Mata Kuliah Fisiologi Tumbuhan Kelas A T
Mata Kuliah Fisiologi Tumbuhan Kelas A
Tugas 2
Disusun oleh Kelompok 4:
1.
2.
3.
4.
5.
Sarah Hanifah Rosjadi
Lintang apriliantika S.
Winda Puspita Ratih
Havidatul Munawaroh
Dhimas Singgih P.U
121510501067
121510501068
121510501074
121510501078
121510501091
Asimilasi Sulfur
I. Pendahuluan
Tanaman membutuhkan nutrisi atau hara dalam mencukupi
kebutuhan pertumbuhan dan segala proses kehidupannya. Tanaman akan
tumbuh baik apabila seluruh kebutuhan haranya terpenuhi. Terdapat 16
jenis unsur hara yang esensial bagi pertumbuhan tanaman seperti N, P, K,
Ca, S, Mg, Cl, Fe, Mn, Cu, B, Mo, Zn, C, H dan O. Beberapa hara yang
termasuk dalam hara makro sekunder yang cukup banyak dibutuhkan
tanaman salah satunya adalah sulfur (S). Yamaguchi and Sano (2011),
menyatakan bahwa sulfur merupakan salah satu unsur hara yang banyak
dibutuhkan oleh makhluk hidup. Sulfur termasuk dalam elemen makro
yang banyak digunakan oleh makhluk hidup, tak terkecuali bagi tanaman.
Konsentrasi sulfur dalam jaringan kering tanaman dapat mencapai 0,1%.
Tanaman membutuhkan sulfur sebanyak jumlah phosphor. Sulfur
ditemukan di sistin, sistein dan methionin, asam amino yang menyusun
protein tanaman. Sulfur mengaktifkan sistem enzim tertentu dan sebagai
komponen pada beberapa vitamin. Walaupun sulfur dideskripsikan
sebagai unsur hara sekunder, sebagian besar dikarenakan tanaman tidak
mengalami defisiensi unsur sulfur seperti unsur hara seperti nitrogen,
phosphor, kalium. Pada kenyataannya, banyak tanaman budidaya
mengandung jumlah cukup unsur sulfur dan unsur fosfat.
Tanaman umumnya mengambil sulfur dalam bentuk sulfat (SO 42-).
Sulfat dalam tanaman berperan dalam penyusunan 2 protein dari 21
asam amino yang ada, serta membantu pembentukan enzim dan vitamin
dan ada senyawa organik lainnya (Yenni, 2012). Menurut Barker and
Pilbeam (2007), sulfat secara aktif diambil oleh tanaman melalui
membrane plasma dari sel-sel akar kemudian diangkut ke xylem dan
kemudian dibawa ke tunas melalui aliran transpirasi. pada kloroplas sulfat
kemudian diubah menjadi sulfide sebelum diasimilasi menjadi senyawa
organik. Yamaguchi and Sano (2011), menambahkan bahwa Sebagian
besar sulfur yang diserap oleh tanaman digunakan untuk membentuk
protein yaitu sistein dan methionin.
II.Pembahasan
Sulfur merupakan salah satu unsur hara esensial yang dibutuhkan
oleh tanaman dan diserap oleh akar sebagai ion sulfat dan mengalami
reduksi di dalam tanaman menjadi gugusan sulfihidril (-SH), sedangkan
daun mengambil sulfur dari atmosfer dalam bentuk sulfur dioksida. Sulfur
merupakan bagian dari hasil metabolisme senyawa-senyawa kompleks
yang berfungsi sebagai aktivator, kofaktor atau regulator enzim dan
berperan dalam proses fisiologi tanaman.
Sulfur tidak berperan langsung dalam pembentukan energi (ATP)
seperti phospor, namun sulfur berperan dalam sintesis protein. Protein
nantinya akan dirombak menjadi karbohidrat apabila zat makanan
penghasil energi utama tidak mencukupi. Sulfur sangat berperan dalam
pembentukan klorofil dan meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan jamur. Sulfur juga membentuk senyawa minyak yang
menghasilkan aroma seperti pada bawang dan cabe. Pada tanaman
kacang, sulfur merangsang pembentukan bintil akar di dalam tanah dan
berperan untuk menurunkan PH tanah alkali.
Peranan sulfur dalam pertumbuhan dan metabolisme tanaman salah
satunya adalah merupakan bagian penting dari ferodoksin, suatu komplex
Fe dan S yang terdapat dalam kloroplas dan terlibat dalam reaksi
oksidoreduksi dengan transfer elektron serta dalam reduksi nitrat dalam
proses fotosintesis. Sulfur dikaitkan pula dengan pembentukan klorofil
yang erat hubungannya dengan proses fotosintesis dan ikut serta dalam
beberapa reaksi metabolisme seperti karbohidrat, lemak, dan protein.
