METABOLISME - KATABOLISME ( RESPIRASI AEROB DAN RESPIRASI ANAEROB )

METABOLISME

Metabolisme (bahasa Yunani, metabole = berubah) adalah reaksi-reaksi kimiawi untuk mengubah zat-zat yang menghasilkan energi maupun memerlukan energi yang terjadi di dalam sel-sel tubuh. Proses metabolisme dibedakan menjadi dua, yaitu katabolisme dan anabolisme

Katabolisme : reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana

Anabolisme : reaksi penyusunan senyawa kompleks dari senyawa-senyawa sederhana. 

Poses metabolisme, baik katabolisme atau anabolisme melibatkan sejumlah enzim dalam reaksinya. Enzim diperlukan sebagai katalisator untuk mempercepat terjadinya reaksi, dan setiap reaksi memerlukan enzim-enzim yang spesifik. (uraian tentang enzim silahkan klik di sini)

Katabolisme

Di dalam setiap sel hidup terjadi proses metabolisme, salah satunya adalah katabolisme.  Katabolisme disebut pula desimilasi karena dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan. Proses katabolisme yang akan kita bahas adalah katabolisme karbohidrat di dalam sel hidup, yaitu respirasi sel.  Respirasi sel menyangkut proses enzimatis di dalam sel, ketika molekul karbohidrat, asam lemak, dan asan amino diuraikan menjadi karbondioksida dan air dengan konvensi energi biologis yang sangat bermanfaat.

Katabolisme karbohidrat adalah proses penguraian atau pemecahan karbohidrat untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Karbohidrat untuk respirasi sel berupa gula heksosa, yaitu glukosa. Glukosa akan dioksidasi (reaksi yang memerlukan O2) untuk menghasilkan energi secara bertingkat melalui serangkaian reaksi yang disebut respirasi aerob. Namun, jika persediaan O2 di dalam sel tubuh kurang mencukupi, akan terjadi respirasi aerob.

1. Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah reaksi pemecahan senyawa glukosa dengan memerlukan oksigen. Bahan bakar pada proses respirasi adalah gula heksosa. Secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆ + 6CO₂ → 6 H₂O + 6CO₂ + Energi (ATP dan panas)

Tahapan respirasi aerob.  

Reaksi respirasi aerob terdiri dari 4 tahap, yaitu glikolisis, pemecahan molekul gula menjadi senyawa asam piruvat terjadi di sitoplasma. Selanjutnya, terjadi proses dekarboksilasi oksidatif di mitokondria yang mengubah asam piruvat menjadi asetil Co-A.  Setelah itu, terjadi tahapan ketiga, yaitu siklus krebs di mitokondria yang menghasilkan oksaloasetat dan asam sitrat.  Di tahapan terakhir, terjadi trannspor elektron di  membran dalam mitokondria yang menghasilkan H₂O dan energi.

a. Glikolisis

Glikolisis adalah serangkaian reaksi kimia yang mengubah gula heksosa, biasanya glukosa, menjadi asam piruvat.  Reaksi glikolisis berlangsung di dalam sitoplasma sel dan tidak memerlukan adanya oksigen. Glikolisis dapat dibagi dalam dua fase utama, yaitu :

• Tahap penggunaan energi

1. glukosa difosforilasi oleh ATP dan enzim heksokinase membentuk glukosa-6-fosfat dan ADP.
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi isomernya yaitu fruktosa 6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoglukoisomerase..
3. Fosfofruktokinase mentransfer gugus fosfat dari ATP ke glukosa 6-fosfat menghasilkan fruktosa 1,6 bisfosfat.
4. Aldolase membagi molekul gula (fruktosa 1,6 bisfosfat) menjadi 2 molekul gula yang berbeda dan merupakan isomernya yaitu, gliseraldehid-3-fosfat (PGAL) dan dihidroksiaseton.
5. PGAL akan menjadi substrat glikolisis berikutnya.

• Tahap pelepasan energi

1. Triosafosfat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan elektron dan H+ dari substrat (gliseraldehid fosfat) ke NAD+ membentuk NADH dan 1,3-bifosfogliserat.
2. Terbentuklah ATP. Kelompok fosfat ditransfer dari 1,3-bifosfogliserat ke ADP dibantu dengan enzim fosfogliserokinase. Setiap molekul glukosa menghasilkan dua molekul ATP. Sehingga terbentuk senyawa 3-fosfogliserat.9
3. Gugus fosfat dari 3-fosfogliserat dipindahkan sehingga menjadi 2-fosfogliserat oleh fosfogliseromutase.
4. 2-fosfogliserat melepaskan molekul H₂O sehingga terbentuk fosfoenol piruvat kinase (PEP) oleh enolase.
5. Piruvat kinase mentransfer gugus fosfat sehingga menghasilkan 2 ATP lagi.

