Makalah Praktikum Biologi - Sel Tumbuhan: Struktur, Fungsi, dan Peran Penting dalam Kehidupan

Konten [Tutup]

Sel tumbuhan

Pendahuluan

Definisi Sel Tumbuhan

Sel tumbuhan adalah bagian terkecil dari setiap organ tumbuhan yang merupakan penggerak dari suatu tumbuhan itu sendiri. Sel tumbuhan sebagai unit terkecil struktur dan fungsi pada tumbuhan yang mempunyai kemampuan untuk melakukan fungsi vital seperti fotosintesis, respirasi, transportasi, dan reproduksi. Sel tumbuhan memiliki perbedaan struktur dan fungsi dengan sel hewan.

Pentingnya mempelajari sel tumbuhan

Sel tumbuhan merupakan unit terkecil pada tumbuhan dan sangat penting untuk dipelajari karena merupakan komponen penting dalam proses kehidupan tumbuhan. Dengan memahami struktur dan fungsi sel tumbuhan, kita dapat lebih memahami proses-proses yang terjadi pada tumbuhan, seperti fotosintesis, respirasi, transportasi air dan mineral, serta reproduksi. Selain itu, pengetahuan mengenai sel tumbuhan juga penting dalam pengembangan teknologi pertanian dan pengembangan obat-obatan. 

Dapat dibayangkan begitu banyak organ penyusun sel yang sangat berperan penting dalam kelangsungan suatu organisme pada tumbuhan. Sehingga pada praktikum kali ini kita akan mengamati dan mempelajari sel pada tumbuhan. Dengan alasan tersebut pada praktikum kali ini kami akan mengamati alam yang ada di lingkungan sebagai bahan praktikum agar dapat mengetahui tentang sel tumbuhan.

Sejarah singkat penemuan sel tumbuhan

Penemuan sel tumbuhan dimulai pada tahun 1665 oleh ilmuwan Inggris, Robert Hooke. Saat itu, Hooke menemukan sel tumbuhan pertama kali dengan menggunakan mikroskop yang ia buat sendiri. Hooke mengamati sel tumbuhan dari kulit kayu ek dan memberikan nama "sel" karena ia menganggap strukturnya menyerupai sel penjara.

Beberapa tahun kemudian, seorang ilmuwan Belanda bernama Antonie van Leeuwenhoek menemukan sel tumbuhan yang lebih kecil dan lebih sederhana dari sel tumbuhan yang ditemukan oleh Hooke. Sel-sel tersebut kemudian dikenal sebagai bakteri.

Pada abad ke-19, ilmuwan Jerman, Matthias Jakob Schleiden dan Theodor Schwann mengusulkan teori sel yang menyatakan bahwa sel adalah unit terkecil dari kehidupan. Selanjutnya, ilmuwan Belanda, Hugo von Mohl menemukan organel sel yang diberi nama kloroplas, yang berfungsi dalam proses fotosintesis pada tumbuhan.

Dalam perkembangannya, teknologi mikroskop semakin maju sehingga memungkinkan ilmuwan untuk mempelajari sel tumbuhan dengan lebih detail. Penemuan sel tumbuhan telah memberikan kontribusi besar dalam perkembangan ilmu biologi dan pertanian.

Struktur Sel Tumbuhan

Membran Plasma

Membran plasma atau plasmalema adalah lapisan tipis yang membungkus sel tumbuhan dan berfungsi sebagai pelindung serta pengatur masuk dan keluarnya zat dari dalam dan luar sel. Membran plasma tersusun dari lapisan ganda fosfolipid, protein, dan glikolipid yang dapat bergerak secara fleksibel.

Fungsi membran plasma adalah sebagai pengatur transportasi zat antara lingkungan sel dan bagian dalam sel. Selain itu, membran plasma juga berfungsi sebagai penyokong dan memberikan bentuk pada sel tumbuhan.

Dinding Sel

Dinding sel adalah struktur kaku yang terdapat di luar membran plasma pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri dari selulosa, hemiselulosa, pektin, dan lignin. Fungsi dinding sel adalah memberikan bentuk dan kekuatan pada sel tumbuhan, serta melindungi sel dari kerusakan mekanis dan serangan patogen.

Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel. Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan di dalam sel.

Jenis-jenis dinding sel pada tumbuhan dapat dibedakan berdasarkan komposisi bahan pembentuknya. Ada tiga jenis dinding sel, yaitu:

1. Primer, yang terbentuk sebelum sel tumbuhan mengalami pemanjangan.
2. Sekunder, yang terbentuk setelah sel tumbuhan mengalami pemanjangan.
3. Tersier, yang terbentuk di antara sel tumbuhan yang sudah matang.

