Gambar 9. Ribosom. Ribosom terdiri dari subunit besar dan kecil yaitu rRNA dan protein. Setiap subunit disintesis di dalam nukleolus dan dikeluarkan melalui pori nukleus ke dalam sitoplasma (Johnson, 2000).

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein. Sel yang memiliki laju sintesis protein yang tinggi secara khusus memiliki jumlah ribosom yang sangat banyak. Ribosom bebas tersuspensi dalam sitosol, sementara ribosom terikat dilekatkan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum endoplasmik. Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi di dalam sitosol; contohnya ialah enzim-enzim yang mengkatalisis proses metabolisme yang bertempat di dalam sitosol (Campbell, 2002).

- Mitokondria
Pada mikroskop cahaya, mitokondria terlihat seperti bulatan, batang atau kawat kecil yang beragam bentuk dan ukurannya. Terbungkus membran rangkap, permukaan luarnya berlubang-lubang sedang permukaan dalamnya membentuk tonjolan-tonjolan (kristae) yang masuk ke dalam stroma. Membran dalam membungkus matriks, dan banyak enzim yang mengendalikan berbagai tahap dalam respirasi sel khususnya dan metabolisme umumnya ditemukan di sana atau di dalam matriks. Mitokondria memiliki DNA dan ribosom kecil di dalam matriksnya, sehingga mampu mensintesis porteinnya sendiri (Hasnunidah, 2007).

- Plastida
Plastida adalah organel berbentuk lensa yang terdapat pada semua sel tumbuhan, diselimuti oleh sistem membran rangkap. Plastida mengandung DNA dan ribosom yang terbenam dalam matriks cair yang disebut stroma. Plastida terbentuk dari hasil pembelahan plastida terdahulu atau sebagai hasil diferensiasi proplastida. Plastida tak berwarna disebut leukoplas, contohnya: amiloplas yang mengandung butir-butir padi atau proteinoplas yang mengandung protein cadangan. Ada dua macam plastida berwarna, yaitu kloroplas yang mengandung klorofil dan berbagai pigmen yang menyertainya, dan kromoplas yang mengandung pigmen lain (karotenoid). Plastida terpenting adalah kloroplas, karena menjadi tempat berlangsungnya fotosintesis.

Kloroplas mengandung suatu sistem mebran yang bernama tilakoid, yang sering sambung-menyambung membentuk tumpukan membran yang disebut grana. Grana terbenam dalam stroma. Enzim yang mengendalikan fotosintesis terdapat di membran tilakoid dan di stroma (Hasnunidah, 2007).

 

Gambar 11: Kloroplas

2. Nukleus
Nukleus merupakan pusat kendali pada sel tumbuhan eukariotik. Nukleus mengendalikan seluruh fungsi sel dengan menentukan berbagai reaksi kimia dan juga struktur dan fungsi sel. Nukleus merupakan organel berbentuk bulat atau memanjang yang terbungkus selimut inti. Plasma nukleus (nukleoplasma) berbutir-butir merupakan sistem koloid, mengandung kromatin yang pada pembelahan sel berubah menjadi kromosom. Fungsi kromosom adalah membentuk m-RNA yang mengatur sintesis protein. Di dalam plasma nukleus juga terdapat nukleolus yang jumlahnya tiap sel khas untuk tiap jenis. Nukleolus itu padat, bentuknya tak beraturan, merupakan massa serat dan butiran, dan berwarna gelap. Fungsi nukleolus adalah untuk sintesis r-RNA dan ribosom (Hasnunidah, 2007).

Nukleus mengandung sebagian besar gen yang mengontrol sel eukariotik (sebagian gen terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Nukleus ini umumnya merupakan organel yang paling mencolok dalam sel eukariotik, rata-rata berdiameter 5 µm. Di dalam nukleus, DNA diorganisasikan bersama dengan protein menjadi materi yang disebut kromatin. Kromatin yang diberi warna tampak melalui mikroskop cahaya maupun mikros-kop elektron sebagai massa kabur. Sewaktu sel bersiap untuk membelah (bereproduksi), kromatin kusut yang berbentuk benang akan menggulung (memadat), menjadi cukup tebal untuk bisa dibedakan sebagai struktur terpisah yang disebut kromosom. Nukleus ini mengontrol sintesis protein dalam sitoplasma dengan cara mengirim mesenjer molekuler yang berbentuk RNA.  (Campbell, 2002).

