INTI SEL (NUKLEUS)

Ketika mengamati sel bawang merah yang merupakan sel hidup, kita akan mengamati adanya bagian yang letaknya ditengah sel dan relative lebih gelap dibandingkan dengan bagian di sekitarnya. Juga setiap mengamati sel – sel epitel rongga mulut dengan pewarnaan eosin, akan tampak bagian ditengah sel yang paling menyerap wrana. Bagian seperti ini tidak akan tampak ketika mengamati sel gabus, atau sel-sel darah merah mamalia. Organel apakah itu?

Tentunya kita sudah tahu bahwa organela ini disebut inti sel atau nucleus. Nukleus adalah organel pertama yang ditemukan, yang pertama kali dideskripsikan oleh Franz Bauer pada 1802 dan dijabarkan lebih terperinci oleh ahli botani Skotlandia, Robert Brown, pada tahun 1831. Selanjutnya banyak penelitian-penelitian yang dilakukan untuk meneliti nucleus. Tahun 1910 Koosel meneliti komposisi mentes DNA, J.D.Watson and Crick menemukan struktur DNA pada tahun 1953, dan tahun 1957 A.R. Todd menemukan adanya nukleotida pada nucleus. Pada satu sel umumnya ditemukan hanya satu nukleus. Namun demikian, beberapa jaringan tertentu, atau beberapa spesies tertentu memiliki lebih daripada satu nukleus. Inti-inti dalam sel multinuklei ini dapat memiliki peran yang saling mengganti atau saling mengkhususkan diri. Pada Paramecium, terdapat dua inti sel: makronukleus (inti besar) dan mikronukleus (inti kecil). Makronukleus menjamin keberlangsungan hidup, sedangkan mikronukleus bertanggung jawab terhadap reproduksi.

Nukleus adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Elemen struktural utama nukleus adalah membran inti, suatu membran lapis ganda yang membungkus keseluruhan organel dan memisahkan bagian inti dengan sitoplasma sel, serta lamina inti, suatu struktur dalam nukleus yang memberi dukungan mekanis seperti sitoskeleton yang menyokong sel secara keseluruhan. Secara garis besar, membran inti terdiri atas tiga bagian, yaitu membran luar, ruang perinuklear, dan membran dalam. Membran luar dari nukleus berkesinambungan dengan retikulum endoplasma (RE) kasar dan bertaburan dengan ribosom. Sifat membran inti yang tak permeabel terhadap sebagian besar molekul membuat nukleus memerlukan pori inti agar molekul dapat bergerak melintasi membran. Pori nukleus bagaikan terowongan yang terletak pada membran nukleus yang berfungsi menghubungkan nukleoplasma dengan sitosol. Fungsi utama dari pori nukleus adalah untuk sarana pertukaran molekul antara nukleus dengan sitoplasma.

Molekul yang keluar, kebanyakan mRNA, digunakan untuk sintesis protein. Pori nukleus tersusun atas 4 subunit, yaitu subunit kolom, subunit anular, subunit lumenal, dan subunit ring. Subunit kolom berfungsi dalam pembentukan dinding pori nukleus, subunit anular berguna untuk membentuk spoke yang mengarah menuju tengah dari pori nukleus, subunit lumenal mengandung protein transmembran yang menempelkan kompleks pori nukleus pada membran nukleus, sedangkan subunit ring berfungsi untuk membentuk permukaan sitosolik (berhadapan dengan sitoplasma) dan nuklear (berhadapan dengan nukleoplasma) dari kompleks pori nukleus.

Meskipun bagian dalam nukleus tidak mengandung badan yang dibatasi oleh membran, isi nukleus tidak seragam dan memiliki beberapa badan subnukleus yang terbentuk dari protein-protein unik, molekul RNA, serta gugus DNA. Contoh utama dari badan subnukleus adalah nukleolus, yang terutama terlibat dalam pembentukan ribosom. Setelah diproduksi oleh nukleolus, ribosom diekspor ke sitoplasma untuk menjalankan fungsi translasi mRNA. Nukleus hanya dapat kita saksikan secara jelas pada sek eukariotik, sedangkan pada sel prokariota tidak. Tetapi apakah ini berarti sel prokariotik tidak bernukleus? Pada hal nucleus sering diidentikan sebagai pusat pengatur sel, mengapa demikian? Atau benarkah demikian?bagaimana strukturnya? Dan apakah fungsinya? Untuk itu pada bab ini kita akan diajak mempelajari nucleus sehingga pada akhir bab ini diharapkan dapat menjelaskan struktur nucleus dan menjelaskan fungsi nucleus khususnya peranannya dalam kehidupan sel.

Nukleus mendominasi bangunan sel dan kadang-kadang merupakan satu-satunya sifat sel yang dapat diidentifikasi dibawah mikroskop cahaya. Pada tingkat mikroskop ini dapat diidentifikasi sarung nucleus tipis yang mengelilinginya, atau membrane, satu atau lebih nucleoli berwarna gelap, serangkaian partikel kromatin yang berbutir halus atau yang menyerupai tambalan-tambalan kasar, dan daerah-daerah bahan amorf yang berwarna pucat. Sarung nucleus mengurung suatu ruangan dimana tersimpan sebagian besar dari asam deoksiribonukleat (DNA) sel, makromolekul dimana tersimpan informasi genetic dari sel, bersama dengan protein pokok yang bersangkutan, khususnya histon. Untuk dapat memehami masalah-masalah yang harus dipecahkan oleh nucleus, adalah penting untuk meninjau secara singkat apa yang kita ketahui tentang proses pengkopian informasi dari bahan genetis tai (transkripsani) dan cara penggunaan informasi ini pada sintesa protein (translasi) untuk keperluan mengatur fungsi sel.

Proses transkripsi genetic menghendaki pengertian mengenai bagaimana informasi-informasi dikodekan dalam asam nucleus DNA dan RNA. Penyimpanan informasi utama adalah DNA. Informasi ini dibaca dari model yang dapat digunakan untuk sintesa protein. Model ini adalah RNA. Asam nukleat terdiri dari suatu gula (pentose atau deoksipentosa), basa nitrogen (purin dan pirimidin), dan asam fosfor. Makro molekul yang panjang dari DNA atau RNA terdiri dari suatu rantai unit-unti yang bersambungan disebut nukleotida, yang masing-masing merupakan hasil kombinasi satu molekul asam fosfat , satu pentose dan satu puri atau pirimidin.

Nukleus merupakan suatu lingkungan kecil yang mempunyai hak-hak istimewa didalam sel, terselubung dalam selubung nucleus yang terdiri dari dua membrane. Membrane luarnya patah dibanyak tempat karena pori-pori kecil, sehingga dihasilkan suatu penampilan menyerupai bola bergoyang-goyang. Informasi keluar masuk nucleus melalui pori-pori itu.

Dalam kebanyakan sel, sarung luar nukleusnya bersifat kontinu dengan ER pada banyak tempat, dan strukturnya menyerupai membrane dari reticulum endoplasma. Kecuali terdapatnya DNA atau RNA dalam fraksi membrane nucleus, susunan kimia dari kedua tipe membrane serupa, mungkin kandungan protein yang sedikit lebih tinggi dalam sarung nucleus. Tampaknya lebih wajar bahwa pembungkus nukleus itu juga melakukan beberapa dari proses sekresi dan transport yang berkaitan denagn reticulum endoplasma. Sifat-sifat dari membrane bagian dalam mungkin berbeda denagan sifst-sifat membran luar, tetapi argumentasi untuk pendapat ini belum mantap betul.

Permukaan dalam srung nucleus memelihara hubungan mantap dengan bahan genetic, yag dalam nucleus interfase (tidak sedang mengalami pembelahan sel) terdapat dalam kelompok-kelompok kental yang disebut heterokromatin. Kromatin yang tidak mengental eukromatin. Banyak nucleus mempunyai kulit kromatin yang melekat pada sarung nucleus. Perlekatan pada membrane nucleus tampaknya terbatas pada tempat-tempat kesukaan pada kromosom-kromosom yang tertentu.

Sifat istimewa dari sarung nucleus yang membedakan dari yang lainnya adalah susunan porinya. Hanya dalam kasus-kasus tertentu tidak terdapat pori, misalnya dalam gelung membrane nucleus yang melipat kedalam bagian tengah dari sperma. Pori-pori merupakan tempat bersatunya kedua membrane sisterna, dalam dan luar dari sarung nucleus.

Ciri – ciri Umum Nukleus

Nucleus dijumpai pada hamper semua sel eukariota. Mengapa disebut hamper pada semua sel eukariota? Adakah sel eukariota yang tidak mempunyai nucleus? Ternyata pada sritrosit mamalia dan sel pembuluh tapis pada tumbuhan ,nucleus ditemukan. Benarkah demikian?

Letak nukleus pada umumnya akan dapat kita amati pada bagian tengah dari sel, tetapi ada pula inti yang letaknya ditepi sel, misalnya pada adiposity dan pada sel otot skelet. Letak ini dipengaruhi oleh aktivitas sel. Ada yang pada tingkat awal embrio berada di tengah, tetapi setelah diferensiasi nucleus berada ditepi. Namun demikian pada umumnya tetap berada di tengah sel. Nukleus tidak dapat bergerak bebas karena terperangkap didalam jarring-jaring yang terbuat dari filament intermedia dan mikrofilamen.

Apakah setiap sel hanya memiliki nucleus tunggal ? Ternyata tidak. Sel dengan nucleus tunggal (mononucleated cells) ditemukan pada sel hewan dan tumbuhan. Jumlah nucleus lebih dari satu dijumpai misalnya pada Paramaecium. Pada hewan ini ditemukan dua nucleus (dinuclei cells) yaitu makro dan mikro nucleus. Sedangkan sel dengan jumlah nucleus lebih dari dua atau banyak (polynucleated cells) dijumpai pada otot skelet sel hewan dan pada tumbuhan misalnya pada ganggang Vaucheria.

Bentuk nucleus pada umumnya ekivalen dengan bentuk sel. Bila sel berbentuk bulat atau kubus maka bentuk nucleus juga akan bulat. Jika sel berbentuk silindris atau prima maka nucleusnya akan berbentuk lonjong. Sedangkan jika bentuk selnya pipih (squamosa) maka nukleusnya berbentuk discoidal. Padas sel leukosit dan infusoria bentuk nucleus tidak beraturan. Sedangkan ukuran nucleus tergantung pada volume sel. Jumlah AND dan protein, serta berkaitan dengan perkembangan metabolism sel.

Struktur dan Fungsi Membran Nukleus

Beberapa waktu yang lalu kita telah mempelajari materi tentang membrane sel. Ternyata kita masih ingat bagaimana struktur molecular membrane sel. Ternyata struktur molecular membrane nucleus sama dengan membrane sel. Bahkan juga dengan beberapa membrane organela yang lain, yaitu terdiri dari fosfolipid dan protein tersusun mozaik zalir.

· Membran nucleus terdiri dari dua lembar selaput yang saling berimpitan. Keduanya hanya dipisahkan oleh ruangan sempit yang disebut perinukleus.

· Lembaran yang disebelah dalam disebut selaput dalam atau selaput nukleoplasma sedangkan lembaran yang disebelah luar disebut selaput luar atau selaput sitosol.

· Membran nucleus berpori. Pori-pori ini disebut pori nucleus.

· Pori nucleus ini terbentuk akibat menyatunya dwilapis lipid dari selaput nukleoplasma dan selaput sitosol. Jumlah pori kira-kira 10% dari luas permukaan inti. Adanya pori nucleus ini memudahkan pengangkutan bahan atau senyawa dari atau menuju ke sitoplasma.