Dari skema tahapan glikolisis menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan pada tahap penggunaan energi adalah 2 ATP (tahap 1 dan 3). Sementara itu, energi yang dihasilkan pada tahap pelepasan energi adalah 4 ATP (tahap 7 dan 10) dan 2 NADH.  Dengan demikian, hasil akhir glikolisis adalah 2 ATP + 2 NADH.

Jika kita amati lebih cermat lagi, kita akan mengetahui pada tahapan mana sajakah energi (ATP) dibentuk.  Nah, proses pembentukan ATP inilah yang disebut fosforilasi.  Pada tahapan glikolisis tersebut, enzim mentransfer gugus fosfat dari substrat (molekul organik dalam glikolisis) ke ADP sehingga prosesnya disebut fosforilasi tingkat substrat.  Perhatikan Gambar di bawah ini Keseluruhan reaksi glikolisis, dapat dibuat persamaaan reaksi sebagai berikut :

Glukosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD⁺  →  2 Piruvat +2H₂O + 2ATP + 2NADH + 2H⁺

b. Dekarboksilasi Oksidatif

Dekarboksilasi oksidatif piruvat adalah reaksi antara yang menghasilkan asetil-CoA. Dekarboksilasi oksidatif piruvat adalah proses pengubahan asam piruvat yang dihasilkan pada tahap akhir glikolisis menjadi senyawa asetil-CoA, yang jika direaksikan dengan asam oksaloasetat akan masuk ke dalam siklus krebs.

Asam piruvat dari sitoplasma akan masuk ke dalam mitokondria dan menuju matriks mitokondria. Kemudian, gugus karboksil dalam piruvat dikeluarkan sebagai CO₂ yang berdifusi keluar dari sel.  NAD+ direduksi menjadi NADH.  Akhirnya, koenzim A diikatkan dan terbentuklah asetil CoA.   Asetil CoA kemudian akan masuk siklus krebs untuk diproses lebih lanjut menghasilkan energi.  Pada reaksi ini dihasilkan dua molekul asetil-CoA, energi sebanyak 2 NADH₂, dan 2 CO₂. Berikut ini adalah reaksi sederhana dekarboksilasi oksidatif piruvat:

 Asam piruvat + CoA + NAD⁺   →   Asetil-CoA + CO₂ + NADH + H⁺ 

c. Siklus Krebs

Siklus krebs (daur asam sitrat atau daur trikarboksilat) merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi karbondioksida dan air serta sejumlah energi kimia. Asetil-CoA merupakan mata rantai penghubung antara glikolisis dan siklus krebs. Reaksi ini berlangsung di dalam matriks mitokondria.

Tahap-tahap dalam siklus krebs adalah sebagai berikut:

1. Asetil Co-A akan berikatan dengan oksaloasetat membentuk sitrat, reaksi ini dikatalisis  enzim sitrat sintase.
2. Sitrat akan diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase.
3. Isositrat akan diubah menjadi alfa-ketoglutarat oleh ezim isositrat dehidrogenase. Dalam reaksi ini dilepaskan molekul CO₂ dan dihasilkan NADH.
4. Alfa-ketoglutarat akan diubah menjadi suksinil ko-A oleh enzim alfa ketoglutarat dehidrogenase. Dalam reaksi ini akan dilepaskan CO₂ dan dihasilkan NADH.
5. Suksinil ko-A akan diubah menjadi suksinat oleh enzim suksinil ko-A sintetase. Pada reaksi ini akan dihasilkan GTP yang kemudian dapat berubah menjadi ATP.
6. Suksinat akan diubah menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase. Pada reaksi ini akan dihasilkan FADH₂.
7. Fumarat akan diubah menjadi malat oleh enzim fumarase.
8. Malat akan diubah menjadi oksaloasetat oleh enzim malat dehidrogenase. Pada tahap ini juga dihasilkan NADH.

Pada reaksi siklus krebs (dua asetil-CoA) dihasilkan energi sebanyak 6 NADH₂, 2 FADH₂, 2 ATP dan 4 CO₂. Untuk lebih jelas, dapat diamati pada gambar berikut ini.

d. Transport Elektron

Proses glikolisis dan siklus krebs menghasilkan energi yang tersimpan dalam bentuk NADH dan FADH. Untuk menghasilkan ATP diperlukan sistem transpor elektron. Transpor elektron ini berlangsung di dalam membran mitokondria sebelah dalam.

Tahapan transfer elektron adalah sebagai berikut.