Sitoplasma

Sitoplasma adalah cairan kental yang terdapat di dalam sel tumbuhan dan berfungsi sebagai tempat berlangsungnya berbagai reaksi kimia sel. Sitoplasma tersusun dari organel-organel sel dan berbagai molekul organik dan anorganik.

Organel Sel

Organel sel adalah struktur di dalam sel yang memiliki fungsi tertentu dalam menjalankan proses metabolisme sel tumbuhan. Beberapa contoh organel sel pada tumbuhan adalah kloroplas, mitokondria, retikulum endoplasma, dan badan Golgi.

Inti Sel

Inti sel adalah struktur penting pada sel tumbuhan yang mengandung materi genetik DNA dan berfungsi dalam mengontrol aktivitas sel. Inti sel dikelilingi oleh membran inti yang melindungi DNA dari kerusakan.

Perbedaan antara inti sel tumbuhan dan hewan adalah bahwa inti sel tumbuhan memiliki kloroplas, yang berfungsi dalam proses fotosintesis, sedangkan inti sel hewan tidak memiliki kloroplas.

Kloroplas

Kloroplas adalah organel sel tumbuhan yang berfungsi sebagai tempat terjadinya fotosintesis. Kloroplas mengandung pigmen fotosintetik yaitu klorofil yang dapat menyerap energi cahaya matahari untuk menghasilkan glukosa dari karbon dioksida dan air.

Struktur kloroplas terdiri dari membran luar, membran dalam, stroma, dan tilakoid. Tilakoid adalah struktur pipih dan berbentuk seperti koin yang berisi pigmen fotosintetik. Stroma adalah ruang di dalam kloroplas yang mengandung enzim dan protein yang terlibat dalam proses fotosintesis.

Vakuola

Vakuola adalah organel sel tumbuhan yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan air, gula, garam, dan senyawa lainnya. Vakuola juga berperan dalam menjaga tekanan osmosis sel dan mengatur keseimbangan ion dalam sel tumbuhan.

Struktur vakuola terdiri dari membran vakuola yang disebut tonoplas dan isi vakuola yang disebut jus vakuola. Jus vakuola mengandung air dan senyawa yang diperlukan oleh sel tumbuhan.

Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan. Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah.

Pada sel daun dewasa, vakuola mendominasi sebagian besar ruang sel sehingga seringkali sel terlihat sebagai ruang kosong karena sitosol terdesak ke bagian tepi dari sel.

Bagi tumbuhan, vakuola berperan sangat penting dalam kehidupan karena mekanisme pertahanan hidupnya bergantung pada kemampuan vakuola menjaga konsentrasi zat-zat terlarut di dalamnya. Proses pelayuan, misalnya, terjadi karena vakuola kehilangan tekanan turgor pada dinding sel. Dalam vakuola terkumpul pula sebagian besar bahan-bahan berbahaya bagi proses metabolisme dalam sel karena tumbuhan tidak mempunyai sistem ekskresi yang efektif seperti pada hewan. Tanpa vakuola, proses kehidupan pada sel akan berhenti karena terjadi kekacauan reaksi biokimia.

Mitokondria

Mitokondria adalah organel sel tumbuhan yang berfungsi sebagai tempat terjadinya respirasi seluler. Respirasi seluler adalah proses yang menghasilkan energi dari molekul glukosa dengan menggunakan oksigen dan sebagai proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah “pembangkit tenaga” bagi sel.

Struktur mitokondria terdiri dari membran luar, membran dalam, dan matriks. Matriks adalah ruang di dalam mitokondria yang mengandung enzim dan protein yang terlibat dalam proses respirasi seluler.

Ribosom

Ribosom adalah organel sel tumbuhan yang berfungsi dalam sintesis protein. Ribosom terdapat pada sitoplasma dan dapat ditemukan di dalam mitokondria dan kloroplas.

Struktur ribosom terdiri dari dua subunit yang terdiri dari RNA dan protein. Ribosom membaca informasi genetik dari mRNA untuk membuat polipeptida.

Membran Sel

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.

Lisosom

Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan.

Badan Golgi

Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom.

Retikulum Endoplasma

Retikulum Endoplasma ( RE ) adalah organel yang dapat ditemukan di seluruh sel tumbuhan. Retikulum Endoplasma adalah jaringan keping kecil-kecil yang tersebar bebas di antara selaput selaput di seluruh sitoplasma dan membentuk saluran pengangkut bahan. Jaring-jaring ini biasanya berhubungan dengan ribosom (titik-titik merah) yang terdiri dari protein dan asam nukleat, atau RNA.