Agar pemahaman kita meningkat maka untuk selanjutnya akan kita bahas secara lebih terperinci struktur dan fungsi selaput dalam atau selaput nukleoplasma dan selaput luar atau selaput sitosol nucleus. Selaput dalam atau nukleuplasma membrane nucleus berlapiskan suatu anyaman setebel 10 sampai 20 nm. Anyaman ini terbuat dari filament intermedia yang pada mamalia terdiri dari 3 protein yaitu lamin A, B, dan C. Anyaman filament ini disebut lamina nucleus. Lamina ini dapat dipisahkan dari selaput nukleoplasma. Protein lamina ini berikatan dengan protein integral maupun perifer dari selaput dalam. Protein-protein lamina ini juga berikatan dengan benang-benang halus yang terdapat dalam nucleus. Benang-benang halus ini tak lain adalah kromatin. Lamin nucleus ni sangat dinamis artinya mudah terurai dan mudah terkait kembali. Misalnya pada saat pembelahan sel lamina ini oleh proses fosforilasi akan terurai menjadi lamin A fosfat, lamin C fosfat dan lamin B yangtetap terikat pada selaput dalam. Bila pembelahan memasuki tahap akhir terjadi defosforiulasi dan almina nukleoplasma ini terkait kembali.

Selaput luar atau selaput sitosol nucleus berhubungan langsunng dengan reticulum endoplasma. Permukaan selaput sitosol ini penuh ditempeli oleh ribosom tempat dimana protein disintesis. Protein yang disintesis ini akan dicurahkan kedalam ruang perinukleus yang berhubungan dengan lumen reticulum endoplasma. Pada permukaan selaput sitosol ini terjulur filamen-filamen yang sebagian akan menempel atau berkaitan dengan menbran organela-organela lain.Dengan demikian selaput sitosol nucleus ini seperti terperengkap dalam jala-jala dan tidak dapat bergerak bebas.

Struktur membrane nucleus yang sedemikian rupa tersebut ternyata berkaitan dengan fungsinya. Fungsi membrane nucleus sangat rumit, di satu pihak selubung nucleus merupakan suatu pembatas, dipihak lain karena berpori maka juga berfungsi sebagai sarana pengangkutan antar kompartenen (ruangan). Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri.

Berdasarkan strukturnya terdapat tiga cara pengangkutan dari dan ke sitoplasma :

· Cara pertama adalah dengan melewati pori nucleus

· Cara kedua adalah dengan pengangkutan melalui selaput dalam menuju ke ruang perinukleus dan diteruskan ke sisterna (lumen)

· Cara ke tiga adalah dengan jalan pinositosis

Sebagai pembatas membrane nucleus akan menghalangi perpindahan molekul dari dan ke sitoplasma. Air, ion-ion, dan mikromolekul senyawa organic misalnya gliserol dan sukrosa dapat melewati membrane nucleus dengan mudah dan cepat. Meskipun demikian ternyata permeabilitas membrane nucleus berbeda untuk setiap sel. Khusus transport protein yang diperlukan untuk replikasi dan transkripsi AND tidak ada hambatan.

Struktur Nukleus

Di dalam inti sel (nucleus), DNA tersusun sangat rapi sehinggan dapat dipublikasikan sebagai atau seluruhnya dengan hanya sedikit kesalahan saja. Nukleus tampak sebagai struktur bulat atau memanjang, biasanya dibagian pusat sel. Pada jaringan mamalia, garis tengahnya biasanya berfariasi antara 5 dan 10 µm. Intinya terdiri atas selaput inti, kromatin, anak inti, dan matriks inti. Ukuran dan ciri morfologis inti dalam jaringan spesifik cenderung seragam, dengan sedikit pengecualian.

Adanya inti dengan cirri tidak teratur (misalnya ukuran yang bervariasi, pola kromatin yang tipis) dengan kapasitas menyerbu jaringan tetangganya, adlah cirri morfologis utama yang dipakai oleh ahli patologi untuk memperkirakan derajad keganasan sebuah tumor.

Selaput inti

Membran nucleus dapat dilihan dibawah mikroskop cahaya berupa garis tipis mengelilingi nucleus. Membran nucleus ini terutama adalah lapisan tipis hetero kromatin yang membatasi dan mengikatkan diri pada permukaan dalam selaput inti bagian dalam. Namun, mikroskopi electron menunjukan bahwa inti sebenarnya dikelilingi oleh dua membrane unit parallel yag dipisahkan oleh celah sempit (40-70 nm) yang disebut siterna perinukleus. Bersma-sama, pasangan membrane serta celah diantaranya merupakan selaput inti. Lamina fibrosa adalah struktur protein yang berhubungan erat dengan membran dalam dari selaput inti , yang bervariasi ketebalannya dari 80 nm hingga 300 nm, bergantung pada sel yang diamati. Di sekitar selaput inti, pada tempat menyatunya membrane luar dan dalam, terdapat celah-celah sirkular, yaitu pori inti yang menyediakan jalan di antara inti dan sitoplasma. Pori ini bergaris tengan rat-rata 70 nmdan terdiri dari 8 subunit. Pori ini tidak terbuka namun dijembatani oleh sebuah membrane kedap-elektron berupa diafragma protein lapis tunggal. Struktur ini lebih tipis dari membran yang membentuk selaput inti

Nukleolus Struktur dan Fungsinya

Kita tentunya pernah mendengar bahwa didalam nucleus terdapat benda lain yang disebut dengan istilah anak inti atau nucleolus.Apakah sebenarnya nucleolus itu? Nukleolus adalah butiran bersifat asam yang terletak di inti. Jumlahnya bisa 1, 2 , atau 3 tergantung spesiesnya. Ukuran sebanding dengan aktivitas sel. Sel aktif nukleolusnya besar misalnya pada oosit, sel neuron, dan sel sekretori. Padas el tidak aktif ukuranya kecil. Komposisinya terdiri dari protein terutama protein fosfat, t-RNA, fosfatase, nukleotida fosforilase, AND, dan nukleotida.

Struktur nucleolus tersusun dari:

· Zona granuler, terdapat pada bagian tepi, butiran-burtiran padat dengan ukuran sekitar 150-120 A˚, serta mengandung protein ribonukleat.

· Zona fibrilar atau nukleolonema, berupa serat-serat dengan ukuran 50-60 А˚ terdiri dari protein ribonukleat.

· Zona amorf, hanyaterdapat pada nucleolus tertentu

· Kromatin nucleolus, bagian ini tersusun dari serat-serat tebal lebih kurang 100 A˚ mengandung and pada bagian tertentu.

Fungsi utama nucleolus adalah untuk pembentukan ribosom dengan cara perakitan protein ribosom dan r-RNA. Nukleolus adalah struktur bulat , bergaris tengah sampai 1 mm, kaya akan rRNA dan protein. Umumnya bersifat basofilik nila dipulas dengan hematoksilin dan eosin. Dengan mikroskop electron nucleolus tampak terdiri atas tiga unsure berbeda. Satu atau lebih daerah pucat terdiri atas pengatur DNA-nukleolus-urutan basa yang berupa sandi untuk rRNA. Pada gemon manusian, lima pasang kromosom mengandung pengatur nucleus. Didekatnya terdapat serat-serat ribonukleoprotein 5-10 nm berhimpit padat, yaitu pars fibrosa yang terdiri atas transkrip primer dari gen rRNA. Unsur ketiga nucleolus adalah pars granulosa , terdiri ats granul-granul 15-20 nm (Merupakan ribosom yang sedang mematang).

Gbr. Nukleus (Inti Sel)

Kromosom, Kromatin dan Materi genetik

Pada sel eukariota meteri genetic dikemas dalam genom-genom. Di sebagian besar genom tersaji dalam kesatuan-kesatuan kromatin. Setiap kesatuan yang merupakan bentuk padat dari kromatin disebut kromosom. Kromosom bentuk dan ukurannya berubah-ubah. Kromosom memiliki sepasang lengan masing-masing berada sebelah menyebelah yang dipisahkan oleh suatu lekukan. Pada stadium metaphase kromosom mengalami replikasi sehingga setiap kromosom tersusun dari dua kromatida. Dua kromatida tersebut diikat oleh mikrotubula kinetokor pada daerah yang disebut sentromer, membentuk suatu lekukan sehingga tampak mempunyai 2 pasang lengan. Sentromer berperan sebagai pusat gerakan kromosom selama stadium anaphase. Bentuk kromosom seperti yang diterangakan diatas hanya tampak pada saat mitosis. Pada saat interfase bentuk kromosom seperti trsebut akan menghilang. Benarkah menghilang? Ternyata tidak. Pada saat, kromosom berubah menjadi filament-filamen halus. Filamen-filamen halus ini disebut kromatin.

Koromatin dibedakan berdasarkan daya serapnya terhadap larutan pewarna. Heterokromatin adalah kromatin yang menyerap warna denagn kuat , sedangkan eukromatin kurang kuat menyerap warna. Berdasarkan lokasinya kromosom dibedakan menjadi dua daerah yaitu pertama kromatin nucleolus terdiri dari kromatin perinukleus yaitu kromatin yang berada di sekeliling nucleolus dan kromatin itranukleolus berada didalam nucleolus. Kedua kromatin peripheral yaitu kromatin yang berkaitan dengan membrane sel.

Kromatin apabila diamati dengan mikroskop electron ternyata terdiri dari untaian manik-manik. Manic-manik tersebut berdiameter 10 nm, sedangkan filamen penghubungnya berdiameter 2 nm. Manic-manik tersebut disebut nukleosom. Nukleosoma tersusun dari oktamer histon (4 pasang histon) yang disebut molekul pusat dan dililit oleh DNA setebal 2nm. Rantai dna mengelilingi histon dalam 2 lilitan, setiap lilitan mengandung 83 pasang basa. Kumpulan dari solenoid membentuk kromatin dengan garis tengah 10 nm, sedangkan pilinan untain lurus membentuk kromatin dengan garis tengah 30 nm. Setiap putaran pilin terdiri dari sekitar 6 buah nukleosom. Kumpulan dari putaran pilin membentuk struktur yang disebut solenoid. Pembentukan struktur solenoid dipengaruhi oleh histon H1. Solenoid-solenoid satu sama lin dihubungkan oleh DNA – ase I, sedangkan DNA nuleosom dan DNA perentang tidak terpengaruh. DNA yang peka dengan DNA – ase memiliki arti penting bagi ekspresi gen.

Dapat dibedakan dua jenis kromatin baik dengan mikroskop cahaya maupun dengan mikroskop electron. Heterokromatin (Yn.heteros,lain, + chroma, warna) yang kedap electron dan tampak sebagai granul kasar dalam mikroskop electron, terlihat dalam mikroskop cahaya (setelah pemulasan yang sesuai) dengan gumpalan basofilikdari nukleo-protein. Eukromatin tampak sebagai struktur terorganisasi hanya dalam mikroskop electron. Kromatin terutama terdiri atas pilinan benang DNA yang terikat pada protein basa (histon), strukturnya secara skematis digambarkan pada. Unit structural dasar dari kromatin adalah nukleosom, yang terdiri dari histon sebagai pusatnya. 2 kopi masing-masing dari histon H2A, H2B, H3, dan H4, diluarnya melibat 166 pasang basa DNA. Segmen 48-pasang basa lain membentuk penghubung antara nukleosom berdekatan , dan jenis histon lain lagi (H1 atau H5) terikat pada DNA ini.