1. NADH akan melepaskan elektronnya (e^-) kepada komplek protein I. Peristiwa ini membebaskan energi yang memicu dipompanya H⁺ dari matriks mitokondria menuju ruang antar membran. NADH yang telah kehilangan elektron akan berubah menjadi NAD⁺.
2. Elektron akan diteruskan kepada ubiquinon.
3. Kemudian elektron diteruskan pada komplek protein III. Hal ini akan memicu dipompanya H⁺ keluar menuju ruang antar membran.
4. Elektron akan diteruskan kepada sitokrom c.
5. Elektron akan diteruskan kepada komplek protein IV. Hal ini juga akan memicu dipompanya H⁺  keluar menuju ruang antar membran.
6. Elektron kemudian akan diterima oleh molekul oksigen, yang kemudian berikatan dengan 2 ion H⁺  membentuk H₂O.
7. Bila dihitung, transfer elektron dari bermacam-macam protein tadi memicu dipompanya 3 H⁺  keluar menuju ruang antar membran. H⁺  atau proton tersebut akan kembali menuju matriks mitokondria melalui enzim yang disebut ATP sintase.
8. Lewatnya H⁺  pada ATP sintase akan memicu enzim tersebut membentuk ATP secara bersamaan. Karena terdapat 3 H⁺  yang masuk kembali ke dalam matriks, maka terbentuklah 3 molekul ATP.
9. Proses pembentukan ATP oleh enzim ATP sintase tersebut dinamakan dengan kemiosmosis.

Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut.

Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron (rantai respiratoris) dikenal juga sebagai fosforilasi oksidatif biologis.  Proses keseluruhan oksidasi biologis mempunyai dua fungsi yaitu menghasilkan energi dan menyediakan senyawa antara untuk sintesis. Jika dihitung jumlah ATP yang dihasilkan dalam oksidasi biologis, dengan bahan awal adalah satu molekul glukosa, maka akan diperoleh 38 molekul ATP.

2. Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam bahan bakar organik (misalnya karbohidrat) melalui serangkaian reaksi tanpa melibatkan oksigen. Respirasi anaerob disebut juga fermentasi. Fermentasi dapat terjadi pada jamur bersel satu, bakteri yang hidup di rawa/lumpur yang miskin oksigen, sel hewan maupun sel manusia.

Respirasi anaerob terdiri atas dua tahapan reaksi, yaitu glikolisis dan transport elektron. Glikolisis pada respirasi anaerob sama seperti glikolisis pada respirasi aerob, yaitu satu molekul glukosa diubah menjadi 2 Asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Proses transport elektron pada respirasi anaerob terjadi dari NADH ke asam piruvat atau turunan asan piruvat sehingga dihasilkan NAD⁺ . Kemudian NAD⁺ akan masuk kembali ke glikolisis.

berdasarkan produknya, jenis fermentasi yang umum yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol dilakukan oleh bakteri anaerob dan ragi (yeast). Fermentasi alkohol dapat terjadi pada proses pembuatan minuman anggur (bir) dan tapai. Mekanisme reaksi fermentasi alkohol adalah sebagai berikut:

1. Bahan baku glukosa (6 C) diubah menjadi asam piruvat (3 C) melalui rentetan reaksi glikolisis;
2. Asam piruvat (3 C) melepaskan CO₂ menjadi asetaldehida (2 C);
3. Asetaldehida (2 C) direduksi oleh NADH menghasilkan etanol dan melepaskan NAD⁺ ;
4. NAD⁺ masuk kembali ke dalam reaksi glikolisis. Sementara itu, asetaldehida berperan sebagai akseptor elektron.

Hasil fermentasi alkohol setiap 1 molekul glukosa yaitu 2 etanol, 2 CO₂ , 2 ATP. Reaksi sederhana fermentasi alkohol adalah sebagai berikut:

Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat terjadi pada sel otot hewan dan manusia ketika kekurangan oksigen. Hal ini terjadi jika katabolisme gula untuk membentuk ATP melebihi pasokan oksigen dalam darah. Pada sel hewan (juga manusia) terutama pada sel-sel otot yang bekerja keras, energi yang tersedia tidaklah seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi karena kadar O₂ yang tersedia tidak mencukupi untuk kegiatan respirasi aerob (reaksi yang membutuhkan oksigen). Mekanisme reaksi fermentasi asam laktat adalah sebagai berikut:

1. Glikolisis mengubah glukosa (6 C) menjadi asam piruvat (3 C).
2. Asam piruvat langsung direduksi oleh NADH sehingga membentuk asam laktat (3 C) dan melepaskan NAD⁺.
3. NAD⁺ masuk kembali ke glikolisis. Asam piruvat berperan sebagai akseptor elektron.

hasil fermentasi asam laktat yaitu 2 asam laktat dan 2 ATP. Reaksi sederhana fermentasi asam laktat adalah sebagai berikut:

Katabolisme Lemak dan Protein

Selain karbohidrat, bahan katabolisme untuk menghasilkan ATP yaitu lemak dan protein. Jumlah ATP yang dihasilkan dalam setiap satu molekul protein sama dengan karbohidrat, yaitu 38 ATP. Sedangkan satu molekul lemak menfhasilkan 48 ATP. 

