Mekanisme Serapan Hara oleh Akar: Transport Jarak Dekat AGH 322

Transkripsi

1 Mekanisme Serapan Hara oleh Akar: Transport Jarak Dekat AGH 322

2 Penyerapan Hara Dalam beberapa hari, dalam media: -Volume air berkurang diabsorpsi -K, P, NO 3-, konsentrasinya menurun diabsorpsi -Na + konsentrasinya tetap/ sedikit meningkat Penyerapan hara bersifat selektif kurang diabsorpsi

3 Jalur Penyerapan Hara oleh Tanaman 1. Jalur Hara dari Larutan Tanah ke dalam Akar Larutan Hara Permukaan Akar Hara dari larutan tanah bergerak menuju permukaan akar secara pergerakan bebas, melalui: difusi (K, P) aliran massa (Ca, Mg, S, BO 3 )

4 Transport pasif (difusi): pergerakan zat terlarut (solut) dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah A B

5 2. Pergerakan Hara di dalam Akar Korteks Endodermis Simplastik Stele Apoplastik Xylem Epidermis Phloem Casparian Strip Transport jarak dekat: rambut akar epidermis korteks endodermis

6 2. Pergerakan Hara di dalam Akar Apoplastik : Pergerakan hara melalui daerah bebas (DB) Transport Pasif Hanya dapat mencapai endodermis karena ada casparian strip Simplastik : Pergerakan hara melalui membran sitoplasma dan plasmodesmata Bisa pasif atau aktif (karena melalui membran)

7 2. Pergerakan Hara di dalam Akar: APOPLAS Daerah Bebas: Ruang kosong (bebas) pada jaringan akar seperti ruang antar sel dan jaringan mati (dinding sel, xylem); + 10% sel akar Membran sel Dinding sel primer BM rendah:leluasa BM tinggi: dihambat Selulosa: 3-5 nm Ca nm K nm

8 2. Pergerakan Hara di dalam Akar: SIMPLAS Pergerakan sel melalui membran sel Pergerakan dapat berupa transport pasif (difusi) maupun transport aktif Transport aktif: pergerakan zat terlarut (solut) dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi A B

9 3. Membran Sel Membran tersusun atas: Fosfolipid Protein Karbohidrat (glycoprotein)

10 3. Membran Sel Pengaruh unsur hara terhadap permeabilitas membran: Kahat P permeabilitas meningkat (fosfolipid menurun). Kahat Zn permeabilitas meningkat (Zn berperanan dalam oksidasi lemak tak jenuh) Ca memelihara integritas membran

11 4. Pergerakan Hara Melalui Membran Sel Hara bergerak melalui membran melalui protein membran: a. Channel: saluran yang selektif berdasarkan karakter biofisik (misalnya ukuran pori dan ion, muatan permukaan membran dan ion) b. Carrier: protein yang secara selektif mengikat molekul atau ion dan mengangkutnya Pergerakan hara secara pasif (difusi): channel Pergerakan hara secara aktif: channel dan carrier

12 4. Pergerakan Hara Melalui Membran Sel Carrier ION Specific binding capacity Enzim Makromolekul Protein (Struktur yang cukup besar) Kinetika dari Angkutan Ion Menembus Membran Analog hubungan enzim - substrat (Carrier = Enzim; Ion = Substrat)

13 4. Pergerakan Hara Melalui Membran Sel Pergerakan hara secara aktif: Menggunakan energi (ATP) secara langsung Menggunakan energi ATP secara tidak langsung Membran Luar ~P C ~P C C C Dalam ADP ATP Pi Mitokondria Membran Sel ATP-ase

14 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar a. Konsentrasi hara pada larutan eksternal b. Status hara di dalam tanaman c. Metabolisme akar d. Struktur akar e. Sifat fisikokimia ion: - interaksi antar ion - hubungan antara kation - anion

15 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar a. Konsentrasi Hara pada Larutan Eksternal Prinsip difusi Secara umum, semakin tinggi konsentrasi hara pada larutan eksternal, penyerapan hara juga semakin tinggi (walaupun laju serapan menurun). Contoh: [K + ] Ext K + juga. eksternal penyerapan

16 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar b. Status Hara di dalam Tanaman Prinsip difusi Secara umum, semakin tinggi konsentrasi hara di dalam sel akar, penyerapan hara akan semakin menurun.

