Pertumbuhan Dan Perkembangan

Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

Makhluk hidup berbeda dengan benda mati karena cara mereka tumbuh.

Benda-benda yang tidak hidup hanya dapat tumbuh dengan pertambahan,

yaitu dengan menambahkan suatu massa yang terdiri dari zat yang sama kepada volume yang sudah ada. Dengan cara ini sungai memperbesar ukurannya ketika anak-anak sungai bermuara ke dalamnya. Suatu tetesan air beku menjadi lebih besar ketika lebih  banyak air ditambahkan pada inti es dan kemudian turut membeku. Akan tetapi,

air dari sungai yang membesar dan dari untaian es itu sama sekali tidak berubah,

air itu masih tetap air. Tidak demikian halnya pada makhluk hidup, misalnya

seorang anak berkembang dengan memasukkan ke dalam tubuhnya makanan yang secara kimia berbeda dengan dirinya sendiri, kemudian mengubah makanan ini secara kimia dan membuatnya menjadi bagian dari tubuhnya sendiri. Kenaikan berat badan

pada seorang anak yang sedang tumbuh disebabkan oleh makanannya yang

terdiri dari susu, telur, roti, dan daging.

Akan tetapi, makanan-makanan ini telah diubah sedemikian rupa sehingga kalian

akan sia-sia kalau berusaha mencari partikel-partikel kecil makanan di dalam

otot lengan atas atau otot betisnya.

Pertumbuhan adalah proses kenaikan massa dan volume yang irreversibel (tidak kembali ke asal) karena adanya tambahan substansi dan perubahan bentuk yang terjadi selama proses tersebut. Selama pertumbuhan terjadi pertambahan jumlah dan ukuran sel. Pertumbuhan dapat diukur serta dinyatakan secara kuantitatif.

Perkembangan adalah proses menuju tercapainya kedewasaan atau tingkat yang lebih sempurna. Perkembangan tidak dapat dinyatakan secara kuantitatif. Perkembangan merupakan proses yang berjalan sejajar dengan pertumbuhan. Pertumbuhan pada tumbuhan terutama terjadi pada jaringan meristem (ujung akar, ujung batang, dan ujung kuncup). Tumbuhan monokotil tumbuh dengan cara penebalan karena tidak mempunyai kambium, sedangkan tumbuhan dikotil pertumbuhan terjadi karena

adanya aktivitas kambium. Kambium memegang peranan penting untuk pertumbuhan diameter batang. Kambium tumbuh ke dalam membentuk xilem (kayu), ke arah luar membentuk floem. Dalam pertumbuhan dan perkembangan terjadi pembelahan sel,

pemanjangan sel dan diferensiasi sel.

Secara ringkas perhatikan ringkasan berikut!

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan:

Tahap Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

Aktivitas pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif. Pada tanaman kecepatan pertumbuhan dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut busur tumbuh atau auksanometer.

Tumbuhnya tanaman melalui beberapa tahapan. Tahapan-tahapan pertumbuhan tanaman, yaitu sebagai berikut:

1. Perkecambahan

Perkecambahan terjadi karena pertumbuhan radikula (calon akar) dan pertumbuhan plumula (calon batang). Faktor yang mempengaruhi perkecambahan adalah air, kelembapan, oksigen, dan suhu.

Perkecambahan biji ada dua macam, yaitu:

a. Perkecambahan epigeal

Hipokotil memanjang sehingga plumula dan kotiledon ke permukaan tanah dan kotiledon melakukan fotosintesis selama daun belum terbentuk. Contoh: perkecambahan kacang hijau.

b. Perkecambahan hipogeal

Epikotil memanjang sehingga plumula keluar menembus kulit biji dan muncul di atas permukaan tanah, sedangkan kotiledon tertinggal dalam tanah. Contoh: perkecambahan kacang kapri (Pisum sativum).

2. Pertumbuhan Primer

Merupakan pertumbuhan yang terjadi karena adanya meristem primer. Pertumbuhan ini disebabkan oleh kegiatan titik tumbuh primer yang terdapat pada ujung akar dan ujung batang dimulai sejak tumbuhan masih berupa embrio.

3. Pertumbuhan Sekunder

Merupakan pertumbuhan yang terjadi karena adanya meristem sekunder. Pertumbuhan ini disebabkan oleh kegiatan kambium yang bersifat meristematik kembali. Ciri-ciri jaringan meristematik ini adalah mempunyai dinding yang tipis, bervakuola kecil atau tidak bervakuola, sitoplasma pekat dan selselnya belum berspesialisasi. Ketika pertumbuhan berlangsung secara aktif, sel-sel meristem membelah membentuk

sel-sel baru. Sel-sel baru yang terbentuk itu pada awalnya rupanya sama, tetapi

setelah dewasa, sel-sel tadi berdiferensiasi menjadi jaringan lain.