Protein dihidrolisis menjadi asam amino. Asam amino dimanfaatkan sebagai bahan bakar setelah menfalami deaminasi. Asam amino gliserin, serin, alanin, dan sistein, masuk ke jalur respirasi reaksi transisi setelah diubah menjadi asam piruvat. Asam amino fenilalanin, isoleusin, leusin, treonin, lisin, triptofan, dan tirosin, masuk ke siklus krebs setelah diubah menjadi asetil ko-A. Asparagin dan asam aspartat masuk ke siklus krebs setelah diubah menjadi asam oksaloasetat. Glutamin, glutamat, arginin, histidin, dan prolin masuk ke siklus Krebs setelah diubah menjadi asam alfaketoglutarat. 

Lemak dikatabolisme menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol diubah menjadi PGAL (gliseraldihidea fosfat), akan masuk ke jalur glikolisis. Asam lemak diubah menjadi asetil ko-A yang akan  masuk ke siklus Krebs. 

DAFTAR PUSTAKA

Irnaningtyas. 2018. Biologi Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Yani Nurhayati. 2019. Bahan Ajar Biologi SMA Kelas XII "What is Metabolisme". Yogyakarta: PPGDJ 2019.

METODE ILMIAH - METODE PENELITIAN

 METODE ILMIAH

Metode ilmiah atau scientific method adalah metode untuk melakukan penelitian suatu objek atau merupakan proses keilmuan untuk memperoleh pengetahuan secara sistematis berdasarkan bukti fisik. Metode ilmiah meliputi kegiatan melakukan pengamatan dan melakukan eksperimen untuk menguji hipotesis sampai menyimpulkan, mengkomunikasikan hasil.

Beberapa kriteria dalam metode ilmiah, antara lain :

1)    Berdasarkan fakta

Dalam mengambil kesimpulan dan melakukan analisa bukan hanya berdasarkan pendapat peneliti namun harus berdasarkan bukti yang nyata dari hasil penelitian yang dilakukan.

2)    Bebas dari prasangka

Unsur subjectivitas dalam proses penelitian sekecil apapun bentuknya, peneliti tidak boleh memiliki prasangka tertentu pada saat melakukan eksperimen. Eksperimen harus dijalankan secara objektif walaupun hasil dari eksperimen tersebut tidak sama dengan hipotesis yang peneliti miliki. Hipotesis terbukti ataupun tidak terbukti bukan menjadi persoalan.

3)    Menggunakan prinsip-prinsip analisis

Pengembangan kemampuan HOTS sangat sejalan dengan prinsip-prinsip analisis yang digunakan untuk melakukan penarikan kesimpulan yang sesuai dengan metode ilmiah, yang artinya kejelasan urutan kejadian dan berpikir sangat dibutuhkan untuk memberikan penjelasan terhadap suatu fenomena. Hubungan antara komponen beserta komponen-komponen permasalahan harus dapat dijelaskan dengan runtut dan diketahui dengan jelas.

Langkah-langkah metode ilmiah

Urutan langkah-langkah metode ilmiah adalah merumuskan masalah, merumuskan hipotesis, merancang eksperimen, menyimpulkan dan melaporkan hasil. Berikut ini langkah-langkah metode ilmiah :

Contoh Penerapan Metode ilmiah

JARINGAN TUMBUHAN, STRUKTUR DAN FUNGSINYA

 

JARINGAN TUMBUHAN, STRUKTUR DAN FUNGSI

 

JARINGAN TUMBUHAN

Jaringan adalah sekumpulan sel yang memiliki struktur dan fungsi yang sama. Jaringan tumbuhan dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu jaringan meristem (jaringan embrional) dan jaringan permanen (jaringan dewasa).

Jaringan Meristem (jaringan embrional)

Pertumbuhan pada tumbuhan tidak bisa dipisahkan dari peran dan fungsi jaringan meristem. Jaringan meristem telah mendorong terjadinya pertumbuhan pada tumbuhan, baik itu pertumbuhan primer maupun pertumbuhan sekunder. Jaringan meristem atau jaringan embrional adalah jaringan yang sel-selnya aktif membelah secara mitosis, sehingga tumbuhan mengalami pertambahan tinggi dan volume. Jaringan meristem berfungsi sebagai jaringan embrionik untuk membentuk selsel baru. Sel-sel baru ini nantinya akan berdiferensiasi menjadi jaringan lain. Pada jaringan meristem, tidak ditemukan fungsi khusus seperti pada jaringan dewasa.

Ciri-ciri Jaringan Meristem:

1)   Terdiri atas sel-sel muda yang aktif membelah dan berukuran kecil.

2)   Susunan selnya sangat rapat, sehingga tidak memiliki ruang antarsel.

3)  Bentuk selnya bulat, lonjong, poligonal, kuboid, atau prismatik, dengan dinding sel yang tipis.