 

Gambar 12: Nukleus

3. Vakuola
Badan khas di sel tumbuhan selain dinding sel dan plastida adalah vakuola. Vakuola mengerjakan beberapa fungsi. Bentuk dan ketegangan jaringan yang hanya memiliki dinding primer adalah akibat adanya air dan bahan terlarut yang menekan dari dalam vakuola. Tekanan tersebut timbul karena osmosis. Konsentrasi bahan terlarut di dalam vakuola cukup tinggi, termasuk garam-garam, molekul-molekul organik kecil, beberapa protein (enzim) dan molekul-molekul lainnya. Beberapa vakuola mengandung pigmen yang menimbulkan warna pada banyak bunga atau dauh. Pada beberapa bagian tumbuhan, vakuola dapat mengandung bahan-bahan yang mungkin berbahaya bagi sitoplasma.

Sel muda yang aktif membelah di titik tumbuh batang dan akar mempunyai vakuola sangat kecil. Sebagian besar terbentuk dari ER, lalu tumbuh bersama sel, mengambil air secara osmosis dan bergabung satu sama lain. Sel dewasa sering memiliki vakuola yang mengisi 80-90% atau lebih volume sel, dan protoplasmanya tersisiih hingga hanya berupa lapisan tipis di antara tonoplas dan plasmalemma. Beberapa sel yang aktif membelah juga dapat bervakuola besar (Hasnunidah, 2007).

 

Gambar 13: Vakuola

III. KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan dari makalah “ Fisiologi Tumbuhan dan Sel Tumbuhan” ini, maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Fisiologi   tumbuhan   adalah   suatu   bidang   ilmu   yang   mengkaji   fenomena-fenomena penting di dalam tumbuhan
2. Fisiologi tumbuhan mempelajari aktivitas hidup tumbuhan, meng-interpretasikan proses-proses kehidupannya, dan mempelajari tanggapan tumbuhan terhadap perubahan lingkungan serta pertumbuhan dan perkembangannya.
3. Fisiologi tumbuhan berkaitan erat dengan cabang-cabang ilmu biologi  lain seperti ekologi dan ekofisiologi atau fisiologi lingkungan.
4. Tumbuhan terdiri atas sel yang memiliki nucleus yang terbungkus oleh membrane atau struktur serupa tapi tanpa membrane.
5. Sel tumbuhan memiliki beberapa jenis organel yang terbungkus membrane, misalnya kloroplas, mitokondria, nucleus, dan vakuola.
6. Sebagian besar sel tumbuhan eukariotik diselimuti oleh dinding sel.

DAFTAR PUSTAKA

Agustriana, Rochmah dan Tunjung Tripeni. 2006. Buku Ajar. Fisiologi Tumbuhan I. Universitas Lampung : Bandar Lampung
Campbell, Reece – Mitchell. 2002. Biologi. Erlangga : Jakarta
Hasnunidah, Neni. 2010. Buku Ajar. Fisiologi Tumbuhan. Universitas Lampung : Bandar Lampung
Lakitan, Benyamin. 2001. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. PT. Raja Grafindo Persada : Jakarta
Salisbury, F.B dan C.W. Ross. Fisiologi Tumbuhan. ITB Bandung : Bandung
Sutrian, Yayan. 1992. Pengantar Anatomi Tumbuh-Tumbuhan. Tentang Sel & Jaringan. Rineka Cipta : Jakarta