Jaringan meristem ada dua jenis, yaitu:

a. Jaringan meristem apex

Jaringan ini terdapat pada ujung akar dan batang, yang berfungsi untuk

mewujudkan pertumbuhan primer.

b. Jaringan meristem lateral

Jaringan ini dapat membentuk pertumbuhan sekunder. Contoh yang sering kita temukan adalah kambium, jaringan ini dapat menumbuhkan pertumbuhan lateral atau menambah diameter dari bagian tumbuhan.

Kambium didapatkan pada tumbuhan dikotil dan Gymnospermae. Contoh yang lain adalah kambium gabus yang terdapat pada batang dan akar tumbuhan berkayu atau pada bagian tumbuhan yang kena luka.

Aktivitas kambium dipengaruhi oleh keadaan suatu iklim, sehingga sel-sel kayu yang terbentuk pada musim penghujan berukuran besar, dan sel-sel yang terbentuk di musim kemarau berukuran kecil-kecil.

Pertumbuhan ini terjadi pada tumbuhan Dicotyledoneae dan Gymnospermae.

Pertumbuhan sekunder disebabkan oleh kegiatan meristem sekunder, yang meliputi:

a. Kambium gabus (felogen)

Pertumbuhan felogen menghasilkan jaringan gabus. Jaringan gabus berperan sebagai pelindung, yaitu menggantikan fungsi epidermis yang mati dan terkelupas, juga  merupakan bagian dari jaringan sekunder yang disebut periderm.

b. Kambium fasis

Berperan membentuk xilem sekunder ke arah dalam dan membentuk floem sekunder ke arah luar, selain itu juga menghasilkan sel-sel hidup yang berderet-deret menurut arah jari-jari dari bagian xilem ke bagian floem yang disebut jari-jari empulur. Bagian xilem lebih tebal dari pada bagian floem karena kegiatan kambium ke arah dalam lebih besar daripada kegiatan ke arah luar.

c. Kambium interfasis

Merupakan kambium yang membentuk jari-jari empulur. Tumbuhan monokotil yang tidak mempunyai kambium, tumbuh dengan cara penebalan. Tetapi pada umumnya, pertumbuhan terjadi karena adanya peningkatan banyaknya dan ukuran sel.  Pertumbuhan pada tumbuhan dikotil yang berkayu menyangkut kedua aktivitas tersebut, sel-sel baru yang kecil yang dihasilkan kambium dan meristem apikal,

kemudian sel-sel ini membesar dan berdifferensiasi. 

4. Pertumbuhan Terminal

Terjadi pada ujung akar dan ujung batang tumbuhan berbiji yang aktif tumbuh. Terdapat 3 daerah (zona) pertumbuhan dan perkembangan.

a. Daerah pembelahan (daerah meristematik)

Merupakan daerah yang paling ujung dan merupakan tempat terbentuknya sel-sel baru. Sel-sel di daerah ini mempunyai inti sel yang relatif besar, berdinding tipis, dan aktif membelah diri. 

b. Daerah pemanjangan

Merupakan daerah hasil pembelahan sel-sel meristem. Sel-sel hasil pembelahan tersebut akan bertambah besar ukurannya sehingga menjadi bagian dari daerah perpanjangan. Ukuran selnya bertambah beberapa puluh kali dibandingkan sel-sel meristematik.

c. Daerah diferensiasi

Merupakan daerah yang terletak di bawah daerah pemanjangan. Sel-sel di daerah ini umumnya mempunyai dinding yang menebal dan beberapa di antaranya mengalami diferensiasi menjadi epidermis, korteks, dan empulur. Sel yang lain berdiferensiasi menjadi jaringan parenkim, jaringan penunjang, dan jaringan pengangkut (xilem dan floem). 

HASIL PRAKTIKUM STURKTUR JARINGAN TUMBUHAN

Penampang melintang batang bayam. 

.

Penampang melintang batang Jagung (Zea mays)

Penampang melintang akar jagung

Penampang melintang daun Jagung (Zea mays)

Teknik Kultur Jaringan

 1. Sifat Totipotensi pada Tumbuhan

Sel tumbuhan mempunyai kemampuan untuk tumbuh menjadi tanaman yang sempurna bila diletakkan dalam lingkungan yang sesuai. Kemampuan semacam itu dinamakan totipotensi. Totipotensi dikembangkan sebagai dasar dalam pengembangan tumbuhan secara invitro atau kultur jaringan.