Dengan proses fotosintesis energi cahaya matahari ditangkap oleh
tumbuhan dan diubah menjadi energi kimia atau makanan yang disimpan
di dalam tubuh tumbuhan (Danapriatna, 2010).
Sulfur banyak diserap oleh tanaman padi selama masa
pertumbuhan
dan
mencapai
maksimum pada fase pembungaan.
Pada fase ini, sulfur terakumulasi di
daun, sebagian besar di daun muda.
Kadar S-total di daun dan batang padi
tinggi pada awal pertumbuhan. Setelah
stadia itu, sulfur disimpan dalam daun
dan tangkai, kemudian ditranslokasikan
ke gabah. Oleh karena itu, sulfur harus
tersedia pada awal pertumbuhan
hingga pada fase anakan aktif untuk
memperoleh
hasil
yang
optimal.
Kekurangan sulfur akan menghambat
sintesis protein yang mengakibatkan
terjadi akumulasi asam-asam amino
yang tidak mengandung S di dalam
tanaman.
Gambar 1. menunjukkan proses
asimilasi sulfur di dalam tanaman.
Gambar 1. Reduksi dan Asimilasi
Sulfur di dalam Tanaman (Barker
and Pilbeam, 2007)
asimilasi sulfat dalam tanaman dimulai dengan pembentukan Adenosin 5phospat (APS) dari sulfat melalui reaksi reduksi yang menggunakan ATP
sulfurilase sebagai katalis. langkah kedua, sulfat yang telah aktif direduksi
oleh APS reduktase untuk membentuk sulfit. ketiga, sulfit direduksi oleh
sulfit reduktase menjadi sulfide dengan ferredoxin sebagai reduktan.
sulfide yang terbentuk kemudian disintesis menjadi sistein menggunakan
katalis O-acetylserine(thiol)lyase dan O-acetylserine sebagai substrat.
Sulfur dalam tanah terdapat dalam bentuk organik dan anorganik.
Bentuk S anorganik penting dalam tanah karena sebagian besar sulfur
diambil oleh tanaman dalam bentuk SO4 2- (sulfat), begitu juga bentuk S
organik juga penting dalam tanah karena dapat meningkatkan total S
tanah. Sebagian besar bentuk sulfur di dalam tanah adalah S organik.
Sulfur diserap oleh tanaman dalam bentuk sulfat (SO4 2-) dan hanya
sebagian kecil sulfur dalam bentuk gas SO2 yang diserap langsung oleh
tanaman dari tanah dan atmosfer. Bentuk S tersebut merupakan S
anorganik yang bersifat aktif di dalam tanah. Sulfur anorganik dihasilkan
dari dekomposisi senyawa organik yang mengandung S dan dari pupuk
pembawa S. Bentuk sulfur anorganik yaitu SO4 2- terlarut, SO42- terjerap,
SO42- tak larut dan S anorganik tereduksi. SO4 2- terlarut dan terjerap
merupakan fraksi sulfur yang dapat tersedia bagi tanaman (Nugroho,
2013).
Gambar 2. Reaksi reduksi sulfat (Salissbury, 1995)
Unsur S diserap oleh akar tanaman dari dalam tanah dalam bentuk
ion sulfat (SO42-) yang kemudian mengalami proses reduksi dan asimilasi
oleh tanaman menjadi APS (Adenosin Phosphor Sulphate) dengan bantuan
enzim ATP sulfurylase yang mengubah ATP menjadi PPi. Kemudian APS
diubah menjadi Sulfit (SO32-) yang kemudian diubah menjadi sulfide (S 2-).
Sulfida diubah menjadi Sistein yang diubah lagi menjadi Sulfur organik.
Tahapan pertama asimilasi SO4-2 adalah reaksi SO4-2 dengan ATP
menghasilkan adenosine-5’-fosfosulfat (APS) dan pirofosfat (PiP). PiP
segera dihidrolisis dapat balik menjadi dua iP oleh enzim pirofosfatase,
kemudian iP dapat digunakan dalam mitokondria atau kloroplas untuk
regenerasi ATP.
Gambar 3. Reaksi perubahan sulfit menjadi sistein dan metionin
(Salisburry, 1995)
Reaksi perubahan sulfit menjadi sistein dan metionin dimulai
dengan penggantian gugus asetat O-asetil serin dengan sulfide dikatalisi
oleh sistein sintatase. Reaksi kedua pelepasan fosfat menjadi Ofosforilhomoserin dan menggabungkan atom belerang disistein ke gugus
CH2 dikatalisis oleh enzim sistationin sintatase. Reaksi berikutnya dikatalisi
oleh enzim sistationase menghidrolisis sistationin anatara S dan karbon,
selanjutnya piruvat dan NH4+ dilepas. Homosistein diubah menjadi
metionin sintetase menjadi metionin dengan menerima gugus metal pada
reaksi 4.