REFERENSI:

Sumadi.Marianti,Aditya.2007.Biologi Sel.Yogyakarta : Graha Ilmu

Junqueira L.Carlos.1995.Histologi Dasar.Penerbit Buku Kedokteran EGC : Jakarta

Bevelander, Gerrit. Ramaley,Judita A.1988.Dasar-dasar Histoligi.Penerbit Erlangga : Jakarta

http://id.wikipedia.org/wiki/Inti_sel

http://www.fp.unud.ac.id/biotek/biologi-sel/nukleus-dan-materi-genetik/nukleus/

PAPER MITOSIS DAN MEIOSIS

MITOSIS DAN MEIOSIS

Pada dasarnya pembelahan sel merupakan reproduksi sel. Setiap sel dapat memperbanyak diri membentuk sel-sel yang baru melalui proses pembelahan. Pembelahan sel tersebut bertujuan untuk menghasilkan keturunan yang identik, menambah jumlah sel, atau mengganti sel-sel yang rusak. Adapun pembelahan sel dibedakan menjadi dua macam, yaitu mitosis dan meiosis.

a. Mitosis

Mitosis adalah proses pembagian genom yang telah digandakan oleh sel ke dua sel identik yang dihasilkan oleh pembelahan sel. Mitosis umumnya diikuti sitokinesis yang membagi sitoplasma dan membran sel. Proses ini menghasilkan dua sel anak yang identik, yang memiliki distribusi organel dan komponen sel yang nyaris sama. Mitosis dan sitokenesis merupakan fasa mitosis (fase M) pada siklus sel, di mana sel awal terbagi menjadi dua sel anakan yang memiliki genetik yang sama dengan sel awal.

Mitosis terjadi hanya pada sel eukariot. Pada organisme multisel, sel somatik mengalami mitosis, sedangkan sel kelamin (yang akan menjadi sperma pada jantan atau sel telur pada betina) membelah diri melalui proses yang berbeda yang disebut meiosis. Sel prokariot yang tidak memiliki nukleus menjalani pembelahan yang disebut pembelahan biner.

Karena sitokinesis umumnya terjadi setelah mitosis, istilah "mitosis" sering digunakan untuk menyatakan "fase mitosis". Perlu diketahui bahwa banyak sel yang melakukan mitosis dan sitokinesis secara terpisah, membentuk sel tunggal dengan beberapa inti. Hal ini dilakukan misalnya oleh fungi dan slime moulds. Pada hewan, sitokinesis dan mitosis juga dapat terjadi terpisah, misalnya pada tahap tertentu pada perkembangan embrio lalat buah.

Hasil utama dari mitosis adalah pembagian genom sel awal kepada dua sel anakan. Genom terdiri dari sejumlah kromosom, yaitu kompleks DNA yang berpilin rapat yang mengandung informasi genetik vital untuk menjalankan fungsi sel secara benar. Karena tiap sel anakan harus identik secara genetik dengan sel awal, sel awal harus menggandakan tiap kromosom sebelum melakukan mitosis. Proses penggandaan terjadi pada pertengahan intefase, yaitu fase sebelum fase mitosis pada siklus sel.

Mitosis adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti.

Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut:

INTERFASE:

Tahap interfase merupakan tahap persiapan yang esensial untuk pembelahan sel karena pada tahap ini kromosom direplikasi.

Saat pembelahan sel, kromatin dikemas sangat padat/kompak sehingga tampak sebagai kromosom. Selama interfase, kromatin tidak terlalu terkondensasi à untuk ekspresi informasi genetik.

PROFASE:

· Nukleolus melebur dan kromatin (gabungan hasil replikasi DNA dengan protein) terkondensasi menjadi kromosom.

· Masing-masing kromosom hasil replikasi mengandung 2 kromatid yang mengandung informasi genetik yang sama.

· Mikrotubulus sitoskeleton berubah fungsi dari mempertahankan bentuk sel menjadi fungsimembangun spindel mitotik dari bagian sentrosom.

METAFASE :

· Dinding inti benar-benar melebur, benang gelendong meluas

· Terdapat bidang pembelahan (ekuator)

· Kromatid menuju bidang pembelahan berkumpul / berderet pada bidang pembelahan

· Terbentuk benang antar kromatid / benang interkromosom ( interzonal )

· Tegangan serat spindel membuat kromosom berada satu bidang pada pusat sel.

ANAFASE :

· Dimulai dengan pemisahan kromatid pada sentromernya

· Sentromer dari masing-masing kromatid membelah menjadi dua

· Kromatid memisah dari bidang pembelahan kromoson

· Kromosom bergerak ke kutub yang berlawanan ( pergerakan ini dibantu oleh kontraksi benang kromosom dan dorongan benang interkromosomal )

TELOFASE :

· Kromosom yang telah sampai di kutubnya mulai memanjang kembali kromatin

· Anak inti dibentuk kembali

· Dinding inti dibentuk kembali

· Benang-benang gelendong hilang

Gambar Mitosis

b.Meiosis

Meiosis adalah bentuk pembelahan inti yang sangat penting diantara reproduksi seksual organisme. Meiosis terjadi pada organisme eukariot, yang selnya mengandung jumlah kromosom diploid. Dioploid berarti rangkap, dalam artian bahwa informasi genetik pada salah satu kromosom dapat dijumpai pada bentuk yang sama (atau termodifikasi) pada kromosom kedua di dalam inti. K edua kromosom membentuk pasangan sedemikian yang dinamakan homolog. Sel diploid manusia mengandung 46 kromosom, atau 23 pasang homolog ke 46 kromosom dari zigote terbentuk dari fertilisasi, yang berasal dari sel sperma dan sel telur yang masing-masing gamet memberikan satu anggotanya dari setiap pasangan homolognya.

Ciri pembelahan secara meiosis adalah:

Terjadi di sel kelamin. Jumlah sel anaknya 4 Jumlah kromoson 1/2 induknya. Pembelahan terjadi 2 kali. Meiosis hanya terjadi pada fase reproduksi seksual atau pada jaringan nuftah. Pada meiosis, terjadi perpasangan dari kromosom homolog serta terjadi pengurangan jumlah kromosom induk terhadap sel anak. Disamping itu, pada meiosis terjadi dua kali periode pembelahan sel, yaitu pembelahan I (meiosis I) dan pembelahan II (meiosis II).

Tujuan: mendapatkan individu yang memiliki jumlah kromosom ½ dari induk.

v Meiosis I:

profase 1 (leptoten, zigoten, pachiten, diploten, diakinesis), metafase 1, anafase 1, telofase 1

v Meiosis II:

profase 2, metafase 2, anafase 2, telofase 2

Meiosis menghasilkan gamet yang mengandung bahan genetis yang:

1. Separuh dari bahan gametogonium.

2. Bervariasi, karena terjadinya crossing over pada profase I. 

Pada proses Meiosis I.

Pada tahap Pofase I :

DNA dikemas dalam kromosom. Pada akhir profase I terbentuk kromosom homolog yang berpasangan membentuk tetrad. Tahap Profase I dibagi menjadi :

· Leptonema : Benang-benag kromatin memendek dan menebal ,serta mudah menyerap zat warna dan membentuk kromosom mengalami KONDENSASI.

· Zigonema : Sentromer membelah menjadi dua dan bergerak kearah kutub yang berlawanan,sementara itu kromosom homolog saling berpasangan ( SINOPSIS).

· Pakinema : Terjadi duplikasi kromosom.

· Diplonema : Kromosom homolog saling menjauhi, erjadi perlekatan berbentuk X yang disebut KIASMA dan merupakan tempat terjadinya Crossing Over.

· Diakenesis : Terbentuk benang-benang spindel, dua sentriol sampai pada kutub yang berlawanan, membran inti dan nukleus menghilang.

Tahap Metafase I :

Pasangan kromosom homolog berderet di daerah ekuator. Sentromer menuju kutub dan mengeluarkan benang2 spindel.

Tahap Anafase I :

Kromosom homolog berpisah dan bergerak ke kutub yang berlawanan. Benang spindel dan seluruh isi sel memanjang ke arah kutub.

Pada manusia dan hewan, meiosis terjadi di dalam gonad dan menghasilkan sel gamet seperti spermatosit atau sel telur. Pada tumbuhan, meiosis terjadi pada anthers dan ovaries dan menghasiklan meiospor yang perlahan terdiferensiasi menjadi sel gamet juga.

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom.
Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis II Baik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

PERBEDAAN ANTARA MITOSIS DENGAN MEIOSIS

Mitosis adalah peristiwa pembelahan sel yang terjadi pada sel-sel somatik (sangat aktif pada jaringan meristem) yang menghasilkan dua sel anak yang memiliki genotip sama dan identik dengan sel induknya. Sedangkan meiosis, terjadi pada sel-sel germinal (gamet) dengan hasil akhir empat buah sel anak yang haploid dengan komposisi genotip yang mungkin berbeda dengan sel induknya.

Aspek yang dibedakan	Mitosis	Meiosis
Tujuan	Untuk pertumbuhan	Sifat mempertahan-kan diploid
Hasil pembelahan	2 sel anak	4 sel anak
Sifat sel anak	diploid (2n)	haploid (n)
Tempat terjadinya	sel somatic	sel gonad

Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Spermatogenesis. Sedangkan pada tumbahan dikenal Makrosporogenesis (Megasporogenesis) dan Mikrosporogenesis.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A. 1999. Biologi Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Kimball. John W. 1987. Biologi. Jakarta : Erlangga

Suryo. 1994. Genetika. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada Press.

http://id.wikipedia.org/wiki/Mitosis

http://www.crayonpedia.org/mw/A._Pembelahan_sel_secara_Amitosis_12.1

PENGGUGURAN DAUN

A. Kehidupan Sel Tumbuhan :

Sel merupakan protoplasma yang berinti, yang berfungsi menyelenggarakan seluruh aktivitas untuk kebutuhan hidupnya. Sel itu setelah tumbuh dan berdeferensiasi, akan berubah bentuknya sesuai dengan fungsinya, ada yang menjadi epidermis berfungsi untuk melindungi sel-sel sebelah dalamnya ada juga yang menjadi tempat penyediaan makanan, dan lain-lain . Sel terbentuk hanya dengan pembelahan sel-sel sebelumnya selama masa pertumbuhan tumbuhan , dengan bertambahnya umur tumbuhan tersebut maka akan diikuti pula dengan proses penurunan kondisi yang mengarah kepada kematian organ atau organisme. Pada akhirnya dari proses perkembangan tersebut, dari dewasa sampai hilangnya pengorganisasian dan fungsi disebut senesen (penuaan). Sel-sel yang telah berdifferensiasi tadi pada dasarnya mempunyai masa hidup terbatas, sehingga akan terjadi penuaan yang dialami oleh semua sel pada saat yang berbeda-beda. Selama proses penuaan, pada tingkat sel terjadi penyusutan struktur dan rusaknya membran seluler. Tipe-tipe penuaan (senescence) yang dijumpai dalam tumbuhan yaitu:

1. Senescence yang meliputi keseluruhan tubuh tanaman (overall senescence).Akar dan bagian tanaman di atas tanah akan mati semua sesudah menyelesaikan satu siklus kehidupannya.

2. Senescence yang meliputi hanya bagian tanaman di atas tanah (top senescence).Bagian tanaman di atas tanah mati, sedangkan bagian tanaman yang berada di dalam tanah tetap hidup.

3. Senescence yang meliputi hanya daun–daunnya (Deciduous senescence). Tanaman menggugurkan semua daun-daunnya, sementara organ tanaman lain tetap hidup.

4. Senescence yang meliputi hanya daun-daun yang terdapat di bagian bawah suatu tanaman (Progessive Senescence).Tanaman hanya menggugurkan daun-daunnya yang terdapat di bagian bawah saja (daun – daun yang tua),sedang daun-daun yang lebih atas dan organ tanaman lain tetap hidup.

