makalah jaringan tumbuhan

STRUKTUR DAN FUNGSI JARINGAN TUMBUHAN

SERTA PEMANFAATNYA DALAM TEKNOLOGI

Tumbuhan merupakan makhluk hidup yang berperan dalam menyediakan oksigen dan karbohidrat bagi manusia dan hewan. Oksigen dibutuhkan oleh manusia dan hewan untuk bernapas, sedangkan karbohidrat dibutuhkan sebagai sumber energi bagi tubuh. Oksigen dan karbohidrat dihasilkan tumbuhan melalui proses fotosintesis. Kamu akan merasa sejuk ketika berteduh di bawah pohon pada siang hari karena banyaknya kandungan oksigen di sekitarnya.

            Tumbuhan memiliki beberapa organ yang menyusun tubuhnya, masing-masing organ memiliki fungsi tertentu yang membantu tumbuhan untuk dapat hidup. Organ merupakan kumpulan dari sejumlah jaringan dan bersama – sama melakukan fungsi tertentu. Jaringan adalah sekelompok sel dengan fungsi dan struktur yang sama.

A.   Struktur dan Fungsi Jaringan Akar

Tumbuhan terdiri atas tiga bagian utama yaitu akar, batang, dan daun. Akar pada tumbuhan berfungsi sebagai jangkar, melindungi tumbuhan dari tiupan angin atau hanyutan air. Oleh karena itu akar mampu mendukung bagian tumbuhan lainnya. Akar memiliki fungsi untuk menambatkan tubuh tumbuhan pada tempat tumbuhnya atau tanah, menyerap air dan garam-garam mineral terlarut dalam tanah, serta membantu menegakkan batang. Pada beberapa tumbuhan akar juga berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan, misalnya karbohidrat atau zat tepung. Struktur jaringan yang menyusun organ akar dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 1 Struktur jaringan penyusun akar (kiri: monokotil, kanan: dikotil)

1.epidermis; 2. Korteks; 3. Endodermis; 4. Periskel; 5. Xylem; 6. Parenkim; 7. xilem primer; 8. xilem sekunder; 9. Cambium; 10. floem sekunder; 11. floem primer

Akar tumbuhan dikotil maupun monokotil bila dilakukan irisan melintang tampak bagian-bagian (daerah) atau jaringan-jaringan penyusun dari luar ke dalam sebagai berikut: epidermis, korteks, dan silinder pusat.  Jaringan terluar akar adalah epidermis. Sel-sel epidermis tersusun rapat satu dengan yang lain, tanpa ruang antarsel. Dinding selnya tipis sehingga mudah ditembus air. Epidermis dapat termodifikasi menjadi bulu-bulu akar yang berfungsi untuk memperluas bidang penyerapan. Bagian kedua berupa daerah korteks yang berisi jaringan-jaringan parenkim. Jaringan parenkim terdiri atas lapisan-lapisan sel berdinding tipis. Susunan sel tidak rapat sehingga banyak ruang antarsel untuk pertukaran gas. Korteks juga berfungsi untuk tempat penyimpanan cadangan makanan. Lapisan terdalam dari korteks disebut endodermis. Lapisan endodermis tersusun atas selapis sel yang menjadi pembatas antara korteks dan silinder pusat. Pada endodermis ditemukan bentukan seperti pita yang disebut pita kaspari yang berfungsi sebagai pengatur jalannya larutan yang diserap dari tanah masuk ke silinder pusat.

Di sebelah dalam endodermis terdapat daerah silinder pusat atau stele. Silinder pusat tersusun atas jaringan pembuluh pengangkut dan jaringan- jaringan pendukung lainnya seperti periskel dan parenkim empulur. Sel-sel periskel berfungsi untuk membentuk cabang akar. Berkas-berkas pembuluh pengangkut terdiri atas xilem dan floem. Xilem atau pembuluh kayu berfungsi untuk mengangkut air dari akar melalui batang dan daun. Floem atau pembuluh tapis berfungsi untuk mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tumbuhan.