4)   Sel-selnya memiliki banyak protoplasma yang memenuhi isi sel.

5)   Sel-selnya memiliki satu atau dua inti sel yang berukuran besar.

6)  Vakuola selnya sangat kecil atau tidak ada sama sekali, dengan plastida yang belum matang atau berupa proplastida.

7) Sel-selnya belum mengalami diferensiasi atau spesialisasi dalam mendukung fungsi tertentu pada tumbuhan.

8)   Beberapa berfungsi sebagai jaringan penyimpan makanan

 

Jenis-Jenis Jaringan Meristem

Jaringan meristem dapat dibedakan berdasarkan posisinya pada tubuh tumbuhan dan berdasarkan asal-usulnya.

1) Berdasarkan posisinya pada tubuh tumbuhan Berdasarkan posisinya pada tubuh tumbuhan, jaringan meristem dibagi menjadi tiga.

a) Meristem apikal adalah meristem yang terletak di ujung batang utama, ujung lateral, dan ujung akar. Pertumbuhan meristem apikal menyebabkan pertambahan panjang (tinggi) pada tumbuhan, baik ke arah atas pada apikal batang maupun ke arah bawah pada apikal akar. Pertumbuhan ini disebut pertumbuhan primer.

 

b) Meristem interkalar adalah meristem yang terletak diantara jaringan dewasa atau jaringan yang sudah terdiferensiasi. Meristem interkalar dapat ditemukan pada pangkal ruas batang tumbuhan golongan rumput[1]rumputan (Poaceae), beberapa anggota spesies dari Caryophyllaceae dan Polygonaceae, serta paku ekor kuda (Equisetum sp.). Meristem interkalar menyebabkan ruas batang bertambah panjang dan juga menyebabkan terbentuknya bunga. Jaringan yang terbentuk dari meristem interkalar termasuk jaringan primer.

 

c) Meristem lateral adalah meristem yang terletak sejajar dengan permukaan batang atau akar. Contohnya adalah kambium gabus (felogen) dan kambium vaskuler (kambium pembuluh). Meristem lateral menyebabkan terjadinya pertumbuhan sekunder pada batang maupun akar sehingga batang dan akar akan membesar. Aktivitas meristem lateral akan membentuk jaringan sekunder.

 

2) Berdasarkan asal-usulnya Berdasarkan asal-usulnya, jaringan meristem dibagi menjadi tiga, yaitu promeristem, meristem primer, dan meristem sekunder.

a) Promeristem merupakan bagian awal dari meristem yang sudah ada, yaitu berupa daerah kecil pada ujung akar dan ujung batang. Menurut teori Haberlandt, promeristem akan berkembang menjadi Protoderm yang akan berkembang menjadi epidermis, Prokambium akan berkembang menjadi jaringan pengangkut, dan Meristem dasar akan berkembang menjadi parenkim (jaringan dasar).

 

b) Meristem primer merupakan jaringan yang berasal dari perkembangan promeristem. Meristem primer memiliki sel-sel yang berkembang langsung dari sel-sel embrionik yang terdapat di ujung batang dan ujung akar. Meristem primer menyebabkan pertumbuhan primer, yaitu pertumbuhan vertikal yang mengakibatkan perpanjangan batang dan akar.

 

c) Meristem sekunder merupakan jaringan yang berasal dari sel-sel dewasa yang berubah sifatnya menjadi sel-sel meristematik. Sel-sel meristem sekunder berbentuk pipih atau prisma dan memiliki vakuola yang besar di bagian tengahnya. Contohnya adalah kambium vaskuler dan kambium gabus (felogen).

 

Jaringan Meristem pada Tumbuhan

sumber: dosenpendidikan.com

Jaringan permanen (jaringan dewasa)

Jaringan embrional atau jaringan meristem akan berkembang menjadi jaringan dewasa atau jaringan permanen. Jaringan dewasa adalah jaringan yang sudah mengalami diferensiasi menjadi bentuk lain sesuai dengan fungsinya.

Ciri-ciri Jaringan Permanen/ Jaringan Dewasa:

1)   Tidak melakukan aktivitas pembelahan.

2)   Sel-selnya berukuran relatif besar dibandingkan dengan sel-sel meristem.

3)   Mengalami penebalan pada dinding sel sesuai dengan fungsinya.

4)   Sel-selnya memiliki vakuola yang besar, sehingga mengandung sedikit sitoplasma.

5)   Terdapat ruang antarsel.

6)   Kadang-kadang, sel-selnya telah mengalami kematian

Jenis-jenis Jaringan Dewasa

a)   Jaringan Pelindung (Epidermis)

Jaringan epidermis adalah jaringan yang tersusun dari lapisan sel-sel yang penutupi permukaan organ tumbuhan, seperti daun, batang, dan akar. Jaringan epidermis berkembang dari protoderm dan umumnya tersusun dari selapis sel, misalnya pada epidermis atas dan epidermis bawah daun.