Proses penuaan daun dimulai pada tanaman umur 44 hari yang ditandai dengan menurunnya kandungan klorofil. Kemudian akan terjadi peristiwa gugurnya dedaunan tumbuhan yang akan tampak seperti kejadian alam biasa. Namun ternyata tidak demikian bagi para ilmuwan, yang meneliti sungguh-sungguh fenomena yang diistilahkan dengan “abscission” atau pengguguran . Abscission adalah suatu proses yang dilakukan tumbuhan untuk memisahkan dan ‘membuang’ organ tumbuhan seperti dedaunan, kelopak bunga, bunga dan buah yang tidak lagi diperlukan tumbuhan atau yang terserang penyakit. Absisi yang terjadi pada daun dan buah merupakan contoh senesen yang jelas. Daun tidak rontok demikian saja pada waktu mati. Suatu daerah pembelahan sel yang disebut daerah absisi, berkembang dekat pengkal tangkai daun, sehingga sejumlah dinding sel yang melintang tegak lurus terhadap sumbu panjang tangkai daun terbentuk.

Pemisahan aktif daun dari cabang tanpa meninggalkan luka disebut absisi daun. Absisi merupakan perkembangan adaptasi yang bermanfaat guna melepaskan daun-daun tua dan merupakan cara pemangkasan diri. Pektinase dan selulase dirangsang pembentukannya pada sel-sel di daerah absisi, dan akan melarutkan lamela tengah dinding yang melintang , sehingga tangkai daun lepas. Absisi daun biasanya disiapkan di dekat dasar tangkai daun, di daerah inilah terjadi perubahan sitologi dan biokimiawi dalam sel daerah pemisah yang akhirnya memisahkan daun dari cabang. Hubungan ikatan pembuluh yang terputus akan tersumbat dengan dibentuknya tilosa (tylose), yaitu suatu zat sejenis “gum” dan dilapisi sel-sel gabus. Dalam proses ini dua peristiwa terlibat, yaitu pembelahan sel dan induksi hirdulose. Kedua proses ini merupakan proses metabolisme yang aktif dan oleh karenanya merupakan bagian yang terprogram dalam perkembangan tumbuhan. Zat pengatur absisi ini adalah senyawa auksin dan etilen. Senyawa auksin menghambat absisi dan senyawa etilan merupakan senyawa yang memacu peristiwa absisi.

Menurut John Walker, kepala the MU Interdisciplinary Plant Group di the Christopher S. Bond Life Sciences Center, Jadi tumbuhan menggugurkan organnya karena sejumlah alasan. Dedaunan tua, misalnya, digugurkan guna membantu daur ulang zat-zat makanan, sementara buah-buahan yang telah masak rontok dan jatuh ke bawah guna membantu penyebaran benih. Juga, bagian-bagian bunga yang terkena penyakit sengaja digugurkan dan dibuang oleh tumbuhan. Hal ini sengaja dilakukan untuk mencegah penjalaran penyakit.

B. Nutrisi Dalam Tumbuhan

Nutrisi merupakan substansi organik yang dibutuhkan organisme untuk fungsi normal dari sistem tubuh, pertumbuhan, pemeliharaan kesehatan. Nutrisi didapatkan dari makanan dan cairan yang selanjutnya diasimilasi oleh tubuh.

Pada dasarnya tumbuhan sangat membutuhakan nutrisi seperti air, unsur-unsur organik dari tanah untuk bahan pembangun tubuhnya serta mengoptimalkan kualitas dan kuantitas tumbuhan tersebut. Salah satu cara untuk menentukan unsure esensial yang terkandung didalam tumbuhan dilakukanlah metode analisis abu, dimana metode ini menggunakan abunya untuk menentukan unsur yang terkandung didalamnya. Mula-mula tumbuhan yang ingin kita ketahui unsur apa saja yang terkandung didalamnya kita mbil, lalu dikeringkan dengan catatan tumbuhan tersebut dikeringkan tidak langsung terkena cahaya matahari) jadi tumbuhan tersebut dikeringkan seperti dijemur (diangin-anginkan) dengan begitu air yang ada pada tumbuhan tersebut keluar itu dilakukan selama 1-2 hari dengan suhu sekitar 70-80 derajat celcius. Apabila tumbuhan tersebut telah dikeringkan kemudian dipanaskan(dimasukan kedalam oven) dengan suhu 600-800 derajat celcius, dengan begitu bahan organik seperti protein, karbohidrat, asam amino, lipida, asam-asam organik dan lain-lainnya akan terurai menjadi H2O dan CO2, itu semua akan tertinggal pada tumbuhan yang telah menjadi abu(serbuk halus) dimana itu semua merupakan mineral yang diserap oleh tumbuhan. Setelah diteliti dengan metode tersebut diketahui ada 16 macam unsur esensial yang benar-benar dibutuhkan oleh tumbuhan. Ada beberapa unsur yang digunakan antara lain :

1. Unsur Nitrogen (N)

Manfaat : Memacu pertumbuhan tanaman secara umum, terutama pada fase vegetative(untuk memperbesar, mempertinggi, menghijaukan daun), Berperan dalam pembentukan klorofil, asam amino, lemak, enzim, dan persenyawaan lain.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· pertumbuhan tanaman menjadi lambat dan kerdil.

· Terjadi klorosis warna daun menguning dan mengering, lalu rontok, daun yg menguning diawali dari daun bagian bawah, lalu disusul daun bagian atas. Perkembangan buah tidak sempurna atau tidak baik, seringkali masak sebelum waktunya.

· Dapat menimbulkan daun penuh dengan serat, hal ini dikarenakan menebalnya membran sel daun sedangkan selnya sendiri berukuran kecil-kecil.

· Warna daun hijau agak kekuning-kuningan (contoh: pada tanaman padi warna ini mulai dari ujung daun menjalar ke tulang daun selanjutnya berubah menjadi kuning lengkap, sehingga seluruh tanaman berwarna pucat kekuning-kuningan. Kemudian Jaringan daun mati dan akan menyebabkan daun selanjutnya menjadi kering dan berwarna merah kecoklatan).

Keterangan : gambar tumbuhan yang kekurangan nitrogenTanaman hijau pucat, kuning pucat mengarah ke daun yang lebih coklat tua, vena yang tidak menonjol.

2. Unsur Sulfur (S)

Manfaat : Membantu pembentukan asam amino, protein dan vitamin. Membantu pembentukan bintil akar dan pertumbuhan tunas baru.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Daun-daun muda mengalami klorosis (berubah menjadi kuning), perubahan warna umumnya terjadi pada seluruh daun muda, kadang mengkilap keputih-putihan dan kadang-kadang perubahannya tidak merata tetapi berlangsung pada bagian daun selengkapnya.

· Tanaman tumbuh terlambat, kerdil, berbatang pendek dan kurus, batang tanaman berserat, berkayu dan berdiameter kecil.

· Perubahan warna daun dapat pula menjadi kuning sama sekali, sehingga tanaman tampak berdaun kuning dan hijau, seperti misalnya gejala-gejala yang tampak pada daun tanaman teh di beberapa tempat di Kenya yang terkenal dengan sebutan”Tea Yellow” atau”Yellow Disease”.

· Pada tanaman tebu yang menyebabkan rendemen gula rendah

· Jumlah anakan terbatas(tunas).

Keterangan : Gambar tumbuhan yang kekurangan unsur sulfur . Nekrosis hijau pucat- lembaran kuning tanpa vena menonjol

3. Fosfor (P)

Manfaat : Membentuk pertumbuhan protein dan mineral yg sangat tinggi bagi tanaman. Bertugas mengedarkan energi keseluruh bagian tanaman. Merangsang pertumbuhan dan perkembangan akar. Mempercepat pembungaan dan pembuahan tanaman. Serta mempercepat pemasakan biji dan buah.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Terhambatnya pertumbuhan sistem perakaran, batang dan daun

· Warna daun seluruhnya berubah menjadi hijau tua/keabu-abuan, mengkilap, sering pula terdapat pigmen merah pada daun bagian bawah, selanjutnya mati. Pada tepi daun, cabang dan batang terdapat warna merah ungu yang lambat laun berubah menjadi kuning.

· Hasil tanaman yang berupa bunga, buah dan biji menurun. Buahnya kerdil-kerdil, terlihat jelek dan cepat matang.

Keterangan : Gambar tumbuhan yang kekurangan unsur fosfor. Daun bawah berubah warna menjadi tua atau tampak mengkilap merah keunguan, Kemudian menjadi kuning keabuan dan rontok.

4. Kalium (k)

Manfaat : kalium berperan penting dalam fotosintesis, karena secara langsung meningkatkan pertumbuhan dan luas daun. Disamping itu kalium dapat meningkatkan pengambilan karbondioksida, memindahkan gula pada pembentukan pati dan protein, membantu proses membuka dan menutup stomata, kapasitas menyimpan air, memperluas pertumbuhan akar, meningkatkan ketahanan tanaman terhadap serangan hama dan penyakit, memperkuat tubuh tanaman supaya daun bunga dan buah tidak gampang rontok. Memperbaiki ukuran dan kualitas buah pada masa generatif/menambah rasa manis pada buah, mensuplai karbohidrat yang banyak terutama pada tanaman umbi-umbian.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Daun-daun berubah jadi mengerut alias keriting (untuk tanaman kentang akan menggulung) dan kadang-kadang mengkilap terutama pada daun tua, tetapi tidak merata. Selanjutnya sejak ujung dan tepi daun tampak menguning, warna seperti ini tampak pula di antara tulang-tulang daun pada akhirnya daun tampak bercak-bercak kotor (merah coklat), sering pula bagian yang berbercak ini jatuh sehingga daun tampak bergerigi dan kemudian mati

· Batangnya lemah dan pendek-pendek, sehingga tanaman tampak kerdil

· Buah tumbuh tidak sempurna, kecil, mutunya jelek, hasilnya rendah dan tidak tahan disimpan

· Pada tanaman kelapa dan jeruk, buah mudah gugur

· Bagi tanaman berumbi, hasil umbinya sangat kurang dan kadar hidrat arangnya demikian rendah

· Khusus untuk tanaman padi, gejala kekurangan unsur Kalium dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Daun

Daun tanaman padi yang kekurangan Kalium akan berwarna hijau gelap dengan banyaknya bintik-bintik yang warnanya yang menyerupai karat. Bintik-bintik itu pertama-tama muncul pada bagian atas daun yang sudah tua, ujung daun dan tepi daun menjadi seperti terbakar (necrotic), berwarna coklat kemerahan atau coklat kuning. Daun-daun tua, khususnya di tengah hari akan terkulai dan daun-daun muda menggulung ke arah atas dan memperlihatkan gejala-gejala kekurangan air.

b. Batang

Batang tanaman padi yang kekurangan Kalium akan tumbuh pendek dan kurus.

c. Akar
Pertumbuhan akar biasanya sangat terbatas, ujung akar akan tumbuh kurus dan pendek, dan akar selalu cenderung berwarna gelam dan hitam. Akar-akar cabang dan akar rambat sangat kurus dan selalu memperlihatkan gejala pembusukan akar.

d. Bulir dan Malai

Pertumbuhannya akan pendek dan umumnya mempunyai persentase kehampaan buah yang tinggi. Sedang jumlah bulir yang berisi untuk setiap helainya akan rendah, bulir-bulir padi akan berukuran kecil dan tidak teratur bentuknya, mutu dan berat 1.000 bulir akan berkurang, persentase bulir-bulir yang tidak berkembang dan tidak bertambah dewasa.

Keterangan : Gambar tumbuhan yang kekurangan unsur kalium. Tanaman hijau dengan klorosis sepanjang tepi daun - yang mengarah ke nekrosis interveinal coklat kedelai; vena tetap hijau.