Nukleus

Inti sel atau nukleus sel 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.

Plastida

Plastida adalah organel vital pada sel tumbuhan (dalam arti luas, Viridoplantae). Organel ini paling dikenal dalam bentuknya yang paling umum, kloroplas, sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Pada kenyataannya, plastida dikenal dalam berbagai bentuk:

• proplastida, bentuk belum "dewasa"
• leukoplas, bentuk dewasa tanpa mengandung pigmen, ditemukan terutama di akar
• kloroplas, bentuk aktif yang mengandung pigmen klorofil, ditemukan pada daun, bunga, dan bagian-bagian berwarna hijau lainnya
• kromoplas, bentuk aktif yang mengandung pigmen karotena, ditemukan terutama pada bunga dan bagian lain berwarna jingga
• amiloplas, bentuk semi-aktif yang mengandung butir-butir tepung, ditemukan pada bagian tumbuhan yang menyimpan cadangan energi dalam bentuk tepung, seperti akar, rimpang, dan batang (umbi) serta biji.
• elaioplas, bentuk semi-aktif yang mengandung tetes-tetes minyak/lemak pada beberapa jaringan penyimpan minyak, seperti endospermium (pada biji)
• etioplas, bentuk semi-aktif yang merupakan bentuk adaptasi kloroplas terhadap lingkungan kurang cahaya; etioplas dapat segera aktif dengan membentuk klorofil hanya dalam beberapa jam, begitu mendapat cukup pencahayaan.

Sentriol (sentrosom)

Sentrosom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri dari tahap duplikasi kromoseom, kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.

Fungsi Sel Tumbuhan

Sel tumbuhan memiliki berbagai macam fungsi penting dalam kehidupan tumbuhan. Dengan memahami fungsi-fungsi ini, kita dapat lebih memahami bagaimana tumbuhan tumbuh dan berkembang. Selain itu, pengetahuan tentang sel tumbuhan juga dapat digunakan untuk pengembangan tanaman transgenik dan peningkatan produksi pertanian.

1. Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses biokimia yang sangat penting bagi kelangsungan hidup tumbuhan. Proses ini melibatkan penggunaan energi cahaya matahari, air, dan karbon dioksida untuk menghasilkan glukosa dan oksigen. Secara sederhana, dapat dikatakan bahwa fotosintesis adalah proses pembuatan makanan bagi tumbuhan.

Tahapan fotosintesis terdiri dari dua tahap utama yaitu tahap terang (fase terang) dan tahap gelap (fase gelap). Pada tahap terang, energi cahaya matahari diserap oleh pigmen fotosintetik seperti klorofil dalam kloroplas. Selanjutnya, energi ini digunakan untuk menghasilkan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenina dinukleotida fosfat), yang merupakan molekul-molekul penting dalam reaksi kimia selanjutnya.

Pada tahap gelap, glukosa dan oksigen dihasilkan dari reaksi kimia yang menggunakan ATP dan NADPH yang dihasilkan pada tahap terang. Tahap gelap tidak memerlukan cahaya matahari secara langsung, tetapi masih membutuhkan produk-produk dari tahap terang sebagai bahan baku.

Proses fotosintesis terjadi pada seluruh bagian tumbuhan yang mengandung kloroplas, seperti daun, batang, dan cabang. Di dalam sel tumbuhan, kloroplas terletak di dalam organel sel yang disebut dengan kloroplas. Kloroplas ini memiliki struktur kompleks yang terdiri dari membran dalam dan membran luar, cairan stroma, dan tilakoid. Pada tilakoid terdapat pigmen fotosintetik seperti klorofil, karotenoid, dan fitobilin, yang berperan penting dalam menyerap energi cahaya matahari.

Dalam proses fotosintesis, air diambil melalui akar dan disalurkan ke daun melalui pembuluh xilem. Karbon dioksida diambil dari udara melalui stomata di permukaan daun. Selanjutnya, dalam reaksi kimia yang kompleks, energi cahaya matahari digunakan untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi glukosa dan oksigen.

Dalam kesimpulannya, fotosintesis merupakan proses biokimia yang sangat penting bagi kelangsungan hidup tumbuhan. Proses ini melibatkan tahap terang dan tahap gelap, dan memerlukan energi cahaya matahari, air, dan karbon dioksida untuk menghasilkan glukosa dan oksigen. Prosedur fotosintesis pada sel tumbuhan terjadi di kloroplas yang terdapat pada seluruh bagian tumbuhan yang mengandung kloroplas.