Read More

Makalah Retikulum Endoplasma

1.1 . Latar Belakang

Retikulum Endoplasma (RE, atau endoplasmic reticula) adalah organel yang dapat ditemukan pada semua sel eukariotik. Fungsi retikulum endoplasma bervariasi, tergantung pada jenisnya. Pada bagian-bagian Retikulum Endoplasma tertentu, terdapat ribuan ribosom. Ribosom merupakan tempat dimana proses pembentukan protein terjadi di dalam sel. Bagian ini disebut dengan Retikulum Endoplasma Kasar atau Rough Endoplasmic Reticulum. Kegunaan daripada Retikulum Endoplasma Kasar adalah untuk mengisolir dan membawa protein tersebut ke bagian-bagian sel lainnya. Kebanyakan protein tersebut tidak diperlukan sel dalam jumlah banyak dan biasanya akan dikeluarkan dari sel. Contoh protein tersebut adalah enzim dan hormon. Sedangkan bagian-bagian Retikulum Endoplasma yang tidak diselimuti oleh ribosom disebut Retikulum Endoplasma Halus atau Smooth Endoplasmic Reticulum. Kegunaannya adalah untuk membentuk lemak dan steroid. Sel-sel yang sebagian besar terdiri dari Retikulum Endoplasma Halus terdapat di beberapa organ seperti hati. Berdasarkan latar belakang di atas, maka penulis tertarik untuk menulis tentang “Retikulum Endoplasma Sebagai Pusat Biosintesis Sel”.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam makalah ini yaitu sebagai berikut:

1.    Apakah retikulum endoplasma itu?

2.    Bagaimanakah proses biosintesis sel pada Retikulum Endoplasma?

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Struktur dan Komponen R.E

Semua sel eukariota mengandung retikulum endoplasma. Retikulum Endoplasma merupakan bagian sel yang terdiri atas sistem membran. Di sekitar Retikulum Endoplasma adalah bagian sitoplasma yang disebut sitosol. Retikulum Endoplasma sendiri terdiri atas ruangan-ruangan kosong yang ditutupi dengan membran dengan ketebalan 4 nm (nanometer, 10^-9 meter). Membran ini berhubungan langsung dengan selimut nukleus atau nuclear envelope. Secara umum retikulum endoplasma berperan sebagai jalur transportasi intraseluler bagi sel. Dikenal ada dua jenis retikulum endoplasma, yaitu retikulum endoplasma halus dan retikulum endoplasma kasar. Retikulum endoplasma halus berperan dalam sintesis protein dan sintesis membran baru. Retikulum endoplasma kasar mengandung ribosom dan berperan untuk sintesis protein dan modifikasi protein.

Ruang yang terdapat di dalam retikulum endoplasma (RE) disebut lumen atau ruang sisternal RE. Lumen RE terpisah dari sitosol oleh suatu membran tunggal (membran RE) yang memudahkan komunikasi diantara kedua kompartemen ini. Membran RE berkesinambungan dengan membran luar inti.

Berdasarkan topografi membrannya, retikulum endoplasma dibedakan atas dua jenis, yaitu :
1. Retikulum endoplasma kasar
2. Retikulum endoplasma halus

Retikulum endoplasma kasar terdapat dalam bentuk lamella berupa kantung-kantung yang pipih, sedangkan retikulum endoplasma halus atau licin biasanya dalam bentuk vesikula atau tubulus. Retikulum endoplasma kasar umumnya dijumpai pada sel-sel yang dikhususkan untuk mengsekresi protein seperti sel-sel asinar pankreas, sel-sel plasma yang mengekskresikan antibodi atau pada sel-sel yang aktif mengsintesis membran misalnya sel telur muda atau sel-sel batang pada retina. Retikulum endoplasma kasar merupakan tempat berlangsungnya sintesis protein yang ditunjukkan untuk (i) digetahkan atau disekresikan, (ii) sintesis untuk membran, dan (iii) organel-organel intra membran lainnya.

Pada permukaan hyaloplasmik membran retikulum endoplasma kasar, terdapat partikel-partikel ribosom yang menempel atau tertanam. Sedangkan pada retikulum endoplasma halus, membrannya tidak memiliki partikel ribosom. Ribosom-ribosom (80S, 60S dan 40S) melekat pada membran retikulum endoplasma melalui perantaraan glikoprotein khusus yang disebutriboforin. Riboforin ini merupakan reseptor untuk partikel ribosom dengan BM 63.000 dan 65.000 dalton.