Daftar Pustaka
Barker, A. V and D. J Pilbeam. 2007. Handbook of Plant Nutrition (Books in
Soils, Plants, and the Environment). New York: Taylor & Francis
Group.
Danapriatna, N. 2010. Peranan Sulfur Bagi Pertumbuhan Tanaman. Bogor:
IPB.
Nugroho, G. 2013. Pengaruh Merk dan Konsentrasi Pupuk Serta
Konsentrasi SukrosaPada Medium Cair Terhadap Induksi Kentang
Varietas Margahayu. Semarang:
UNS.
Salisbury, F. dan C. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan, Jilid 3. Bandung: ITB
Press.
Yamaguchi, Y. and H. Sano. 2001. The Sulfate Pathway in Higher Plants:
Recent Progress Regarding Multiple Isoform and Regulatory
Mechanism. Plant Biotechnology, 18 (1) : 17-25.
Yenni. 2012. Ameliorasi Tanah Sulfat Masam Potensial untuk Budidaya
Tanaman Bawang Merah (Allium ascalonicum L.). Lahan Suboptimal,
1 (1) : 40-49.
Tugas 2
Disusun oleh Kelompok 4:
1.
2.
3.
4.
5.
Sarah Hanifah Rosjadi
Lintang apriliantika S.
Winda Puspita Ratih
Havidatul Munawaroh
Dhimas Singgih P.U
121510501067
121510501068
121510501074
121510501078
121510501091
Asimilasi Sulfur
I. Pendahuluan
Tanaman membutuhkan nutrisi atau hara dalam mencukupi
kebutuhan pertumbuhan dan segala proses kehidupannya. Tanaman akan
tumbuh baik apabila seluruh kebutuhan haranya terpenuhi. Terdapat 16
jenis unsur hara yang esensial bagi pertumbuhan tanaman seperti N, P, K,
Ca, S, Mg, Cl, Fe, Mn, Cu, B, Mo, Zn, C, H dan O. Beberapa hara yang
termasuk dalam hara makro sekunder yang cukup banyak dibutuhkan
tanaman salah satunya adalah sulfur (S). Yamaguchi and Sano (2011),
menyatakan bahwa sulfur merupakan salah satu unsur hara yang banyak
dibutuhkan oleh makhluk hidup. Sulfur termasuk dalam elemen makro
yang banyak digunakan oleh makhluk hidup, tak terkecuali bagi tanaman.
Konsentrasi sulfur dalam jaringan kering tanaman dapat mencapai 0,1%.
Tanaman membutuhkan sulfur sebanyak jumlah phosphor. Sulfur
ditemukan di sistin, sistein dan methionin, asam amino yang menyusun
protein tanaman. Sulfur mengaktifkan sistem enzim tertentu dan sebagai
komponen pada beberapa vitamin. Walaupun sulfur dideskripsikan
sebagai unsur hara sekunder, sebagian besar dikarenakan tanaman tidak
mengalami defisiensi unsur sulfur seperti unsur hara seperti nitrogen,
phosphor, kalium. Pada kenyataannya, banyak tanaman budidaya
mengandung jumlah cukup unsur sulfur dan unsur fosfat.
Tanaman umumnya mengambil sulfur dalam bentuk sulfat (SO 42-).
Sulfat dalam tanaman berperan dalam penyusunan 2 protein dari 21
asam amino yang ada, serta membantu pembentukan enzim dan vitamin
dan ada senyawa organik lainnya (Yenni, 2012). Menurut Barker and
Pilbeam (2007), sulfat secara aktif diambil oleh tanaman melalui
membrane plasma dari sel-sel akar kemudian diangkut ke xylem dan
kemudian dibawa ke tunas melalui aliran transpirasi. pada kloroplas sulfat
kemudian diubah menjadi sulfide sebelum diasimilasi menjadi senyawa
organik. Yamaguchi and Sano (2011), menambahkan bahwa Sebagian
besar sulfur yang diserap oleh tanaman digunakan untuk membentuk
protein yaitu sistein dan methionin.