2. Respirasi seluler

Respirasi seluler adalah proses di mana sel tumbuhan mengubah gula dan oksigen menjadi energi yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai aktivitas seluler. Proses ini terjadi di mitokondria, yang terdapat pada sel tumbuhan maupun hewan.

Respirasi seluler merupakan proses metabolik yang terjadi di dalam sel, baik pada tumbuhan maupun hewan. Pada respirasi seluler, energi dari molekul glukosa dan molekul organik lainnya dilepaskan dan diubah menjadi bentuk energi yang dapat digunakan oleh sel untuk menjalankan berbagai fungsi.

Konsep dasar respirasi seluler meliputi 3 tahapan utama, yaitu glikolisis, siklus Krebs, dan rantai transpor elektron. Tahapan ini melibatkan serangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam mitokondria sel.

Pada tahap glikolisis, molekul glukosa diubah menjadi dua molekul piruvat dan sejumlah kecil energi dilepaskan. Tahap ini terjadi di sitoplasma sel dan tidak membutuhkan oksigen.

Setelah itu, piruvat memasuki mitokondria sel dan mengalami reaksi kimia yang disebut siklus Krebs. Pada tahap ini, energi dari molekul piruvat dilepaskan dalam bentuk ATP dan NADH.

Tahap terakhir adalah rantai transpor elektron, di mana elektron dari NADH dan FADH2 dikirim ke kompleks protein di dalam mitokondria untuk menghasilkan ATP. Proses ini membutuhkan oksigen dan terjadi di membran dalam mitokondria.

Pada sel tumbuhan, respirasi seluler terjadi di mitokondria, meskipun beberapa organel seperti kloroplas dan peroksisom juga memiliki peran dalam proses ini. Sel tumbuhan menggunakan hasil dari respirasi seluler untuk menjalankan berbagai fungsi seperti sintesis protein dan pembelahan sel.

3. Transportasi air dan nutrisi

Sel tumbuhan memiliki dinding sel yang kuat dan kaku yang membentuk struktur yang disebut jaringan pembuluh. Jaringan ini berfungsi untuk mengangkut air dan nutrisi dari akar ke daun dan bagian-bagian tumbuhan yang lain. Proses transportasi ini disebut transpirasi.

Transportasi air dan mineral adalah proses vital bagi pertumbuhan dan perkembangan seluruh tumbuhan. Air dan mineral yang diperoleh oleh akar harus ditranspor ke seluruh bagian tumbuhan melalui sistem perpipaan yang kompleks.

Konsep dasar transportasi air dan mineral pada tumbuhan melibatkan dua proses utama: transportasi air dan mineral melalui akar dan transportasi air dan mineral melalui batang dan daun.

Mekanisme transportasi air dan mineral pada sel tumbuhan melibatkan dua proses, yaitu transportasi aktif dan transportasi pasif. Pada transportasi aktif, sel tumbuhan menggunakan energi untuk menggerakkan molekul air dan mineral melawan gradien konsentrasi. Proses ini terjadi pada akar dan melibatkan protein pengangkut ion dan transporter sitoplasma yang memompa ion ke dalam akar.

Sedangkan pada transportasi pasif, molekul air dan mineral bergerak melalui membran sel tanpa memerlukan energi. Salah satu mekanisme transportasi pasif pada sel tumbuhan adalah osmosis, di mana molekul air bergerak melalui membran sel dari area dengan konsentrasi air yang tinggi ke area dengan konsentrasi air yang rendah.

Selain itu, terdapat juga mekanisme transportasi air dan mineral melalui xilem dan floem, yang merupakan sistem perpipaan khusus pada tumbuhan. Xilem bertanggung jawab untuk mengangkut air dan mineral dari akar ke daun dan bagian tumbuhan lainnya, sedangkan floem bertanggung jawab untuk mengangkut gula dan nutrisi lainnya dari daun ke bagian tumbuhan lainnya.

Dalam mekanisme transportasi air dan mineral pada sel tumbuhan, terdapat faktor-faktor yang memengaruhi, seperti tekanan osmotik, tekanan hidrostatik, dan transpirasi. Ketika air dan mineral diserap oleh akar, tekanan osmotik yang tinggi memaksa molekul air bergerak ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilem dan floem. Selain itu, tekanan hidrostatik juga memainkan peran penting dalam transportasi air dan mineral pada tumbuhan. Tekanan hidrostatik yang tinggi akan memaksa air dan mineral naik ke bagian atas tumbuhan, seperti daun dan bunga.