Ciri-ciri Jaringan epidermis:

1. Umumnya tersusun atas selapis sel.

2. Sel-selnya tersusun rapat satu sama lain, tidak terdapat ruang antarsel.

3. Dinding selnya memiliki ketebalan yang berbeda-beda. Pada organ-organ tertentu, dinding sel bagian luar mengalami penebalan, seperti pada lapisan kutikula daun dan batang.

4. Umumnya tidak memiliki kloroplas, sehingga tidak dapat melakukan fotosintesis. Akan tetapi, pada sel-sel epidermis yang telah bermodifikasi menjadi sel penjaga stomata dan pada beberapa tumbuhan air atau tumbuhan yang hidup di tempat lembab, terdapat kloroplas.

5. Bentuk selnya bervariasi, misalnya bentuk heksagonal pada daun Aloe, cristata, bentuk tubuler pada daun dikotil, dan bentuk memanjang pada daun monokotil.

6. Sel-selnya memiliki banyak vakuola dan protoplas yang dapat menyimpan berbagai hasil metabolisme.

 

Fungsi Jaringan Epidermis :

1. Sebagai pelindung tubuh tumbuhan dari gangguan mekanik, patogen, atau kehilangan air dan nutrisi lainnya.
2. Sebagai sekresi getah. Pada beberapa tumbuhan insektivora, yaitu tumbuhan pemakan serangga, misalnya kantong semar. 
3. Membatasi penguapan pada tumbuhan. Fungsi ini dilakukan oleh stomata dan trikomata yang menjadi salah satu bagian dari jaringan epidermis. 
4. Sebagai penyimpan cadangan air. Sel-sel pada jaringan epidermis memiliki protoplasma yang pipih dan besar sebagai tempat penyimpanan cadangan air bagi tumbuhan.
5. Berperan dalam penyerapan air dan hara. Fungsi ini dilakukan oleh sel-sel epidermis akar, yang sudah bermodifikasi menjadi bulu akar.
6. Sebagai tempat difusi oksigen dan karbondioksida. Fungsi ini dilakukan oleh sel-sel epidermis daun yang sudah bermodifikasi menjadi stomata

 

Modifikasi/Derivat Jaringan Epidermis

Sel-sel epidermis dapat mengalami modifikasi menjadi struktur yang berbeda dengan fungsi yang berbeda. Berikut ini adalah hasil modifikasi atau derivat dari sel-sel epidermis:

1. Stomata

Stomata (tunggal = stoma) adalah celah yang terdapat pada epidermis organ tumbuhan, berfungsi sebagai tempat pertukaran gas O2 dan CO2 pada proses respirasi dan fotosintesis dan alat pengeluaran uap air pada proses transpirasi. Pada semua tum[1]buhan yang berwarna hijau, lapisan epidermis mengandung stomata paling banyak pada daun. Stomata terdiri atas bagian-bagian yaitu sel penutup, bagian celah, sel tetangga, dan ruang udara dalam. Sel tetangga berperan dalam perubahan osmotik yang menyebabkan gerakan sel penutup yang mengatur lebar celah.

Sumber: https://www.pojokilmu.com/jaringan-tumbuhan/

 

2. Trikomata (tunggal = trikoma) adalah rambut-rambut dari epidermis yang terdiri atas sel tunggal atau banyak sel. Fungsi trikoma bagi tumbuhan yaitu: mengurangi penguapan, menyerap air serta garam-garam mineral, mengurangi gangguan hewan. Jenis-jenis trikoma:

a) Trikomata nonglanduler adalah trikomata yang tidak menghasilkan sekret. Contohnya pada bagian bawah daun durian.

b) Trikomata glanduler adalah trikomata yang menghasilkan sekret. Trikomata ini dapat berupa trikomata hidatoda, trikomata sekresi garam, trikomata sekresi nektar, dan rambut sengat. Fungsi: mengurangi penguapan, meneruskan rangsangan, melindungi tumbuhan dari gangguan hewan herbivora, membantu penyebaran biji, membantu penyerbukan bunga, membantu penyerapan air dan garam mineral dari dalam tanah, membantu perambatan bagi tumbuhan yang merambat.

c) Bulliform adalah alat tambahan yang terdapat pada epidermis atas, tersusun dari beberapa sel berukuran besar, vakuola besar dan berdinding tipis. Bentuk seperti kipas, disebut sel kipas. Sel kipas terdapat pada daun tumbuhan dari famili Cyperaceae dan Poaceae. Fungsi dari sel kipas adalah untuk menyimpan air dan mengurangi penguapan.

d) Litokis, merupakan sel epidermis yang memiliki ukuran lebih besar dari sel epidermis normal. Sel ini berisi kristal kalsium karbonat yang disebut sistolit, berfungsi memberikan pertahanan lebih pada batang.