Riboforin merupakan protein integral membran yang terdapat pada retikulum endoplasma kasar. Bagian ribosom yang berasosiasi dengan kompleks ribosom adalah ribosom sub unit besra. Dari gambaran di atas, menunjukkan bahwa membran retikulum endoplasma dan membran sel pada umumnya bukan hanya asimetris dari aspek strukturalnya, tetapi juga simetris dari aspek fungsionalnya. Berdasarkan bentuknya, RE dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : RE berbentuk lamella, RE berbentuk versikula, dan RE berbentuk tubulus.

Retikulum endoplasma halus permukaan hyaloplas- miknya tidak mengandung ribosom. Oleh sebab itu, sering dinamakan retikulum endoplasma agranuler. Retikulum endoplasma halus terutama terdapat di dalam sel yang memegang peranan penting dalam metabolisme lipida, dan mempunyai peranan dalam sintesis kolesterol dan metabolisme hormon-hormon steroid. Retikulum endoplasma halus mengandung enzim-enzim yang dibutuhkan untuk sintesis lipoprotein, misalnya sel-sel hepatosit. Selain itu, juga mengandung enzim-enzim yang berperan dalam detoksifikasi, misalnya enzim sitokrom p450.

Retikulum endoplasma kasar memiliki daerah yang sebahagian besar tidak mengandung ribosom. Daerah-daerah tersebut merupakan daerah peralihan, karena dari situlah dibentuk vesikula-vesikula transpor atau vesikula transisi atau retikulum endoplasma transisi. Vesikula-vesikula tersebut megandung protein atau lipida yang diangkut secara intraseluler. Vesikula-vesikula transisi atau vesikula transpor berperan mengangkut makromolekul (protein) dari retikulum endoplasma. Di dalam vesikula transport terdapat protein yang larut yang berasal dari lumen retikulum endoplasma (protein sekretori) atau protein yang terikat pada membran vesikula (protein membran). Vesikula-vesikula dapat bergabung dengan membran sasaran dan melepaskan isinya. Membran vesikula merupakan bagian dari membran sasaran. Pada sel-sel yang aktif mensintesis hormon steroid, retikulum endoplasma licin atau halus memiliki enzim-enzim untuk sintesis kolesterol, yang merupakan prazat untuk sintesis hormon steroid. Sintesis lipida berlangsung di dalam retikulum endoplasma licin. Semua lipida yang dibuat di dalam sel disintesis pada membran retikulum endoplasma kecuali fosfatildilgliserat dan kardiolipin.

2.2. Biosintesis dan Segala aktivitas R.E

A. Biosintesis Protein RE

Pada retikulum endoplasma kasar, partikel-partikel ribosom melangsungkan sintesis protein. Sebagain dari protein tersebut akan menjadi protein transmembran, dan sebagian yang lain dimasukkan kedalam sistern retikulum endoplasma. Protein transmembran diperuntukkan untuk membran sell atau membran organel-organel lain, sedangkan protein yang dilepaskan ke dalam sisterna diperuntukkan bagi organel- organel sel atau untuk disekresikan.

Sintesis protein pada retikulum endoplasma melibatkan dua reseptor, yaitu (i) reseptor yang mengenali ribosom sub unit besar dengan rantai polipeptidanya yang baru terbentuk dan (ii) reseptor yang mengikat ujung 3’mRNA yang pada eukariota ditandai dengan poli A. Sintesis protein dilakukan oleh polisom atau ribosom pada membran retikulum endoplasma. Pada mRNA terdapat kodon untuk protein isyarat (signal peptida). Tahap-tahap berlangsungnya  sintesis protein membran retikulum endoplasma adalah (Partin, 2007) sebagai berikut :

1. mRNA keluar dari inti dan berlekatan dengan ribosom untuk memulai sintesis protein. Ribosom pada mRNA bergerak menuju kodon star, dan selanjutnya mentranslasi kodon untuk protein isyarat menghasilkan protein isyarat atau signal peptida. Translasi berlangsung di dalam sitosol, dan di dalam sitosol terdapat partikel pengenal isyarat (signal recognition particel = SRP).