Terakhir, transpirasi juga memengaruhi transportasi air dan mineral pada tumbuhan. Transpirasi adalah proses pengeluaran air dari daun melalui stomata. Karena molekul air mudah menguap, transpirasi menyebabkan penurunan tekanan osmotik pada daun, yang memaksa molekul air bergerak dari akar ke daun.

4. Pembelahan sel

Sel tumbuhan juga memiliki kemampuan untuk melakukan pembelahan sel. Proses ini terjadi ketika tumbuhan sedang tumbuh dan membutuhkan sel-sel baru. Sel tumbuhan memiliki organel sel yang disebut sentrosom, yang berperan dalam pembelahan sel.

5. Produksi hormon tumbuhan

Sel tumbuhan juga berperan dalam produksi hormon tumbuhan, seperti auksin dan sitokinin. Hormon tumbuhan ini mengatur pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, seperti pembelahan sel, pembentukan akar, daun, dan bunga.

6. Pengaturan tekanan osmosis

Sel tumbuhan memiliki organel sel yang disebut vacuole. Vacuole berfungsi untuk mengatur tekanan osmosis pada sel tumbuhan. Tekanan osmosis adalah perbedaan konsentrasi antara zat-zat di dalam dan di luar sel tumbuhan.

7. Reproduksi

Konsep dasar reproduksi sel tumbuhan melibatkan beberapa proses, seperti mitosis dan meiosis. Sel tumbuhan bereproduksi untuk memperbanyak jumlah individu dan memperbaharui jaringan yang rusak atau mati.

Tahapan reproduksi sel tumbuhan dimulai dengan pembelahan sel melalui mitosis. Mitosis terjadi ketika sel membagi diri menjadi dua sel anak yang identik secara genetik. Tahap-tahap mitosis meliputi profase, metafase, anafase, dan telofase. Setelah mitosis selesai, sel-sel anak berkembang menjadi jaringan baru.

Proses reproduksi seksual pada tumbuhan melibatkan meiosis, di mana sel-sel gamet (sel kelamin) terbentuk. Pada tumbuhan, gamet dibentuk dalam organ reproduksi seperti bunga dan kantung sari. Gamet laki-laki adalah serbuk sari yang mengandung sel kelamin laki-laki, sedangkan gamet perempuan adalah sel telur.

Perbedaan reproduksi sel tumbuhan dan hewan terletak pada tahap pembentukan gamet. Pada hewan, gamet terbentuk di dalam organ reproduksi khusus seperti testis dan ovarium. Selain itu, sel-sel gamet pada hewan berbeda secara morfologi, sedangkan pada tumbuhan, sel-sel gamet memiliki morfologi yang mirip.

Peran Penting Sel Tumbuhan dalam Kehidupan

• Penyediaan oksigen

Sel tumbuhan memiliki peran penting dalam penyediaan oksigen di bumi. Melalui proses fotosintesis, sel tumbuhan mampu menghasilkan oksigen yang dibutuhkan oleh makhluk hidup lainnya.

• Konservasi tanah

Konservasi tanah menjadi penting dalam menjaga kualitas tanah dan produktivitas pertanian. Tanah yang rusak dapat menyebabkan erosi dan degradasi tanah. Sel tumbuhan dapat membantu mencegah erosi dan memperbaiki struktur tanah melalui akar dan sistem perakarannya.

• Konservasi air

Konservasi air juga menjadi penting dalam menjaga keberlangsungan hidup di bumi. Sel tumbuhan membutuhkan air untuk melakukan fotosintesis dan tumbuh dengan baik. Selain itu, tanaman dapat membantu menyerap air hujan dan mengurangi risiko banjir.

• Pemanfaatan energi surya

Pemanfaatan energi surya oleh sel tumbuhan merupakan hal yang sangat penting. Proses fotosintesis yang dilakukan oleh sel tumbuhan membutuhkan energi surya sebagai sumber energinya. Selain itu, energi surya dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik melalui panel surya.

• Pengolahan limbah

Pengolahan limbah menjadi penting dalam menjaga keberlangsungan hidup di bumi. Sel tumbuhan dapat dimanfaatkan untuk membersihkan air limbah melalui proses fitoremediasi. Dalam proses ini, tanaman mampu menyerap zat-zat beracun dalam air limbah dan menghasilkan air yang lebih bersih.

Kesimpulan

Sel tumbuhan termasuk kesatuan struktural dan fungsional makhluk hidup dimana keberadaannya sangat berpengaruh terhadap kepribadian dan tingkah laku dari masing masing makhluk hidup. Sel tumbuhan mempunyai bentuk yang tetap ataupun tidak mungkin berubah-ubah karena memiliki dinding sel yang terbuat dari sellulosa.