e) Emergensia adalah tonjolan pada permukaan organ yang terbentuk dari jaringan epidermis dan jaringan di bawah epidermis. Contoh pada tanaman mawar dan rambut-rambut pada buah rambutan.

f) Spina atau duri adalah tonjolan pada permukaan epidermis batang yang terbentuk dari jaringan stele di bawah korteks. Contohnya pada batang bunga bougenville.

g) Sel kersik adalah bagian epidermis dengan bentuk bulat, elips, halter atau pelana yang berisi kristal kersik (SiO2). Adanya sel kersik menyebabkan permukaan batang tumbuhan menjadi keras. Contohnya pada batang tumbuhan dari famili Poaceae seperti tebu, Cyperaceae, dan Equisetaceae. Fungsi dari sel kersik adalah untuk memperkuat batang.

h) Velamen adalah derivat epidermis yang terdapat pada epidermis akar gantung tumbuhan epifit, seperti anggrek. Velamen tersusun dari sel-sel mati. Velamen beserta epidermisnya disebut epidermis ganda. Fungsi dari velamen adalah untuk menimbun air yang diperolehnya dan mengikat oksigen.

i)   Sel silika dan sel gabus adalah pasangan sel yang biasanya terdapat pada tulang daun Poaceae seperti padi. Mengandung kristal silika dan sel gabus mengandung endapan suberin.

 Macam-macam trikoma

b)   Jaringan Dasar (Parenkim)

Jaringan parenkim merupakan jaringan yang terbentuk dari sel-sel hidup, dengan struktur morfologi dan fisiologi yang bervariasi. Jaringan parenkim disebut jaringan dasar karena terdapat pada hampir seluruh bagian tubuh tumbuhan. Contohnya, parenkim palisade yang terdapat di daun dan parenkim penimbun yang terdapat di akar.

Ciri-ciri Jaringan parenkim :

1)    Tersusun dari sel-sel hidup yang berukuran besar.

2)    Bentuk selnya polihedron dengan dinding sel primer.

3)    Memiliki inti sel yang berukuran besar dengan banyak vakuola.

4)    Letak selnya tidak terlalu rapat, sehingga terdapat ruang antarsel.

5)    Dapat bersifat meristematik.

 

Macam-macam Jaringan parenkim :

Parenkim berdasarkan fungsinya dibedakan menjadi enam, yaitu : 

1. Parenkim asimilasi, merupakan parenkim yang dapat melakukan fotosintesis, karena memiliki klorofil, erdapat di bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau, disebut juga klorenkim.
2. Parenkim udara, merupakan parenkim yang mampu menyimpan udara, karena memiliki ruang antarsel yang besar, disebut juga aerenkim. Terdapat pada alat pengapung tumbuhan hidrofit seperti eceng gondok.
3. Parenkim penimbun, merupakan parenkim yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan, karena memiliki vakuola yang berukuran besar. Terdapat pada empulur batang dan akar, umbi, akar rimpang, serta biji. Cadangan makanan yang disimpan oleh parenkim penimbun dapat berupa gula, tepung, lemak, dan protein.
4. Parenkim penutup luka, merupakan parenkim yang bersifat meristematik, karena melakukan pembelahan diri untuk regenerasi parenkim baru. Parenkim penutup luka disebut juga felogen (kambium gabus).
5. Parenkim pengangkut, merupakan parenkim yang terdapat di sekitar xilem dan floem. Parenkim pengangkut memiliki sel-sel yang bentuknya memanjang sesuai dengan arah pengangkutannya.
6. Parenkim air, merupakan parenkim yang mampu menyimpan air. Berdinding sel tipis dengan vakuola besar yang berisi cairan agak berlendir. Parenkim air terdapat pada tanaman epifit dan tanaman xerofit

Parenkim berdasarkan bentuknya dibedakan menjadi empat, yaitu :

1. Parenkim palisade, merupakan parenkim yang sel-selnya berbentuk memanjang, tegak, dan mengandung banyak kloroplas. Terdapat pada mesofil daun dan kadang-kadang ditemukan pada biji.
2. Parenkim bintang (aktinenkim), merupakan parenkim yang sel-selnya berbentuk seperti bintang dan saling bersambungan di bagian ujungnya. terdapat pada tangkai bunga Canna sp.
3. Parenkim lipatan, merupakan parenkim yang dinding selnya mengalami lipatan ke arah dalam dan banyak mengandung kloroplas. Parenkim ini terdapat pada mesofil daun Pinus sp. dan padi.
4. Parenkim bunga karang atau parenkim spons, merupakan parenkim yang memiliki sel-sel dengan bentuk tidak teratur dan ruang antarsel yang besar. Parenkim bunga karang terdapat pada mesofil daun.

c) Jaringan Pengangkut (Vaskuler)

Jaringan pengangkut adalah jaringan yang berfungsi untuk mengangkut air dan garam mineral, serta hasil fotosintesis.