Susunan silinder pusat terdiri dari perisikel dan berkas pengangkut.Di sebelah dalam terdapat berkas xilem dan floem. Berkas floem terpisah berseling dengan xilem. Tipe berkas pengangkut yang demikian disebut radial. Xilem membentuk bangunan seperti bintang. Pada akar monokotil xilem membentuk bangunan bintang yang berlengan banyak yaitu lebih dari 12 lengan. Pada dikotil xilem membentuk bangunan seperti bintang namun jumlahnya 2 sampai 6 lengan. Pada akar dikotil antara xilem dan floem terdapat kambium. Kambium merupakan jaringan yang selalu membelah. Pembelahan ke arah luar akan membentuk floem sekunder, pembelahan ke arah dalam membentuk xilem sekunder. Jaringan terdalam pada akar adalah parenkim empulur. Pada tumbuhan dikotil parenkim empulur sedikit berkembang atau tidak ada.

Pada akar monokotil parenkim empulur berkembang dengan baik. Keberadaan parenkim empulur dapat diamati pada irisan melintang akar. Tumbuhan monokotil seperti padi, jagung, dan rumput memiliki sistem perakaran serabut. Akar serabut biasanya memiliki struktur akar yang tipis dan menyebar. Sebaliknya pada tumbuhan dikotil seperti pada kacang tanah dan mangga memiliki perakaran tunggang. Perhatikan gambar berkut:

Gambar 2 Sistem perakaran, akar tunggang dan akar serabut

Akar pada beberapa tumbuhan tidak hanya berfungsi memperkuat tumbuhan atau menyerap air serta mineral saja, tetapi akar juga mengalami modifikasi sehingga memiliki fungsi tertentu. Misalnya akar talas berfungsi sebagai tempat penyimpan cadangan makanan dan akar anggrek berfungsi sebagai akar napas. Seperti gambar 3. Pada wortel dan lobak akar tunggang berfungsi menyimpan cadangan makanan yang akan digunakan tumbuhan selama pembungaan dan pembentukan buah.

Gambar 3. Akar yang termodifikasi pada tumbuhan anggrek

B.   Struktur dan Fungsi Jaringan Batang

Gambar 4. Perbedaan batang dikotil dan monokotil

Pada umumnya tumbuhan yang kamu lihat memiliki batang yang berdiri tegak di atas tanah serta mendukung cabang, daun, dan bunga. Tempat melekatnya daun dan tunas pada batang adalah buku (nodus) dan batang di antara dua buku disebut ruas (internodus).

Anatomi batang tumbuhan monokotil dan dikotil memiliki ciri masing-masing. Perhatikan gambar 4 yang menunjukkan ciri yang berbeda antara jaringan penyusun batang monokotil dan dikotil!

Seperti halnya pada akar, batang bila diiris melintang menunjukkan bagian-bagian (daerah) atau jaringan-jaringan penyusun dari luar ke dalam tersusun sebagai berikut: epidermis, korteks, dan silinder pusat. Jaringan terluar dari batang, yaitu epidermis. Pada batang dikotil dewasa, epidermis akan rusak dan digantikan oleh periderm (jaringan gabus).

Periderm memiliki kambium gabus atau felogen. Felogen membelah ke arah luar membentuk felem dan ke arah dalam membentuk feloderm.

Di bawah epidermis terdapat daerah korteks. Daerah korteks tersusun oleh jaringan parenkim. Pada batang dikotil lapisan kortek yang paling dalam adalah jaringan endodermis. Biasanya sel-selnya mengandung amilum. Berbeda dengan pengamatan secara anatomis pada akar, pada batang endodermis dan perikambium tidak tampak jelas. Pada monokotil tidak ditemukan endodermis. Bagian terdalam dari batang, yaitu silinder pusat atau stele. Silinder pusat terdiri atas tiga bagian, yaitu perikambium, jaringan pengangkut, dan empulur. Pada dikotil berkas pengangkut tersusun dalam lingkaran. Berkas pengangkutnya bertipe kolateral terbuka atau bikolateral. Kolateral terbuka, yaitu antara xilem dan floem terdapat kambium. Tipe berkas pengangkut berkolateral memiliki susunan xilem yang diapit oleh floem luar dan floem dalam, antara xilem dan floem luar terdapat kambium. Berkas pengangkut pada batang monokotil tersusun tersebar dan bertipe kolateral tertutup, yaitu antara xilem dan folem tidak ada berkas. Berkas floem atau pembuluh tapis adalah berkas pengangkut yang mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tumbuhan. Berkas xilem atau pembuluh kayu tersusun dari berbagai jenis sel, yaitu sel serat dan sel-sel pembentuk pembuluh angkut xilem. Sel-sel itu mengalami penebalan dinding, sehingga selain berfungsi untuk mengangkut air dan zat hara dari akar ke daun, xilem juga akan berfungsi sebagai jaringan penguat. Seperti halnya pada akar, bagian terdalam batang juga tersusun atas empulur batang.