2.  Protein isyarat (signal peptide ) berikatan partikel pengenal isyarat. Protein pengenal isyarat selanjutnya terikat pada reseptor yang terdapat pada permukaan membran retikulum endoplasma

3. Ikatan antara protein pegenal isyarat dengan reseptornya menyebabkan saluran translokasi protein pada membrane RE terbuka dan memungkinkan polipeptida (protein isyarat) masuk ke dalam lumen retikulum endoplasma. Untuk sementara sintesis protein terhenti hingga protein isyarat menembus celah yang terdapat pada membran retikulum endoplasma.

4. Setelah protein isyarat menembus membran retikulum endoplasma, sintesis polipeptida baru dimulai. Protein isyarat yang terdapat di dalam lumen retikulum endoplasma selanjutnya dilepaskan oleh signal peptidase.

5. Seiring dengan terlepasnya protein isyarat, perpanjangan polipeptida berlangsung di dalam lumen hingga ribosom mencapai kodon stop. Selanjutnya polipeptida baru dilepaskan kedalam lumen. Ribosom yang telah selesai melaksanakan translasi mengalami disosiasi dan terlepas di dalam sitoplasma.

Selain itu sintesis protein pada membrane retikulum endoplasma,, sintesis protein juga dapat berlangsung di dalam sitoplasma yang dilakukan oleh ribosom atau polisom. (Albert et. al 1983).

Terdapat perbedaan target antara protein yang disintesis di dalam sitoplasma oleh ribosom bebas dengan protein yang disintesis oleh ribosom yang terikat pada permukaan membrane retikulum endoplasma kasar. Sintesis protein yang disintesis oleh ribosom bebas di dalam sitoplasma ditujukan untuk antara lain protein inti, protein mitokondria, protein kloroplas dan protein peroksisom. Sintesis protein yang berlangsung pada ribosom yang terikat membran retikulum endoplasma kasar ditujukan untuk antara lain protein membran plasma, protein vesikula sekresi dan protein lisosom. (Allar, 2005a).

Seperti diuraikan sebelumnya bahwa sitosol mengandung dua populasi ribosom, yaitu ribosom bebas dan ribosom yang menempel pada retikulum endoplsma kasar.

Kedua set ribosom tersebut secara struktural identik (Allar, 2005b). Ribosom yang mentranslasi protein yang diperuntukkan untuk RE melekat pada permukaan hialoplasmik membran retikulum endoplasma. Ribosom yang mensintesis protein sitoplasma tetap dalam keadaan bebas di dalam sitoplasma. Protein yang disintesis pada ribosom yang menempel pada RE ditranslokasi ke dalam lumen melalui saluran aqueous yang ada pada membran RE. Shennan (2005) mengemukakan adanya perbedaan antara translokasi protein terlarut dan yang diperuntukkan untuk membran. Untuk protein yang diperuntukkan pada membran RE, protein pengenal isyarat (SRP) lebih dahulu dilepaskan pada saat translokasi berlangsung. Selanjutnya ribosom sub unit besar menempel pada saluran translokasi dan sintesis protein dilanjutkan.

Integrasi protein transmembran sederhana ke dalam membrane RE erat kaitannya dengan proses translokasi. Beberapa protein transmembran tertanam ke dalam membran RE dari pada ditranslokasi secara sempurna. Signal peptida menginisiasi translokasi secara normal. Pada protein transmembran terdapat tambahan urutan asam amino hidrofobik yang aktif sebagai stop transfer sequence, dan mencegah translokasi lebih lanjut. Stop transfer sequence dilepaskan secara lateral ke dalam membran untuk berperan sebagai jangkar membran (Shennan, 2005).

Untuk protein terlarut, mekanismenya sama dengan translokasi yang berlangsung pada protein transmembran, hanya protein ini tidak memiliki urutan asam amino hidrofobik yang aktif sebagai stop transfer sequence, sehingga translokasi berlangsung sempurna (Shennan, 2005).

B. GLIKOSILASI

Sebagian besar protein yang masuk ke dalam sisterna atau lumen retikulum endoplasma mengalami glikosilasi sebelum diangkut ke bagian lain dari sel. Glikosilasi pendahuluan berlangsung di dalam retikulum endoplasma dimana karbohidrat dipindahkan ke protein dan menghasilkan glikoprotein, yaitu suatu molekul yang memiliki rantai oligosakarida.