5. Kalsium (Ca)

Manfaat : Mengaktifkan pembentukan bulu-bulu akar dan biji serta menguatkan batang. Membantu keberhasilan penyerbukan. Membantu pemecahan sel. membantu aktivitas beberapa enzim pertumbuhan. Serta menetralisir senyawa dan kondisi tanah yang merugikan.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Daun-daun muda selain berkeriput mengalami perubahan warna, pada ujung dan tepi-tepinya klorosis (berubah menjadi kuning) dan warna ini menjalar di antara tulang-tulang daun, jaringan-jaringan daun pada beberapa tempat mati.

· Kuncup-kuncup muda yang telah tumbuh akan mati.

· Pertumbuhan sistem per-akarannya terhambat, kurang sempurna malah sering salah bentuk.

· Pertumbuhan tanaman sangat lemah.

Daun muda keriput dan menguning

6. Magnesium (Mg)

Manfaat : Membantu pembentukan klorofil, asama amino, vitamin, lemak dan gula. Berperan dalam transportsi fosfat dalam tanaman.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Daun-daun tua mengalami klorosis (berubah menjadi kuning) dan tampak di antara tulang-tulang daun, sedang tulang-tulang daun itu sendiri tetap berwarna hijau. Bagian di antara tulang-tulang daun itu secara teratur berubah menjadi kuning dengan bercak-bercak merah kecoklatan.

· Daun-daun mudah terbakar oleh teriknya sinar matahari karena tidak mempunyai lapisan lilin, karena itu banyak yang berubah warna menjadi coklat tua/kehitaman dan mengkerut.

· Pada tanaman biji-bijian, daya tumbuh biji kurang/lemah, malah kalau toh ia tetap tumbuh maka ia akan nampak lemah sekali.

Keterangan : Gambar tumbuhan yang kekurangan unsur magnesium Tanaman hijau pucat dengan bintik-bintik kuning pucat interveinal daun diikuti oleh nekrosis interveinal - atau nekrosis sepanjang bawah pembuluh darah utama di drybean.

7. Besi (Fe)

Manfaat : Berperan pada proses-proses fisiologis tanaman, seperti proses pernapasan, pembentukan klorofil dan fotosintesis.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

Defisiensi (kekurangan) zat besi sesungguhnya jarang terjadi. Terjadinya gejala-gejala pada bagian tanaman (terutama daun) kemudian dinyatakan sebagai kekurangan tersedianya zat besi adalah karena tidak seimbang tersedianya zat Fe dengan zat kapur (Ca) pada tanah yang berlebihan kapur dan yang bersifat alkalis. Jadi masalah ini merupakan masalah pada daerah-daerah yang tanahnya banyak mengandung kapur.

· Gejala-gejala yang tampak pada daun muda, mula-mula secara setempat-setempat berwarna hijau pucat atau hijau kekuning-kuningan, sedangkan tulang daun tetap berwarna hijau serta jaringan-jaringannya tidak mati

· Selanjutnya pada tulang daun terjadi klorosis, yang tadinya berwarna hijau berubah menjadi kuning dan ada pula yang menjadi putih

· Gejala selanjutnya yang lebih hebat terjadi pada musim kemarau, daun-daun muda banyak yang menjadi kering dan berjatuhan

· Pertumbuhan tanaman seolah terhenti akibatnya daun berguguran dan akhirnya mati mulai dari pucuk.

Keterangan : Gambar tumbuhan yang kekurangan unsur besi. Gejala klorosis interveinal menonjol atau nekrosis; vena yang menonjol lebih panjang dari daun.

8. Mangan (Mn)

Manfaat : Membantu proses fotosintesis, dan berperan dalam pembentukan enzim-enzim tanaman.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Pada daun-daun muda di antara tulang-tulang dan secara setempat-setempat terjadi klorosis dari warna hijau menjadi warna kuning yang selanjutnya menjadi putih.

· Tulang-tulang daunnya tetap berwarna hijau, ada yang sampai kebagian sisi-sisi dari tulang.

· Jaringan-jaringan pada bagian daun yang klorosis mati sehingga praktis bagian-bagian tersebut mati, mengering, ada kalanya yang terus mengeriput dan ada pula yang jatuh sehingga daun tampak menggerigi.

· Pertumbuhan tanaman menjadi kerdil, terutama pada tanaman sayuran tomat, seledri, kentang dan lain-lain, begitu juga pada tanaman jeruk, tembakau dan kedelai.

· Pada tanaman gandum, bagian tengah helai daun berwarna coklat, kemudian patah.

· Pembentukan biji-bijian kurang baik (jelek).

Keterangan : Gambar tumbuhan yang kekurangan unsur mangan. daun kuning pucat dengan bercak-bercak klorosis interveinal menyebabkan nekrosis coklat gelap.

9. Boron (B)

Manfaat : Membawa kabohidrat keseluruh jaringan tanaman. Mempercepat penyerapan unsur kalium. Merangsang tanaman berbunga dan membantu proses penyerbukan. Meningkatkan kualitas produksi sayuran dan buah-buahan.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Daun-daun yang masih muda terjadi klorosis, secara setempat-setempat pada permukaan daun bawah yang selanjutnya menjalar kebagian tepi-tepinya. Jaringan daun mati.

· Daun yang baru muncul tumbuh kerdil, kuncup-kuncup mati dan berwarna kehitaman atau coklat.

· Dapat menimbulkan penyakir fisiologis, khususnya pada tanaman sayuran, tembakau dan apel. Malah pada jagung bisa menimbulkan tongkol tanpa biji sama sekali.

· Pada umbi-umbian pertumbuhannya kerdil, terdapat bercak-bercak atau lubang berwarna hitam pada umbi.

· ada tanaman bayam dan selada pucuk tanaman tumbuh tidak sempurna dan berwarna hitam.

· Tangkai daun seledri membentuk celah-celah dan garis-garis tak teratur berwarna coklat. Anak-anak daun seledri berbercak-bercak coklat.

Daun muda tumbuh kerdil

10. Tembaga (Cu)

Manfaat : Membantu pembentukan klorofil dan sebagai komponen dalam pembentukan enzim tanaman.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Pada bagian daun, terutama daun-daun yang masih muda tampak layu dan kemudian mati ,sedang ranting-rantingnya berubah warna pula menjadi coklat dan akan mati pula.

· Ujung daun secara tidak merata sering ditemukan yang layu, kadang-kadang terjadi klorosis, sekalipun jaringan-jaringannya tidak ada yang mati.

· Pada tanaman jeruk kekurangan unsur hara tembaga ini menyebabkan daun berwarna hijau gelap dan berukuran besar, ranting berwarna coklat dan mati, buah kecil dan berwarna coklat.

· Pada bagian buah, buah-buahan tanaman pada umumnya kecil-kecil warna coklat dan bagian dalamnya didapatkan sejenis perekat (gum).

Kelapa sawit yang menderita defisiensi Cu akan terlihat sangat kerdil.

11. Seng (Zn)

Manfaat : Mebantu pembentukan auksin, klorofil, dan karbohidrat. Sebagai katalisator dalam pembentukan protein,mengatur pembentukan asam yang berfungsi sebagai zat pengatur tumbuh tanaman.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Terjadi penyimpangan pertumbuhan pada bagian daun-daun yang tua, yaitu:

Bentuknya lebih kecil dan sempit daripada bentuk umumnya
Klorosis terjadi di antara tulang-tulang daun. Daun mati sebelum waktunya, kemudian berguguran dimulai dari daun-daun yang ada di bagian bawah menuju ke puncak.

· Pada padi sawah gejala terlihat 2 - 4 minggu setelah tanam, yaitu adanya pemutihan di bagian tengah daun. Kekurangan yang parah menyebabkan daun tidak mau terbuka.

· Pada tanaman jagung gejala terlihat 1 - 2 minggu setelah bibit muncul di permukaan tanah, daun-daun muda menunjukkan garis-garis kuning dan terus menguning sampai ke dasar daun, sedang tepi daun tetap hijau.

· Pada kacang tanah gejala terlihat setelah tanaman berumur 1 bulan, mula-mula jaringan di antara urat-urat dan nampak menguning dan akhirnya hanya pada urat-urat daun saja akan tetap hijau. Tanaman kerdil dan polong sedikit.

Keterangan gambar disamping : Tanaman hijau pucat, bintik-bintik interveinal (atau klorosis interveinal di drybean) daun yang lebih tua menyebabkan nekrosis perunggu; urat hijau

12. Molibdenum (Mo)

Manfaat : Fungsi sama seperti Cu, berperan sebagai pengikat nitrogen bebas udara untuk pembentukan protein, dan menjadi komponen pembentuk enzim pada bakteri bintil akar tanaman leguminose.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Secara umum daun-daun mengalami perubahan, kadang-kadang mengalami pengkerutan terlebih dahulu sebelum mengering dan mati. Mati pucuk biasa pula terjadi pada tanaman yang kekurangan unsur hara Mo

· Pertumbuhan tanaman tidak normal, terutama pada tanaman sayuran. Daun keriput dan mengering.

13. Klor (Cl)

Manfaat : Berperan dalam pembentukan hormon tanaman. Meningkatkan atau memperbaiki kualitas dan kuantitas produksi tanaman ,serta mengatur tekanan osmosis didalam sel tanaman.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Dapat menimbulkan gejala pertumbuhan daun yang kurang normal terutama pada tanaman sayur-sayuran, daun tampak kurang sehat dan berwarna tembaga.

· Kadang-kadang pertumbuhan tanaman tomat, gandum dan kapas menunjukkan gejala.

14. Nikel (Ni)

Manfaat : Sebagai katalisator enzim urase.

Apabila kekurangan unsur ini maka :

· Biji gagal berkecambah dan memperlihatkan kelainan anatomi.

Jadi pada tumbuhan terlihat jelas unsur-unsur hara yang tanaman ambil akan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman tersebut, unsur-unsur yang diambil harus sesuai dan komposisinya juga harus pas dengan yang tanaman butuhkan agar tanaman tersebut dapat tumbuh dengan baik sampai dewasa. Seprti yang dijelaskan diatas mengenai manfaat dan apabila tanaman tersebut kekurangan unsur-unsur tertentu tanaman tersebut dapat mengalami nekrosis, klorosis, serta gugurnya daun ,dll. Sehingga banyaknya penyerapan unsur hara mempengaruhi asupan nutrisi yang tanaman peroleh.

C. Air Dalam Tumbuhan

Air merupakan senyawa yang melimpah yang ada di dalam system hidup. Baik manusia, hewan dan tumbuhan sangat memerlukan air untuk kelangsungan hidupnya. Seperti yang kita ketahui sekitar 70%-90% air yang mendominasi di dalam organisme.

Pada tanaman air digunakan sebagai pelarut dan medium reaksi biokimia seperti fotosintesis. Air juga dapat memberikan turgor bagi sel (penting untuk pembelahan sel dan pembesaran sel).serta air juga dapat menjaga suhu tanaman agar tetap konstan.

Beberapa contoh peran air pada tumbuhan :

1. Pada kaktus biasa hidup ditanah yang kering seperti di gurun pasir. Oleh karena itu kaktus harus menyesuaikan dirinya dengan kondisi lingkungan yang kering dan panas. Tumbuhan kaktus menyesuaikan diri dengan memiliki daun-daun yang kecil seperti duri yang berfungsi untuk mengurangi penguapan air, batangnya tebal berair dan berlapis lilin yang berfungsi untuk menyimpan cadangan air, akarnya yang panjang untunk mecari air.

2. Pada pohon jati. Dimana pohon jati akan menggugurkan daunnya untuk menyesuaikan dirinya pada musim kemarau. Pengguguran daun jati ini bertujuan agar tidak terjadinya penguapan yang berlebihan yang nantinya dapat menyebabkan tumbuhan tersebut kekurangan air dan akhirnya akan mati. Pengguguran daun di musim kemarau dilalukan juga pada tumbuhan mahoni dan kedondong walaupun daun yang digugurkanya tidak sebanyak daun jati.