Kultur berarti budidaya dan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama karena itu kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman baru yang mempunyai sifat seperti induknya. Sedangkan budidaya tanaman yang dilaksanakan dalam suatu wadah (kontainer) atau botol-botol dengan media khusus dan alat-alat serba steril dinamakan invitro.

Tanaman-tanaman yang direkayasa reproduksi melalui kultur jaringan umumnya tanaman yang memiliki nilai ekonomi tinggi seperti anggrek, tembakau, karet, cokelat dan kopi.

2. Beberapa Teknik Kultur Jaringan

a.    Meristem culture, budidaya jaringan dengan menggunakan eksplan dari jaringan muda atau meristem.

b.    Pollen culture/anther culture, menggunakan eksplan dari pollen atau benang sari.

c.    Protoplas culture, menggunakan eksplan dari protoplas.

d.    Chloroplas culture, menggunakan kloroplas untuk keperluan fusi protoplas.

e.    Somatic cross (bilangan protoplas/fusi protoplas), menyilangkan dua macam protoplas, kemudian dibudidayakan hingga menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifat baru.

3. Manfaat Teknik Kultur Jaringan

Beberapa manfaat teknik kultur jaringan adalah sebagai berikut:

a.    Untuk menghasilkan tanaman baru dalam jumlah besar dalam waktu singkat dengan sifat dan kualitas sama dengan induknya.

b.    Mendapatkan tanaman yang bebas dari virus dan penyakit.

c.    Menciptakan varietas baru, yaitu dengan cara menggabungkan plasma dari sel-sel yang berbeda dalam satu spesies lalu menumbuhkannya melalui kultur jaringan.

d.    Melestarikan jenis tanaman yang hampir punah.

e.    Mempertahankan keaslian sifat-sifat tanaman.

Replikasi Virus Secara Lisogenik

Virus lambda dapat melakukan siklus litik, tetapi kadang-kadang juga melakukan siklus lisogenik. Pada siklus lisogenik, tahap yang dilalui lebih banyak daripada siklus litik. Tahap adsorpsi dan tahap injeksi sama dengan siklus litik. Akan tetapi, sebelum tahap sistesis, terlebih dahulu virus melewati tahap penggabungan dan tahap pembelahan. Kemudian, dilanjutkan dengan tahap perakitan dan tahap litik.

 

a . Tahap Adsorpsi dan Tahap Injeksi

Tahap adsorpsi dan tahap injeksi pada siklus lisogenik sama seperti tahap adsorpsi dan tahap injeksi siklus litik.

b . Tahap Penggabungan

Tahap ini adalah tahap ketika DNA virus masuk ke dalam tubuh bakteri dan terjadinya penggabungan antara DNA bakteri dan DNA virus. Proses ini terjadi ketika DNA yang berbentuk kalung tak berujung pangkal terputus dan DNA virus menyisip di antara DNA bakteri yang terputus tadi. Kemudian, terbentuklah rangkaian DNA yang utuh yang telah terinfeksi atau tersisipi DNA virus.

c . Tahap Pembelahan

DNA virus telah tersambung dengan DNA bakteri. DNA virus tidak dapat bergerak atau disebut sebagai profag. Karena bergabung dengan DNA bakteri, ketika DNA bakteri melakukan replikasi selnya secara langsung, profag juga melakukan replikasi. Demikian juga ketika sel bakteri mengalami pembelahan, secara langsung dua anak sel bakteri yang mengandung profag tersebut juga ikut mengalami pembelahan. Dengan kata lain, jumlah profag sama dengan jumlah sel bakteri inangnya.

d . Tahap Sintesis

Pada kondisi lingkungan tertentu, profag menjadi aktif. Profag dapat saja memisahkan diri dengan DNA bakteri dan merusak DNA bakteri. Kemudian menggantikan peran DNA bakteri dengan DNA virus untuk sistesis protein yang berfungsi sebagai kapsid bagi virus-virus baru dan replikasi DNA.

e . Tahap Perakitan

Pada tahap ini, terjadi perakitan kapsid-kapsid virus yang utuh sebagai selubung virus. Setelah kapsid virus utuh, diisi dengan DNA hasil replikasi, terjadilah virus-virus baru.

f. Tahap Litik

Tahap ini sama dengan tahap litik pada siklus litik saat dinding bakteri akan pecah dan virus baru berhamburan keluar. Virus baru ini  selanjutnya akan menyerang bakteri yang lain. Begitu seterusnya, virus akan mengalami siklus litik atau lisogenik. Berdasarkan asam intinya, replikasi virus dapat dibedakan menjadi virus yang berasam inti DNA dan virus yang berasam inti RNA.