Pada tumbuhan dikotil, di antara floem dan xilem dibatasi oleh kambium. Jaringan kambium mempunyai sifat selalu membelah dan menyebabkan batang bertambah besar. Tahukah kamu lingkaran tahun pada batang? Lingkaran tahun ini menunjukkan aktivitas kambium yang dapat digunakan untuk menghitung umur dari tumbuhan ini. Fungsi batang, selain untuk menopang tubuh tumbuhan, juga mengarahkan posisi daun agar memperoleh cahaya matahari yang cukup. Batang merupakan organ utama yang berfungsi dalam transportasi air dan zat makanan. Beberapa batang memiliki fungsi tambahan, misalnya pada kunyit dan kentang. Rimpang kunyit dan umbi kentang sebenarnya adalah batang yang memiliki fungsi tambahan sebagai tempat penyimpan cadangan makanan. Sebagai bukti bahwa rimpang kunyit dan umbi kentang adalah batang, lihatlah gambar 5.

Tunas                                                                     Buku               Tunas

Gambar 5. Batang yang termodifikasi pada kentang (kiri) dan batang pada tumbuhan kunyit (kanan)

C.   Struktur dan Fungsi Jaringan Daun

Daun merupakan organ tumbuhan yang menempel pada batang. Daun berfungsi sebagai tempat melakukan fotosintesis. Setiap tumbuhan memiliki bentuk, ukuran, dan warna daun yang khas untuk mencirikan tumbuhan tersebut. Melalui pengamatan, kamu dapat membedakan antara daun dikotil dan monokotil. Pada tumbuhan dikotil memiliki peruratan memata jala, sedangkan pada tumbuhan monokotil memiliki peruratan daun yang sejajar atau melengkung, seperti pada gambar 6 berikut:

 

                              ( a )                                                                  ( b )

Gambar 6. a. Peruratan memata jala pada daun dikotil ( talas), b. Peruratan daun sejajar pada monokotil ( tumbuhan pisang)

Bagaimana struktur anatomi daun? Setiap struktur daun tersusun dari lapisan-lapisan sel yang menyusunnya. Pada permukaan atas dan bawah daun terdapat lapisan tipis sel yang disebut dengan epidermis yang berfungsi untuk melindungi daun. Pada beberapa tumbuhan, daun dilapisi oleh lapisan kutikula serupa lilin.

Epidermis tersusun oleh selapis sel yang dinding selnya mengalami penebalan dari kitin (kutikula) atau kadang lignin. Kutikula ini berfungsi untuk mencegah terjadinya penguapan air yang terlalu besar pada daun. Epidermis terletak di bagian atas dan bawah daun. Epidermis pada beberapa tumbuhan mengalami modifikasi menjadi berbagai bentuk lain, misalnya menjadi stomata, trikoma, dan sel kipas, sehingga memiliki fungsi tambahan.

Gambar 7. Struktur jaringan penyusun anatomi daun secara skematis

Stomata berfungsi untuk keluar masuknya udara. Stomata banyak ditemukan pada permukaan daun. Stomata terdiri atas lubang yang diapit oleh dua sel penutup. Pada lapisan di bawah jaringan epidermis ditemukan adanya jaringan mesofil, merupakan jaringan parenkim (jaringan dasar). Mesofil terletak di antara epidermis atas dan epidermis bawah. Mesofil pada daun dikotil berdiferensiasi menjadi dua parenkim.

1)      Parenkim palisade atau jaringan tiang yang terdiri atas sel-sel berbentuk silinder, tersusun rapat, dan mengandung banyak kloroplas.