Gambar pohon jati : a. sebelum musim kemarau, b musim kemarau

D. Hormon Pada Tumbuhan

Pada tumbuhan hormon memiliki berbagai fungsi seperti :

a. Mempengaruhi pertambahan panjang batang , pertumbuhan, diferensiasi dan percabangan akar.

b. mempengaruhi pertumbuhan dan diferensiasi akar, mendorong pembelahan sel, dan pertumbuhan secara umum, mendorong perkecambahan, dan menunda penuaan.

c. Mendorong perkembangan biji, perkembangan kuncup, pemanjangan batang dan pertumbuhan daun, mendorong pembungaan dan perkembangan buah, mempengaruhi pertumbuhan dan diferensiasi akar.

d. Menghambat pertunbuhan, merangsang penutupan stomata pada waktu kekurangan air, mempertahankan dormansi.

e. Mendorong pematangan.

f. Merangsang pertumbuhan akar, merangsang pertumbuhan daun, pertumbuhan bunga, pertumbuhan daun.

Ada 5 hormon yang ada pada tumbuhan yaitu hormon auksin,giberelin,sitokinin, asam absisat, dan etilen. Hormon-hormon tersebut ada yang memacu pertumbuhan dan ada pula yang menghambat pertumbuhan . hormon yang memcu pertumbuhan yaitu :auksin fungsinya memacu pembentangan sel ;

Giberelin fungsinya memacu pemanjangan sel; sitokinin fungsinya untuk pembelahan sel. Sedangkan hormon yang menghambat pertumbuhan yaitu asam absisat dan etilen yang digunakan pada saat dormansi.

Pada tumbuhan terjadinya pengguguran daun disebabkan oleh beberapa faktor seperti faktor lingkungan, termasuk panjang hari yang pendek pada musim gugur dan suhu yang rendah. Rangsangan dari faktor lingkungan menyebabkan adanya perubahan keseimbangan antara etilen dan auksin. Dimana hormon auksin mencegah adanya absisi dan tetap mempertahankan proses metabolisme daun, tetapi dengan bertambahnya umur daun jumlah etilen yang dihasilkan akan meningkat. Sementara itu, sel-sel  yang  mulai  menghasilkan  etilen  akan mendorong pembentukan lapisan absisi. Selanjutnya etilen merangsang lapisan absisi terpisah dengan memacu sintesis enzim yang merusak dinding-dinding sel pada lapisan absisi.

Peranan etilen dalam memacu gugurnya daun lebih banyak diketahui daripada perananya dalam hal perubahan warna daun yang rontok dan pengeringan daun. Pada saat daun rontok, bagian pangkal tangkai daunnya terlepas dari batang. Daerah yang terpisah ini disebut lapisan absisi yang merupakan areal sempit yang tersusun dari sel-sel parenkim berukuran kecil dengan dinding yang tipis dan lemah. Proses pencernaan dinding, yang  disertai  dengan  tekanan  akibat pertumbuhan yang tidak imbang antara sel proksimal yang  membesar dan sel distal yang menua di zona absisi, mengakibatkan pematahan. Selama konsentrasiauksin yang lebih tinggi dipertahankan di helai daun, pengguguran dapat ditundanamun penuaan menyebabkan penurunan tingkat auksin pada organ tersebut dan konsentrasi etilen mulai meningkat. Etilen, zat pemacu pengguguran yang terkuat dan tersebar luas diberbagai organ tumbuhan dan pada banyak spesies tumbuhan menyebabkan pembesaran sel dan menginduksi sintesis serta sekresi hidrolase pengurai dinding sel. Ini akibat efeknya pada transkripsi yang dilakukan oleh asam absisat secara selektif, sebab jumlah molekul mRNA yang menjadikan hidrolase (paling tidak selulase) meningkatkan sekali setelah diberi perlakuan etilen.

MAKALAH FISIOLOGI TUMBUHAN PENGGUGURAN DAUN

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tumbuhan yang hidup disuatu lingkungan tertentu menunjukkan tipe struktur tertentu, sebagai akibat adanya adaptasi terhadap lingkungan khusus tersebut. Daun sangat peka terhadap pengaruh lingkungan. Faktor lingkungan yang sangat besar pengaruhnya terhadap struktur anatomi daun adalah penyediaan air dan intensitas cahaya. Pengaruh lingkungan dapat mengubah struktur epidermis, stomata maupun mesofil. Daun merupakan organ yang paling kentara perubahan strukturnya yang merupakan akibat dari lingkungan dan adaptasi terhadap lingkungan. Secara morfologi dan anatomi, daun merupakan organ tumbuhan yang paling bervariasi. Terdiri dari pelepah, tangkai dan helaian daun. Karena daun berfungsi sebagai penerima cahaya matahari untuk fotosintesis dan alat transpirasi mempunyai bentuk dan ukuran yang bervariasi, maka umumnya bebentuk pipih. Permukaan atas dan permukaan bawah mungkin tidak sama.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah sebagai berikut:
1.2.1 Hubungan kehidupan sel tumbuhan dengan pengguguran daun?
1.2.2 Hubungan nutrisi dalam tumbuhan dengan pengguguran daun?
1.2.3 Hubungan air di dalam tumbuhan dengan pengguguran daun?
1.2.4 Hubungan hormon dalam tumbuhan dengan pengguguran daun?
1.2.5 Hubungan gerak pada tumbuhan dengan pengguguran daun?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui keterkaitan hubungan kehidupan sel, nutrisi, air, hormon, gerak tumbuhan dengan pengguguran daun.
II. PEMBAHASAN
2.1 Hubungan Pengguguran Daun Dengan Sel
Sel terbentuk hanya dengan pembelahan sel-sel sebelumnya selama masa pertumbuhan tumbuhan , dengan bertambahnya umur tumbuhan tersebut maka akan diikuti pula dengan proses penurunan kondisi yang mengarah kepada kematian organ atau organisme. Dan proses perkembangan tersebut, dari dewasa sampai hilangnya pengorganisasian dan fungsi disebut senescen (penuaan). Dan pada tumbuhan dijumpai tipe-tipe penuaan (senescence) yaitu:
1. Senescence yang meliputi keseluruhan tubuh tanaman (overall senescence). Akar dan bagian tanaman di atas tanah akan mati semua setelah menyelesaikan satu siklus kehidupannya.
2. Senescence yang meliputi hanya bagian tanaman di atas tanah (top senescence). Bagian tanaman di atas tanah mati, sedangkan bagian tanaman yang berada di dalam tanah tetap hidup.
3. Senescence yang meliputi hanya daun–daunnya (Deciduous senescence). Tanaman menggugurkan semua daun-daunnya, sementara organ tanaman lain tetap hidup.
4. Senescence yang meliputi hanya daun-daun yang terdapat di bagian bawah suatu tanaman (Progessive Senescence). Tanaman hanya menggugurkan daun-daunnya yang terdapat di bagian bawah saja (daun – daun yang tua), sedang daun-daun yang atas dan organ tanaman lain tetap hidup.
2.2 Hubungan Hormon Dengan Pengguguran Daun
Apa yang menyebabkan penuaan? Penuaan daun disertai dengan terlalu cepatnya terjadi kehilangan klorofil, RNA, protein, dan berbagai macam enzim. Karena keempat kandungan sel tersebut dan kandungan lainnya secara terus menerus disintesis dan rusak, maka hilangnya suatu senyawa dapat terjadi akibat sintesis yang lambat dan/atau perusakan yang cepat.
Pengguguran daun melibatkan interaksi antara auksin, etilen, sitokinin, dan asam absisat. Daun yang gugur diduga tidak mampu bertahan di musim semi dan akan menaungi daun baru yang tumbuh pada musim berikutnya, sehingga kehilangan daun yang di dahului oleh penyelamatan hara dapat meningkatkan daya hidup dan produktivitas tumbuhan bertahun. Pada sebagian besar spesies, gugur daun, bunga, atau buah didahului oleh pembentukan zone absisi (pengguguran) atau lapisan absisi pada pangkal organ yang mengalaminya.
Daun musim gugur akan berhenti membuat klorofil yang baru sehingga kehilangan warna hijaunya. Warna musim gugur adalah kombinasi pigmen yang baru dibuat selama musim gugur dan pigmen yang sebelumnya telah ada pada daun, akan tetapi diselubungi oleh klorofil yang berwarna hijau. Pada daun zone ini terbentuk melintasi tangkai di dekat pautannya dengan batang.

Gambar 1. lapisan absisi. keguguran daun dikontrol oleh perubahan dalam keseimbangan etilen dan auksin. Lapisan absisi dapat dilihat sebagai suatu pita vertikal pada pangkal tangkai daun. Setelah daun jatuh, suatu lapisan pelindung gabus menjadi jaringan perut yang membantu mencegah patogen masuk kedalam tumbuhan tersebut.
Absisi dikontrol oleh perubahan pada keseimbangan etilen dan auksin. Selama konsentrasi auksin yang tinggi dipertahankan di helai daun, pengguguran dapat ditunda. Namun, penuaan menyebabkan penurunan tingkat auksin pada organ tersebut, dan konsentrasi etilen mulai meningkat. Etilen, zat pemacu pengguguran yang kuat dan tersebar luas diberbagai organ tumbuhan dan pada banyak spesies tumbuhan, menyebabkan pembesaran sel dan menginduksi sintesis serta sekresi hidrolase pengurai dinding sel. Hal ini akibat efeknya pada transkripsi, sebab jumlah molekul m RNA yang menyandingkan hidrolase meningkat sekali setelah diberi perlakuan etilen.
2.3 Hubungan Air dalam Tumbuhan Dengan Pengguguran Daun
Pada sistem tanah-tanaman-udara, air mengalir menembus tanah ke permukaan akar tanaman, melalui akar ke saluran xilem, keatas saluran xilem ke daun, melalui daun ke permukaan yang menguapkan dan akhirnya melalui fase uap ke udara turbulen. Didaerah lembab, tanaman tidak membutuhkan sistem perakaran yang dalam dan yang tersebar luas untuk pengambilan air, sebab air tanah berlimpah dan seluruh air yang dibutuhkan untuk transpirasin dapat disuplai oleh volume tanah yang relatif kecil. Pada tanah berpohon savana didaerah tropis, yang lebih kering, proporsinya naik 30-40%, sedangkan spesies gurun pasir, sistem perakaran yang tumbuh pada kedalaman yang sangat dalam, dapat mencapi 90% dari fitomasanya. Salah satu contoh tanaman daun gugur yaitu pada pohon mahoni yang akan menggugurkan daunnya untuk menyesuaikan diri pada musim kemarau. Pengguguran daun pada pohon mahoni ini bertujuan agar tidak terjadinya penguapan yang berlebihan yang nantinya dapat menyebabkan tumbuhan tersebut kekurangan air dan akhirnya akan mati.
Telah diketahui pada sejumlah spesies (parker, 1968) bahwa kehilangan air sel yang serius disertai dengan perobekan seluruh alur metabolisme utama (karbohidrat dan nitrogen) dan denaturasi makromolekul (protein, asam nukleat), diduga karena perubahan dalam jumlah air yang diikat pada permukaan hidropilik. Pengerutan dan pembengkakan isi sel selama dehidrasi dan rehidrasi dapat menyebabkan kerusakan mekanis yang tidak dapat pulih lagi terhadap membran sel dan/atau plasmodesmata diantara sel.