1) Virus dengan Asam Inti DNA

Virus ini menginfeksi sel inang dan memperbanyak diri menjadi beberapa DNA. Beberapa DNA virus mengalami transkripsi menjadi mRNA penghasil selubung protein virus. mRNA menghasilkan enzim

yang dapat menghancurkan dinding sel inang. Hancurnya sel inang menjadikan virus-virus baru berhamburan keluar dan virus-virus baru ini siap menginfeksi sel-sel inang lain. Contoh virus berasam inti DNA adalah virus cacar, virus herpes, dan bakteriofag.

2) Virus dengan Asam Inti RNA

Contohnya adalah virus AIDS. RNA virus AIDS menginfeksi sel inang, lalu melakukan penerjemahan balik membentuk RNA-DNA baru dan membentuk DNA virus. Selanjutnya, DNA virus masuk ke dalam inti sel inang yang menyebabkan DNA inang mengandung DNA virus. DNA virus membentuk mRNA dari inti. RNA virus membentuk protein virus di dalam sitoplasma sel inang. RNA virus dan protein virus akhirnya bergabung membentuk HIV.

Replikasi Virus Secara Litik

Replikasi virus dalam sel inang merupakan peristiwa yang sangat kompleks, tahap demi tahap dari proses sintesis, mulai dari terinfeksinya sel inang sampai pembebasan partikel-partikel virus.

Seperti virus lain, bakteriofag tidak dapat bergerak. Jika suspense bakteriofag bebas bercampur dengan suspensi bakteri, akan terjadi persinggungan kebetulan yang menyebabkan bakteriofag teradsorpsi pada permukaan bakteri. Selanjutnya, DNA bakteriofag terinjeksi ke dalam bakteri. Setelah beberapa waktu, terjadilah lisis sel-sel inang yang ditandai dengan pembebasan bakteriofag bentukan, kemudian baru ke dalam medium suspensi.

a. Tahap Adsorpsi

Pada tahap ini, ekor virus mulai menempel di dinding sel bakteri. Virus hanya menempel pada dinding sel yang mengandung protein khusus yang dapat ditempeli protein virus. Menempelnya virus pada dinding sel disebabkan oleh adanya reseptor pada ujung serabut ekor. Setelah menempel, virus akan mengeluarkan enzim lisozim yang dapat menghancurkan atau membuat lubang pada sel inang.

b . Tahap Injeksi

Proses injeksi DNA ke dalam sel inang ini terdiri atas penambatan lempeng ujung, kontraksi sarung, dan penusukan pasak berongga ke dalam sel bakteri. Pada peristiwa ini, asam nukleat masuk ke dalam

sel, sedangkan selubung proteinnya tetap berada di luar sel bakteri. Jika sudah kosong, selubung protein ini akan terlepas dan tidak berguna lagi.

c . Tahap Sintesis (Pembentukan)

Virus tidak dapat melakukan sintesis sendiri, tetapi virus akan melakukan sintesis dengan menggunakan sel inangnya. Setelah asam nukleat disuntikan ke dalam sel inang, segera menimbulkan perubahanperubahan besar pada metabolisme sel yang terinfeksi (sel inang atau bakteri). Enzim penghancur yang dihasilkan oleh virus akan menghancurkan DNA bakteri yang menyebabkan sintesis DNA bakteri terhenti. Posisi ini digantikan oleh DNA virus yang kemudian mengendalikan kehidupannya. Dengan fasilitas dari DNA bakteri yang sudah tidak berdaya, DNA virus akan mereplikasi diri berulang kali dengan jalan mengopi diri dalam jumlah yang sangat banyak. Sintesis

DNA virus dan protein terbentuk atas kerugian sintesis bakteri yang telah rusak. DNA virus ini kemudian akan mengendalikan sintesis DNA dan protein yang akan dijadikan kapsid virus.

d . Tahap Perakitan

Pada tahap ini, kapsid virus yang masih terpisah-pisah antara kepala, ekor, dan serabut ekor akan mengalami proses perakitan menjadi kapsid yang utuh. Kemudian, kepala yang sudah selesai terbentuk diisi dengan DNA virus. Proses ini dapat menghasilkan virus sejumlah 100 - 200 buah.

e . Tahap Litik

Dinding sel bakteri yang sudah dilunakkan olen enzim lisozim akan pecah dan diikuti oleh pembebasan virus-virus baru yang siap untuk mencari sel-sel inang yang baru. Pemecahan sel-sel bakteri secara eksplosif dapat diamati dengan mikroskop lapangan gelap. Jangka waktu yang dilewati lima tahap ini dan jumlah virus yang dibebaskan sangat bervariasi, tergantung dari jenis virus, bakteri, dan kondisi lingkungan. 

Gambar : Siklus Litik Virus