Molekul-molekul oligosakarida tersebut terikat pada fosfolipida (fosfatidilkolin). Pada mulanya oligosakarida tersebut terikat pada lipida membran dengan orientasi ke arah sitoplasma. Melalui bantuan enzim pemindah yang disebut flipase, fosfatidilkolin dipindahkan melalui gerakan flip-flop. Sehingga ia berada pada permukaan luminal dari retikulum endoplasma. Rantai oligosakarida ini terdiri dari 14 buah monosakarida yang terdiri atas dua molekul N-acetyl glukosamin (Nag), 9 molekul mannosa (man), dan 3 molekul glukosa.

Oligosakarida terikat secara kovalen pada gugus NH2 residu asparagin (Oligosakarida berikatan N), kadang-kadang terikat pada gugus OH, suatu residu serin, treonin atau hidroksilisin. Pemindahan oligosakarida ke molekul protein dibantu oleh enzim transmembran, yaitu glukosil transferase. Pada waktu oligosakarida masih berada di dalam lumen retikulum endoplasma, satu mannosa dan tiga unit glukosa dihilangkan, dan selanjutnya glikoprotein dipindahkan ke permukaan kompleks golgi.

C. HOMEOSTASIS GLUKOSA DARAH

Glukosa-6-fosfatase adalah enzim retikulum endo- plasma yang terikat membran, mengkatalis pelepasan glukosa bebas dari bentuk tesfosforilasi di dalam sel hati. Oleh sebab itu, glukosa-6-fosfatase berperan menjaga tingkat homeostasis glukosa dalam darah. Reaksi secara singkat adalah sebagai berikut :

1. Glukosa-6-P + H20à Glukosa + Pi
2. PPi + H20à 2 Pi
3. PPi + Glukosaà Glukosa-6-P + Pi

4. Karbamil-P + Glukosaà Glukosa-6-P

D. SINTESIS LESITIN

Lesitin atau fosfatidilkolin disintesis dari asam lemak, gliserolfosfat dan kolin. Sintesis lesitin terdiri atas tiga tahap, yaitu tahap I, II, dan III. Setiap tahap dikatalisis oleh enzim terlarut dalam bilayer lipida retikulum endoplasma. Tempat aktivitas enzim mengarah ke sitosol (Gambar 6.13). Tahap- tahap sintesis lesitin adalah sebagai berikut :

Tahap I

Asiltransferase menggabungkan asam lemak

fosfat KoA menghasilkan asam fosfatidat.

Tahap II

Asam fosfatidat membebaskan gugus fosfat oleh enzim fosfatalase, berbentuk digliserida

Tahap III

Kolinfosfotransferase menggabungkan gliserida dengan CPP kolin menghasilkan fosfati-dilkolin atau lesitin.

E. SINTESIS KOLESTEROL

Biosintesis kolesterol yang berlangsung di dalam retikulum endoplasma melibatkan sejumlah enzim. Enzim-enzim tersebut ada dalam bentuk enzim terlarut, dan yang lain dalam bentuk enzim yang terikat pada membran. Tahap-tahap sintesis ditunjukkan pada gambar 8.15. Pada gambar 8.15 diatas, menunjukkan bahwa kolesterol disintesis dari asetat dan secara bertahap menghasilkan-hidroksi--metilglutaril coenzim A (HMG-CoA). HMG-CoA selanjutnya diubah menjadi mevalonat dengan bantuan enzim HMG-CoA reduktase yang merupakan enzim terikat membran. Mevalonat selanjutnya diubah secara bertahap menjadi Fernesyl pirofosfat (Thorpe, 1984)

Semua enzim yang berperan dalam perubahan mevalonat menjadi Fernesyl pirofosfat. Semua enzim yang berperan dalam perubahan mevalonat menjadi Farnesyl pirofosfat merupakan enzim-enzim terlarut. Farnesyl pirofosfat selanjutnya diubah menjadi squalen dengan bantuan squalen sintetase. Enzim squalen sintetase merupakan enzim yang terikat membran. Squalen sintetase selanjutnya diubah secara bertahap menjadi kolesterol. Semua enzim yang membantu dalam proses perubahan squalen menjadi kolesterol merupakan enzim-enzim yang terikat membran.