2.4 Hubungan Gerak Pada Tumbuhan Dengan Pengguguran Daun
Tumbuhan sangat beragam dan banyak cara geraknya. Namun gerak yang dimaksud disini yaitu gerak-gerak yang dilakukan oleh bagian tubuh tertentu dari tumbuhan tersebut. Gerak dapat di bedakan antara gerak tropisme artinya arah rangsangan lingkungan menentukan arah gerak, dan gerak nasti yaitu gerak yang terpicu oleh rangsangan dari luar, namun arah rangsangannya tidak menentukan arah gerakan. Fototropisme merupakan gerak tropisme, ini adalah gerak membengkoknya tumbuhan ke arah cahaya yang disebabkan distribusi auksin yang asimetris. Dengan semakin membengkok maka, tumbuhan tersebut akan membuat semakin berat posisi daun kearah bawah. Sehingga fototropisme bercampur dengan epinasti dan membuat tumbuhan tersebut semakin bengkok dan tangkai daun pun akan semakin lemah, maka akan menyebabkan gugurnya daun. Setelah daun gugur maka daun tersebut akan jatuh ketanah dan lama kelamaan daun tersebut akan tertimbun semakin dalam di dalam tanah. Gerak tertariknya daun ke dalam tanah inilah yang berhubungan dengan gerak gravitropisme yaitu gerak yang menuju ke pusat bumi

2.5 Hubungan Pengguguran Daun Dengan Nutrisi Dalam Tumbuhan
Tumbuhan yang kekurangan magnesium, misalnya akan menunjukan tanda-tanda klorosis pertama kali pada daun yang lebih tua. Magnesium yang relatif mobil didalam tumbuhan , dialihkan dan diberikan khusus untuk daun-daun yang lebih muda. Sebaliknya, difisiensi nutrien yang relatif lebih tidak mobil didalam tumbuhan pertama kali akan mempengaruhi bagian yang muda pada tumbuhan tersebut. Jaringan-jaringan yang lebih tua mungkin saja memiliki mineral itu dalam jumlah yang memadai, yang masih dapat mereka pertahankan selama masa-masa kekurangan. Defisiensi besi, yang tidak bergerak dengan bebas didalam tumbuhan, akan menguningkan pada daun muda terlebih dahulu sebelum mempengaruhi daun yang lebih tua. Humus adalah pembusukan bahan organik yang terbentuk oleh kerja bakteri dan fungi pada organisme yang telah mati, seperti feses, daun-daun yang gugur, dan buangan organik lainnya.
Adapun nutrisi yang berhubungan dengan gejalan kekahatan daun berupa pengguguran daun adalah sebagai berikut:
· Fosfor (F)
Apabila kekurangan Fosfor maka akan timbul gejala kekahatan yaitu pengguguran daun, hal ini dikarenakan membran plasmanya rapuh karena kurang unsure Fosfor didalamnya. Sebab fosfor merupakan unsur penyusun protein, fosfolipid, gula fosfat, asam nukleat, ATP dan NADP. Fosfor memiliki kadar terbesar yang terdapat di jaringan meristem sebagai penyusun asam nukleat, yang jika kekurangan asam nukleat akan mengakibatkan pertumbuhan lambat dan kerdil. Jika kekurangan Fosfor tumbuhan juga tidak bisa menghasilkan energy, karena meskipun klorofil masih dapat menangkap cahaya matahari namun tidak bias mengubahnya menjadi energy karena tidak ada Fosfor yang akan berikatan dengan adenosine yang akan menghasilkan energy berupa ATP. Pada tumbuhan juga akan terbentuk antosianin pada batang dan tulang daun jika kekurangan Fosfor ini disebabkan klorofil dirombak oleh tumbuhan menjadi makanan sehingga lama-kelamaan klorofil berkurang sehingga warna hijau pada daun berkurang dan muncul warna selain hijau yang berasal dari pigmen lain.
· Nitrogen (P)
Nitrogen berfungsi sebagai bahan sintesis klorofil, protein dan asam amino. Apabila didalam tumbuhan kekurangan nutrisi berupa Nitrogen, maka akan timbul gejala kekahatan perubahan warna daun pada daun yang tua (klorosis) yang akhirnya daun tersebut gugur, ini disebabkan karena kurangnya klorofil. Terjadi pula nekrosis yaitu keringnya daun bagian tepi (jaringan menjadi mati) karena kekurangan protein.
· Kalium (K)
Didalam tumbuhan Kalium merupakan bagian dari enzim yaitu sebagai kofaktor sehingga berfungsi sebagai katalisator. Selain itu Kalium berperan sebagai pengatur proses fisiologi tanaman seperti pembelahan sel(untuk menyerap air sehingga sel turgornya naik dan membesar), pada sintesis dan translokasi karbohidrat, pada sintesis protein, reduksi nitrat, pembentukan klorofil, dan membuka menutupnya stomata. Kekurangan unsur ini menyebabkan daun seperti terbakar dan akhirnya gugur.
III. KESIMPULAN
Dari pemaparan di atas, kesimpulan yang dapat diambil di antaranya adalah :
1. Pengguguran daun berhubungan dengan sel, hormon, air, gerak, dan nutrisi
2. Daerah pengguguran daun terjadi di tangkai daun, tempat terputusnya tangkai daun sehingga terlepas dari batangnya.
3. Daun musim gugur akan berhenti membuat klorofil yang baru sehingga kehilangan warna hijaunya
4. Pengguguran daun melibatkan interaksi antara auksin, etilen, sitokinin, dan asam absisat.
5. Nutrisi yang berhubungan dengan gejalan kekahatan daun berupa pengguguran daun adalah Fosfor (F), Nitrogen (P), Kalium (K).
DAFTAR PUSTAKA

Campbel, Reece dan Mitchel. 1993. Biologi Jilid 2. Erlangga. Jakarta.
Fiter.A.H, Hay.R.K.M. 1998. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Gajah Mada University Press : Yogyakarta.
Salisbury,F.B. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 3. Institut Tekhnologi Bandung : Bandung
Soerodikoesoemo. W. Prof. Dr. Ir. M.Sc, dkk. 1993. Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan. Universitas Terbuka, Depdikbud : Jakarta.
Wilkins. M.B.1989. Fisiologi Tanaman. Bina Aksara : Jakarta

FERMENTASI BIJI KAKAO

Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor yang dapat memberikan kontribusi untuk peningkatan devisa Indonesia. Indonesia merupakan salah satu negara pemasok utama kakao dunia setelah Pantai Gading (38,3%) dan Ghana (20,2%) dengan persentasi 13,6%. Permintaan dunia terhadap komoditas kakao semakin meningkat dari tahun ke tahun. Hingga tahun 2011, ICCO (International Cocoa Organization) memperkirakan produksi kakao dunia akan mencapai 4,05 juta ton, sementara konsumsi akan mencapai 4,1 juta ton, sehingga akan terjadi defisit sekitar 50 ribu ton per tahun (Suryani, 2007). Kondisi ini merupakan suatu peluang yang baik bagi Indonesia karena sebenarnya Indonesia berpotensi untuk menjadi produsen utama kakao dunia.

Namun, kualitas biji kakao yang diekspor oleh Indonesia dikenal sangat rendah (berada di kelas 3 dan 4). Hal ini disebabkan oleh, pengelolaan produk kakao yang masih tradisional (85% biji kakao produksi nasional tidak difermentasi) sehingga kualitas kakao Indonesia menjadi rendah. Kualitas rendah menyebabkan harga biji dan produk kakao Indonesia di pasar internasional dikenai diskon USD200/ton atau 10%-15% dari harga pasar. Selain itu, beban pajak ekspor kakao olahan (sebesar 30%) relatif lebih tinggi dibandingkan dengan beban pajak impor produk kakao (5%), kondisi tersebut telah menyebabkan jumlah pabrik olahan kakao Indonesia terus menyusut (Suryani, 2007). Selain itu para pedagang (terutama trader asing) lebih senang mengekspor dalam bentuk biji kakao (non olahan).

Peningkatan produksi kakao mempunyai arti yang strategis karena pasar ekspor biji kakao Indonesia masih sangat terbuka dan pasar domestik masih belum tergarap. Permasalahan utama yang dihadapi perkebunan kakao dapat diatasi dengan penerapan fermentasi pada pengolahan biji pasca panen dan pengembangan produk hilir kakao berupa serbuk kakao.

Proses fermentasi akan menghasilkan kakao dengan cita rasa setara dengan kakao yang berasal dari Ghana. Selain itu, kakao Indonesia memiliki kelebihan tidak mudah meleleh sehingga cocok untuk blending.

Fermentasi merupakan suatu proses produksi suatu produk dengan mikroba sebagai organisme pemroses. Fermentasi biji kakao merupakan fermentasi tradisional yang melibatkan mikroorganisme indigen dan aktivitas enzim endogen. Fermentasi biji kakao tidak memerlukan penambahan kultur starter (biang), karena pulp kakao yang mengandung banyak glukosa, fruktosa, sukrosa dan asam sitrat dapat mengundang pertumbuhan mikroorganisme sehingga terjadi fermentasi.
Tahapan pengolahan pasca panen kakao yaitu buah hasil panen dibelah dan biji berselimut pulp dikeluarkan, kemudian dikumpulkan pada suatu wadah. Jenis wadah yang digunakan dapat bervariasi, diantaranya drying platforms (Amerika), keranjang yang dilapisi oleh daun, dan kontainer kayu. Kontainer disimpan di atas tanah atau di atas saluran untuk menampung pulp juices yang dihasilkan selama fermentasi (hasil degradasi pulp). Pada umumnya, dasar kontainer memiliki lubang kecil untuk drainase dan aerasi. Kontainer tidak diisi secara penuh, disisakan 10 cm dari atas dan permukaan atas ditutupi dengan daun pisang yang bertujuan untuk menahan panas dan mencegah permukaan biji dari pengeringan. Fermentasi dalam kotak dapat dilakukan selama 2 – 6 hari, isi kotak dibalik tiap hari dengan memindahkannya ke kotak lain.

Fermentasi biji kakao akan menghasilkan prekursor cita rasa, mencokelat-hitamkan warna biji, mengurangi rasa-rasa pahit, asam, manis dan aroma bunga, meningkatkan aroma kakao (cokelat) dan kacang (nutty), dan mengeraskan kulit biji menjadi seperti tempurung. Biji yang tidak difermentasi tidak akan memiliki senyawa prekursor tersebut sehingga cita rasa dan mutu biji sangat rendah. Fermentasi pada biji kakao terjadi dalam dua tahap yaitu fermentasi anaerob dan fermentasi aerob. Keberadaan asam sitrat membuat lingkungan pulp menjadi asam sehingga akan menginisiasi pertumbuhan ragi dan terjadi fermentasi secara anaerob. Fermentasi aerob diinisiasi oleh bakteri asam laktat dan bakteri asam asetat. Produk fermentasi yang dihasilkan berupa etanol, asam laktat, dan asam asetat yang akan berdifusi ke dalam biji dan membuat biji tidak berkecambah.

Selama fermentasi terjadi pula aktivitas enzimatik, enzim yang terlibat adalah endoprotease, aminopeptidase, karboksipeptidase, invertase (kotiledon dan pulp), polifenol oksidase dan glikosidase. Enzim-enzim ini berperan dalam pembentukan prekursor cita rasa dan degradasi pigmen selama fermentasi. Prekursor cita rasa (asam amino, peptida dan gula pereduksi) membentuk komponen cita rasa di bawah reaksi Maillard (reaksi pencoklatan non-enzimatis) selama penyangraian.