2)      Parenkim spons atau jaringan bunga karang yang tersusun dari sel-sel yang tidak teratur, tersusun renggang, dan mengandung lebih sedikit kloroplas.

Mesofil pada monokotil tidak berdefensiasi menjadi jaringan tiang dan  jaringan bunga karang, tetapi tersusun atas sel parenkim yang struktur dan ukurannya seragam. Di bawah jaringan mesofil ditemukan adanya berkas pengangkut pada daun dan membentuk bangunan yang kompleks yang disebut tulang daun. Berkas pengangkut terdiri atas xilem dan floem. Xilem berfungsi untuk mengangkut air dan mineral dari tanah, sedangkan floem berfungsi untuk mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan.

Sama halnya dengan proses memasak, fotosintesis juga memerlukan bahan. Bahan untuk fotosintesis adalah molekul air (H₂O) dan karbon dioksida (CO₂). Fotosintesis ini terjadi di dalam kloroplas yang terdapat pada jaringan palisade dan spons di daun tumbuhan, seperti pada gambar 10. Pada proses fotosintesis akan membentuk glukosa (molekul gula) dan menghasilkan oksigen. Proses fotosintesis terjadi dalam dau tahap, yaitu tahap pertama yang disebut dengan reaksi terang dan tahap kedua yang disebut dengan reaksi gelap.

Gambar 8. Jaringan palisade dan spons di daun tumbuhan

 

Proses fotosintesis terjadi di kloroplas melalui dua tahap reaksi, yaitu tahap pertama yang disebut reaksi terang dan tahap kedua yang disebut reaksi gelap. Pada beberapa reaksi kimia dalam tahap reaksi terang membutuhkan adanya cahaya yang diserap oleh pigmen klorofil. Cahaya yang diserap ini akan memecah air menjadi 2 molekul O₂ ( Oksigen) dan H₂ ( Hidrogen).

            Oksigen akan dikeluarkan oleh tumbuhan melalui stomata. Hidrogen akan dipakai oleh tumbuhan untuk reaksi gelap pada proses fotosintesis.

Pada reaksi gelap terjadi pengikatan karbondioksida oleh daun. Kemudian karbon dioksida tersebut diubah menjadi glukosa. Dalam pembentukan glukosa ini diperlukan ATP yang dihasilkan melalui proses terang. Pada reaksi ini tidak dibutuhkan sinar matahari, dan terjadi pada bagian stroma pada kloroplas

ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis (reaksi terang) memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya)

Gambar 9. Proses fotosintesis pada tumbuhan

            Apa pentingnya melakukan fotosintesis?

Fotosintesis berperan dalam menyediakan makanan untuk semua organisme. Organisme fotosintetik menggunakan karbon dioksida melepaskan oksigen yang dibutuhkan oleh semua organisme termasuk manusia untuk tetap hidup. Sebanyak 90 % oksigen yang ada di atmosfer merupakan hasil fotosintesis. Jadi, peristiwa fotosintesis penting untung keberlangsungan makhluk hidup di bumi.

D.   Pemanfaatan Struktur Jaringan Tumbuhan dalam Teknologi

a.      Penerapan Jaringan Akar

Gambar 10. Pemanfaatan jaringan akar

Contohnya, struktur akar yang kokoh dan dapat menunjang tumbuhan pada daerah laut. Hal ini bisa dipakai sebagai dasar pengembangan pembangunan podasi pada tumbuhan, pondasi dalam pembuatan jembatan dan lain-lain.

b.      Penerapan Jaringan Batang

Gambar 11.Pemanfaatan jaringan batang

Batang pohon yang kokoh berdiri memberikan inspirasi pada pembangung rumah. Susunan batu rumah meniru jaringan batang. Tembok rumah agar kokoh diberi besi, hal ini merupakan pengaplikasian dari kambium pada pohon.

c.       Penerapan Jaringan Daun

Gambar 12. Pemanfaatan Jaringan Daun

Salah satunya, teknologi pembangkit listrik tenaga surya dibuat dengan meniru prinsip daun yang memanfaatkan energi matahari untuk menghasilkan energi kimia, sehingga dapat menjadi alternatif sumber energi yang sangat bermanfaat.