F. SINTESIS HORMON STEROID

Prekursor untuk biosintesis hormon steroid adalah kolesterol yang disintesis dari asetat. Untuk berlangsungnya proses tersebut, diperlukan kerja sama dengan mitokondria. Kolesterol sendiri disintesis di retikulum endoplasma halus. Kolesterol yang dihasilkan dibawa ke mitokondria dan diproses lebih lanjut hingga menghasilkan pregnenolon. Kemudian pregnenolon diubah secara bertahap melalui serangkaian reaksi enzimatis menjadi hormon steroid seks, misalnya testosteron. Selain itu kolesterol juga dapat dijadikan prekuersor untuk pembentukan hormon-hormon aldosteron seperti mineralokortikoid dan hormon kortisol.

G. SINTESIS GLIKOPROTEIN

Berbagai jenis protein yang akan ditranspor ke bagian luar sel biasanya dalam bentuk glikoprotein. Proses awal dari pembentukan glikoprotein berlangsung didalam lumen retikulum endoplasma melalui proses glikosilasi seperti yang telah dibahas pada bagian terdahulu. Retikulum endoplasma dengan sendirinya terlibat di dalam modifikasi berbagai jenis protein sekretori melalui penambahan residu karbohidrat pada ujung proksimal dari polipeptida dan proses selanjutnya berlangsung di dalam badan golgi.

H. SISTIM HIDROKSILASI

Retikulum endoplasma secara kimiawi memodifikasi xenobiotiks, yaitu bahan-bahan toksik yang berasal dari dalam dan luar sel. Retikulum endoplasma membuat bahan-bahan tersebut menjadi lebih hidrofilik sehingga lebih mudah disekresi. Bahan-bahan tersebut antara lain obat-obatan, insektisida, obat bius, hasil-hasil petrolium dan bahan-bahan karsinogen lainnya. Dengan demikian retikulum endoplasma berperan dalam mendetoksifikasi berbagai bahan-bahan toksik yang terdapat di dalam sel.

M. HUBUNGAN RETIKULUM ENDOPLASMA DENGAN SISTIM MEMBRAN LAIN

Didalam sitoplasma, terdapat sejumlah organel-organel berbatas membran seperti mitokondria, lisosom, badan golgi, mikrobodi dan inti. Retikulum endoplasma bersama-sama dengan sistim membran yang lain membentuk suatu jalinan di dalam sel yang disebut jaringan rongga sel (Cytocavity). Jalinan rongga sel tersebut memisahkan sel menjadi dua kompartemen, yaitu kompartemen sitoplasma dan kompartemen rongga dalam (intracavity). Dengan satu sisi mengarah ke sitosol dan sisi yang lain menghadap ke lumen jalinan rongga sel.

Jalinan rongga sel pada umumnya dan retikulum endoplasma pada khususnya membentuk suatu sistim peradaran didalam sel dan enzim-enzim disebarkan secara meluas untuk aktivitas katabolisme dan anabolisme. Dengan adanya jalinan rongga sel tersebut, maka substrat-substrat yang penting dengan cepat mencapai bagian dalam sel dengan cara fusi membran dan gerakkan membran. Sehingga bahan-bahan yang disintesis dan dirakit dibagian dalam sel dapat dengan cepat diangkut ke permukaan sel.

Bila sistim membran tidak dinamis, maka substrat tidak mampu berdifusi ke enzim-enzimnya secepat yang diinginkan. Demikian pula bahan-bahan sisa dan bahan pembangun yang penting tertimbun sehingga mencapai konsentrasi yang tidak berguna. 

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Retikulum endoplasma adalah suatu kumpulan kantung seperti membran berbentuk pipa, gelembung dan kantung piph yang meluas dalam sitoplasma sel eukariot.  Retikulum endoplasma dibagi dua kategori yaitu retikul endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus. Kedua macam retikulum endoplasma ini menyusun suatu sistem membran yang melingkupi suatu ruang. Retikum endoplasma berperan dalam berberapa hal seperti sintessa, penyimpanan lemak, detoksifikasi dan transport.

Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat sintesis protein. RE halus Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel.

makalah retikulum yang lain bisa dilihat disini dan disini

Read More