Untuk menghentikan proses fermentasi, biji kakao kemudian dikeringkan. Pengeringan dilakukan sampai kadar air menjadi 7 – 8 % (setimbang dengan udara berkelembaban 75 %). Kadar air kurang dari 6 %, biji akan rapuh sehingga penanganan serta pengolahan lanjutnya menjadi lebih sulit. Kadar air lebih dari 9 % memungkinkan pelapukan biji oleh jamur. Pengeringan dengan pemanas simar surya dapat memakan waktu 14 hari, sedangkan dengan pengeringan non surya memakan waktu 2 – 3 hari.

Setelah pengeringan, biji disortir untuk membersihkan biji dan dilanjutkan dengan penyangraian pada suhu 210 C selama 10 – 15 menit. Tujuan dari penyangraian adalah untuk mensterilisasi biji serta pembentukan cita rasa dari prekursor cita rasa (hasil fermentasi) melalui reaksi Maillard.

Pada saat panen, petani coklat Indonesia memiliki kecenderungan untuk mengolah biji coklat tanpa fermentasi dengan cara merendam biji dalam air untuk membuang pulp dan dilanjutkan dengan penjemuran, dengan demikian biji siap dijual tanpa memerhatikan kualitas. Langkah tersebut diambil petani untuk mendapatkan hasil penjualan yang cepat karena jika melalui fermentasi diperlukan waktu inkubasi sehingga petani harus menunggu untuk mendapatkan keuntungan dari penjualan, sedangkan fermentasi merupkan kunci penting untuk memberikan cita rasa coklat. Dengan demikian, pengetahuan mengenai pentingnya fermentasi pada biji kakao perlu disebarluaskan pada petani coklat.

Produk yang melalui proses fermentasi sehingga diperoleh cita rasa coklat yang sesungguhnya dengan cost production yang relatif rendah. Fermentasi dapat dilakukan secara tradisional dan tidak memerlukan treatment khusus, hanya diperlukan wadah fermentasi dari kayu, ruang penyimpanan, lahan untuk menjemur, dan mesin penyangrai.

Sumber:

• TK-4231 / Industri Pangan
  Pengolahan Cokelat/Kakao (1), Dr. Tatang H. Soerawidjaja
• Suryani, Dinie, Zulfebriansyah, 2007. Komoditas Kakao : Potret dan Peluang Pembiayaan. Economic Review : 210 . Desember 2007.
• Carl E Hansen, Margarita del Olmo and Christine Burri. 1998. Enzyme Activities in Cocoa Beans During Fermentation. J Sci Food Agric: 77, 273È281.

PEMBIBITAN DAN PEMUPUKAN BIBIT KAKAO

Untuk melaksanakan program tersebut perlu pengadaan bibit kakao hibrida, yaitu dengan mendatangkan benih kakao dari Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia di Jember, Jawa Timur. Program pembibitan dua juta kakao oleh Dinas Kehutanan dan Perkebunan Kabupaten Tanggamus, memerlukan teknis pembibitan yang baik.

Tanaman-tanaman kakao yang tergolong tidak produktif adalah :

1. Tanaman kakao berumur 4—5 tahun tidak berbuah (steril),

2. Tanaman kakao menghasilkan (TM) yang hanya mampu berbuah

10—12 buah per pohon per tahun,

3. Tanaman kakao tua (15—20 tahun) yang tidak produktif, dan

4. Tanaman kakao rusak

Pengadaan Benih Kakao Hibrida

Pengembangan agrobisnis kakao melalui pola rekayasa teknologi adalah pengadaan bibit kakao hibrida. Dalam melaksanakan program tersebut pemerintah daerah Prov. Lampung membeli benih kakao hibrida (F1) dari Pusat Penelitian Kopi dan Kakao di Jember Jawa Timur dan mempelajari teknis pembibitan kakao varietas hibrida.

Varietas kakao hibrida adalah varietas kakao Trinitario yang memiliki kemampuan produksi lebih tinggi daripada varietas Criollo dan Forastero. Jika varietas Trinitario akan dijadikan sumber benih varietas kakao hibrida, maka persyaratan buah yang dapat dijadikan benih untuk pembibitan adalah:

(a) buah berasal dari pohon induk yang telah berumur lima tahun, berbuah lebat, dan tidak terserang hama-penyakit,

(b) kulit buah berwarna kuning sebagai tanda buah telah tua,

(c) ukuran buah besar, kira-kira mengandung 50 biji kakao, dan

(d) buah tidak cacat atau terserang hama.

Penyemaian (Pre-nurserry) dan Pembibitan (Main-nurserry)

Dari pengamatan di lapang dan penjelasan koordinator pelaksana pembibitan, bahwa tahap penyemaian benih dikotak semai tidak dilakukan dengan penjelasan:

1. Benih kakao hibrida yang dikirim dari Pusat Penelitian Kaopi dan Kakao Jember

telah mulai akan berkecambah, yaitu radikula telah muncul sehingga perlu pena-

nganan segera.

2. Jumlah benih yang didatangkan cukup banyak sehingga perlu perencanaan yang

cepat dan tepat.

Penyemaian, benih disemai langsung ke dalam polybag yang telah diisi media tanam (Gambar 1). Media terlebih dahulu disiram dengan air dan membuat lubang dengan sepotong kayu, benih kakao ditanam dalam lubang dengan posisi bagian bakal akar menghadap ke bawah (Gambar 2). Setelah benih ditanam, bedeng-bedeng semaian disungkup dengan plastik transparan, dengan maksuduntuk menjaga tingkat kelem- baban dan agar media tetap basah.

Lama penyemaian adalah 3—5 hari, setelah benih berkecambah sampai kotiledon terangkat ke atas permukaan dinamakan fase serdadu. Fase pertumbuhan selanjutnya adalah fase kepelan, yaitu kotiledone telah membuka dan tumbuh tunas muda berwar- na merah, sampai tahap pertumbuhan fase kepelan satu minggu maka tahap awal pertumbuhan kecambah telah dilalui.

Sebagaimana dijelaskan Siregar dkk (2000), bahwa fase pertumbuhan kecambah yang tepat dari mulai semai sampai fase serdadu, dan fase keping biji terbuka (kepelan) adalah 5—10 hari setelah semai.

Gambar 1. Polibag siap tanam (semai) di Bedeng Pembibitan

Gambar 2. Penanaman Benih Kakao Hibrida ke dalam Polibag

Selama fase perkecambahan sungkup tetap tertutup, dan penyiraman hanya dilakukan jika media mengalami kekeringan. Untuk menjaga kelembaban dalam sungkup maka penyiraman hanya dilakukan pada sungkupnya saja, dan ini dilakukan jika udara panas karena terik sinar matahari. Sungkup mulai dibuka jika kondisi tanaman muda telah berumur 4-6 minggu dan telah memiliki dua pasang daun muda atau 3—4 helai daun (Gambar 3).

Gambar 3. Pembukaan Sungkup Pesemaian untuk tahap Pembibitan Kakao

Pembibitan, pembibitan kakao hibrida yang dilaksanakan di UPTD-PPHPR Paria- man Kecamatan Limau, Kabupaten Tanggamus adalah pembibitan langsung dalam polibag. Pembibitan menggunakan polibag berukuran 15 x 20 cm, media pembibitan terdiri dari tanah dan pupuk kandang dengan perbandingan 1 : 1.

Media tanah dan pupuk kandang sebelum dimasukkan ke polibag dicampur merata, media tanah yang telah dicampur dimasukkan ke dalam polibag sampai ketinggian kira-kira 2 cm dari bibir atas polibag. Lalu media disiram dengan air sampai jenuh, dan disusun pada bedeng pembibitan dengan naungan atap daun kelapa.

Menurut Susanto (2003), pembibitan kakao dapat ditanam langsung ke dalam polibag dengan media campuran tanah dengan pasir pada perbandingan 2 : 1, ukuran polibag 15 x 20 cm² untuk bibit mencampai umur 3—4 bulan, dan pada bedeng pembibitan dibuatkan naungan.

Gambar 4. Bibit Kakao Hibrida umur 6 minggu setelah tanam

Setelah pertumbuhan kecambah kakao, dilanjutkan dengan tahapan pertumbuhan bibit. Bibit kakao hibrida memerlukan perawatan yang intensif agar bibit kakao yang dihasilkan berkualitas, yaitu bibit yang memiliki vigor baik.

Pemeliharaan Bibit Kakao

Sejak bibit kakao berumur 6 minggu, diperlukan pemeliharaan yang intensif, yaitu: penyiraman, pemupukan, dan pengendalian hama-penyakit tanaman, serta pengen- dalian gulma. Pemeliharaan bibit kakao hibrida pada tahap akhir adalah seleksi bibit yang mengalami pertumbuhan tidak normal atau kurang baik (Gambar 5), pemeli- haraan bibit kakao dilakukan sampai bibit berumur 9—12 minggu atau bibit telah siap salur.

Gambar 5. Seleksi Bibit Kakao yang pertumbuhannya kurang baik

Pemupukan bibit kakao dilakukan setelah bibit memiliki 2—3 daun atau setelah kotilodon mengering dan gugur. Jenis pupuk yang digunakan adalah pupuk majemuk NPK (15:15:15) dengan dosis 5 gram/bibit, pemberian pupuk dengan ditabur sekeliling polibag atau batang bibit kakao.

Selama di pembibitan, bibit kakao perlu pemeliharaan yang intensif, yaitu melakukan pemupukan dengan pupuk ZA dengan dosis 2 gram/bibit, atau dengan pupuk NPK (15:15:15) dengan dosis 2—5 gram/bibit.. Untuk pemupukan dengan menggunakan pupuk cair, pada saat bibit kakao berumur lebih dari satu bulan, maka dapat pula dilakukan pemupukan dengan pupuk cair Gandasil-D dengan konsentrasi 0,2%. Penyemprotan dilakukan secara merata pada seluruh permukaan daun, dan dilakukan sore hari dengan frekuen- si penyemprotan dua minggu satu kali. Bibit kakao siap ditanam di lapang pada umur 4—6 bulan dengan vigor petumbuhan baik.

Pertumbuhan Bibit Kakao

Berdasarkan pertumbuhan bibit sejak awal tanam di pembibitan sesuai dengan blok bedengan tanggal tanam, secara umum pertumbuhan merata dan baik. Rata-rata umur bibit kakao hibrida 9--11 minggu atau berumur lebih-kurang tiga bulan, memiliki vigor tumbuh yang bauk dan mencerminkan kualitas bibit yang bermutu. Dari hasil observasi pertumbuhan bibit di lapang, terlihat media tumbuh yang terdiri dari tanah dan pupuk kandang dengan perbandingan 1 : 1,

dan intensifnya pemeliharaan yang dilakukan seperti penyiraman, pemupukan , pengendalian terhadap OPT , maka pertumbuhan bibit kakao sangat baik (Gambar 6).

Gambar 6. Bibit Kakao Hibrida Siap Salur umur 9--11 minggu

Hal tersebut karena peran fungsi media tumbuh, yaitu tanah dan pupuk kandang dapat mengkondisikan media tumbuh yang baik. Media tersebut menjadi gembur dan aersinya cukup baik. Sebagaimana diketahui bahwa pupuk kandang sebagai bahan organik dapat memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah, sehingga bibit kakao dapat tumbuh dengan baik.

Penggunaan bahan organik dapat berpengaruh baik terhadap : (1) sifat fisik tanah (struktur dan aerasi tanah), (2) sifat kimia tanah (menambah unsur makro dan mikro, serta meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK), dan (3) sifat biologi tanah yaitu menambah jumlah dan aktifitas organisme tanah.

Sedangkan pengunaan tanah dan penambahan bahan organik yang seimbang akan menambah tingkat kesuburan tanah dan memperbaiki kegemburan tanah, serta bahan organik berfungsi untuk mempertahankan kelembaban tanah, persediaan unsur hara, dan memperbaiki struktur tanah.