17 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar c. Metabolisme Akar Prinsip difusi Secara umum, semakin tinggi konsentrasi hara di dalam sel akar, penyerapan hara akan semakin menurun.

18 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar d. Metabolisme Akar Berkaitan dengan ketersediaan energi (ATP) untuk transport aktif pada sel akar Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi: Oksigen bila O 2 turun dari 20% 5% penyerapan K + turun dari Suhu Cahaya penyerapan P turun dari korelasi yang besar antara cahaya fotosintesis penyerapan hara.

19 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar e. Struktur Akar Secara umum, laju penyerapan hara menurun dari ujung ke pangkal akar. Ada 3 faktor yang menyebabkan hal tersebut: a. Pembetukan suberin pada rhizodermis. b. Pembentukan endodermis sekunder dan tersier. Hambatan angkutan hara secara radial ke stele. c. Degenerasi sel-sel korteks celah-celah dalam daerah korteks (aerenchyma).

20 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar f. Sifat Fisikokimia Ion Radius (jari-jari) ion laju penyerapan berkorelasi negatif dengan jari-jari ion (pada valensi yang sama). -Li 0,38 nm 2 μmol/g FW/3 d -Na 0,36 nm 15 μmol/g Fw/3d -K 0,33 nm 26 μmol/g Fw/3d Muatan interaksi dengan membran (fosfolipid, sulfolipid, protein bermuatan) meningkat dengan meningkatnya muatan. Molekul tak bermuatan < kation (+1) atau anion ( 1) < kation (+2)/anion ( 2) < kation (+3)/anion ( 3)<..dst. Interaksi laju penyerapan. Membran lebih mudah ditembus oleh molekul yang tidak bermuatan.

21 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar f. Sifat Fisikokimia Ion Biasanya terjadi interaksi antar ion dalam larutan tanah. Kompetisi terjadi antar ion dengan valensi dan Ø yang hampir sama. Contoh: K + dengan Rb + Kompetisi pada binding site pada membran Na + kompetisi dengan Ca + ; K + dengan NH + 4 (K + dihambat NH + 4 tapi tidak sebaliknya. Karena NH + 4 diserap sebagai NH 3 yang tidak bermuatan). Ca 2+ dapat meningkatkan serapan K +, namun menghambat Mg 2+. Kompetisi Cl dan NO 3 (NO 3 sering dihambat Cl ) dan sebalikya. Tanah salin (+) NO 3 mengurangi toksisitas Cl.

22 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Hara oleh Akar f. Sifat Fisikokimia Ion Terdapat hubungan antara kation anion dalm penyerapan hara. Bila kadar hara laju penyerapan kation tidak banyak dipengaruhi anion pasangannya. Kadar hara larutan terjadi interaksi. Contoh: SO 4 menghambat K + (ion pasangnnya) Ca 2+ menghambat Cl (ion pasangannya) Jadi bila diberikan hara K 2 SO 4 akan menyebabkan penyerapan kation berlebihan (sebaliknya untuk CaCl 2 ). Hal ini akan menyebabkan perubahan muatan dan ph pada internal dan eksternal.

23 Contoh (kation : anion) yang mengakibatkan perubahan ph eksternal: Pada larutan nutrisi yang sumber N hanya dalam bentuk NO 3 cenderung ph. Sebaliknya bila hanya NH 4+ ph.

24 6. Mekanisme Masuknya Hara ke dalam Xylem Pembuluh xylem: Sel-sel mati Dinding samping penuh dengan noktah Seperti pipa-pipa dengan pori-pori Bagian dalam dinding pembuluh xylem bermuatan ( ) dapat menjerap kation Ca 2+, Zn 2+ > K +, Na +, dsb. Masuknya air dan ion dari stele xylem merupakan perpindahan aliran simplastik ke apoplastik (pembuluh xylem sel-sel tanpa sitoplasma). Hara selalu bergerak dalam air (pola gerakan berbeda) pada sel-sel hidup seperti sel akar, sel mesofil, sel phloem, dsb. Pada xylem, hara bergerak secara pasif ke pucuk bersama-sama dengan air (aliran transpirasi atau tekanan akar).