Macam-macam jaringan pengangkut

1) Xilem 

Fungsi xilem adalah sebagai tempat pengangkutan air dan zat-zat mineral dari akar ke bagian daun. Susunan xilem ini merupakan suatu jaringan pengangkut yang kompleks, terdiri atas berbagai bentuk sel. Selain itu, sel-selnya ternyata ada yang telah mati dan ada pula yang masih hidup, tetapi pada umumnya sel-sel penyusun xilem telah mati dengan membrane selnya yang tebal dan mengandung lignin sehingga fungsi xilem juga sebagai jaringan penguat. Unsur-unsur utama xilem adalah sebagai berikut.

a)  Trakeid

Susunan sel trakeid terdiri atas sel-sel yang sempit, dalam hal ini penebalan-penebalan pada dindingnya ternyata berlangsung lebih tebal jika dibandingkan dengan yang telah terjadi pada trakea. Sel-sel trakeid kebanyakan mengalami penebalan sekunder, lumen selnya tidak mengandung protoplas. Dinding sel sering bernoktah. Trakeid memiliki dua fungsi, yaitu sebagai unsur penopang dan penghantar air.

b)  Trakea (Komponen Pembuluh)

     Trakea terdiri atas sel-sel silinder yang setelah dewasa akan mati dan ujungnya saling bersatu membentuk sebuah tabung penghantar air bersel banyak yang disebut pembuluh. Dindingnya berlubang-lubang tempat lewat air dengan bebas dari satu sel ke sel lain sehingga berbentuk suatu tabung yang strukturnya mirip sebuah talang. Kekhususan pada trakea antara lain, ukurannya lebih besar daripada sel-sel trakeid dan membentuk untaian selsel longitudinal yang panjang, penebalan-penebalannya terdiri atas zat lignin yang tipis dibandingkan trakeid.

c)  Parenkim Xilem

   Parenkim xilem biasanya tersusun dari sel-sel yang masih hidup. Dapat dijumpai pada xilem primer dan sekunder. Pada xilem sekunder dijumpai dua macam parenkim, yaitu parenkim kayu dan parenkim jari-jari empulur. Parenkim kayu sel-selya dibentuk oleh sel-sel pembentuk fusi unsur-unsur trakea yang sering mengalami penebalan sekunder pada dindingnya. Parenkim jari-jari empulur tersusun dari sel-sel yang pada umumnya mempunyai dua bentuk dasar, yakni yang bersumbu panjang ke arah radial dan sel-sel bersumbu panjang ke arah vertikal. Sel-sel parenkim xilem berfungsi sebagai tempat cadangan makanan berupa zat tepung. Zat tepung biasanya tertimbun sampai pada saat-saat giatnya pertumbuhan kemudian berkurang bersamaan dengan kegiatan kambium.

 

2)    Floem

 Floem adalah jaringan pengangkut yang berfungsi mengangkut dan mendistribusikan zat makanan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Floem tersusun dari sel-sel hidup dan sel-sel mati. Komponen penyusun floem adalah sebagai berikut: 

• Unsur tapis, merupakan bagian yang terdiri atas sel-sel panjang dengan ujung-ujung berpori yang disebut lempeng tapis. Pada bagian ujungnya, sel-sel saling berlekatan dengan sel di atas atau di bawahnya membentuk pembuluh. Pori-pori pada lempeng tapis akan dilewati oleh plasmodesmata yang menghubungkan unsur tapis satu dengan lainnya.
• Sel pengiring (sel tetangga), merupakan untaian sel-sel hidup yang menyerupai parenkim. Sel pengiring memiliki nukleus, plastida, danplasmodesmata yang bercabang. Sel pengiring berperan dalam proses keluar dan masuknya zat-zat makanan melalui pembuluh tapis.
• Serat floem, merupakan serat yang dapat berupa sel hidup atau sel mati. Sel yang hidup berfungsi sebagai cadangan makanan.
• Parenkim floem, merupakan bagian yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan zat tepung, lemak, dan zat-zat organik lainnya. Parenkim floem terletak di bagian buluh tapis dan merupakan sel hidup.
• Sel albumin, merupakan sel yang terdapat pada tumbuhan Gymnospermae. Sel albumin adalah sel-sel jari-jari empulur dan parenkim buluh tapis yang mengandung banyak zat putih telur (albumin). Sel albumin memiliki fungsi seperti sel pengiring.

Gambar Jaringan Pembuluh (Xilem dan Floem)

 

Tipe Berkas Pengangkut

DAFTAR  PUSTAKA

Irnaningtyas, dan Yosa Istiadi 2016. Biologi Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta : Penerbit Erlangga.