II.Pembahasan
Sulfur merupakan salah satu unsur hara esensial yang dibutuhkan
oleh tanaman dan diserap oleh akar sebagai ion sulfat dan mengalami
reduksi di dalam tanaman menjadi gugusan sulfihidril (-SH), sedangkan
daun mengambil sulfur dari atmosfer dalam bentuk sulfur dioksida. Sulfur
merupakan bagian dari hasil metabolisme senyawa-senyawa kompleks
yang berfungsi sebagai aktivator, kofaktor atau regulator enzim dan
berperan dalam proses fisiologi tanaman.
Sulfur tidak berperan langsung dalam pembentukan energi (ATP)
seperti phospor, namun sulfur berperan dalam sintesis protein. Protein
nantinya akan dirombak menjadi karbohidrat apabila zat makanan
penghasil energi utama tidak mencukupi. Sulfur sangat berperan dalam
pembentukan klorofil dan meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan jamur. Sulfur juga membentuk senyawa minyak yang
menghasilkan aroma seperti pada bawang dan cabe. Pada tanaman
kacang, sulfur merangsang pembentukan bintil akar di dalam tanah dan
berperan untuk menurunkan PH tanah alkali.
Peranan sulfur dalam pertumbuhan dan metabolisme tanaman salah
satunya adalah merupakan bagian penting dari ferodoksin, suatu komplex
Fe dan S yang terdapat dalam kloroplas dan terlibat dalam reaksi
oksidoreduksi dengan transfer elektron serta dalam reduksi nitrat dalam
proses fotosintesis. Sulfur dikaitkan pula dengan pembentukan klorofil
yang erat hubungannya dengan proses fotosintesis dan ikut serta dalam
beberapa reaksi metabolisme seperti karbohidrat, lemak, dan protein.
Dengan proses fotosintesis energi cahaya matahari ditangkap oleh
tumbuhan dan diubah menjadi energi kimia atau makanan yang disimpan
di dalam tubuh tumbuhan (Danapriatna, 2010).
Sulfur banyak diserap oleh tanaman padi selama masa
pertumbuhan
dan
mencapai
maksimum pada fase pembungaan.
Pada fase ini, sulfur terakumulasi di
daun, sebagian besar di daun muda.
Kadar S-total di daun dan batang padi
tinggi pada awal pertumbuhan. Setelah
stadia itu, sulfur disimpan dalam daun
dan tangkai, kemudian ditranslokasikan
ke gabah. Oleh karena itu, sulfur harus
tersedia pada awal pertumbuhan
hingga pada fase anakan aktif untuk
memperoleh
hasil
yang
optimal.
Kekurangan sulfur akan menghambat
sintesis protein yang mengakibatkan
terjadi akumulasi asam-asam amino
yang tidak mengandung S di dalam
tanaman.
Gambar 1. menunjukkan proses
asimilasi sulfur di dalam tanaman.
Gambar 1. Reduksi dan Asimilasi
Sulfur di dalam Tanaman (Barker
and Pilbeam, 2007)
asimilasi sulfat dalam tanaman dimulai dengan pembentukan Adenosin 5phospat (APS) dari sulfat melalui reaksi reduksi yang menggunakan ATP
sulfurilase sebagai katalis. langkah kedua, sulfat yang telah aktif direduksi
oleh APS reduktase untuk membentuk sulfit. ketiga, sulfit direduksi oleh
sulfit reduktase menjadi sulfide dengan ferredoxin sebagai reduktan.
sulfide yang terbentuk kemudian disintesis menjadi sistein menggunakan
katalis O-acetylserine(thiol)lyase dan O-acetylserine sebagai substrat.
Sulfur dalam tanah terdapat dalam bentuk organik dan anorganik.
Bentuk S anorganik penting dalam tanah karena sebagian besar sulfur
diambil oleh tanaman dalam bentuk SO4 2- (sulfat), begitu juga bentuk S
organik juga penting dalam tanah karena dapat meningkatkan total S
tanah. Sebagian besar bentuk sulfur di dalam tanah adalah S organik.
Sulfur diserap oleh tanaman dalam bentuk sulfat (SO4 2-) dan hanya
sebagian kecil sulfur dalam bentuk gas SO2 yang diserap langsung oleh
tanaman dari tanah dan atmosfer. Bentuk S tersebut merupakan S
anorganik yang bersifat aktif di dalam tanah. Sulfur anorganik dihasilkan
dari dekomposisi senyawa organik yang mengandung S dan dari pupuk
pembawa S. Bentuk sulfur anorganik yaitu SO4 2- terlarut, SO42- terjerap,
SO42- tak larut dan S anorganik tereduksi. SO4 2- terlarut dan terjerap
merupakan fraksi sulfur yang dapat tersedia bagi tanaman (Nugroho,
2013).
Gambar 2. Reaksi reduksi sulfat (Salissbury, 1995)
Unsur S diserap oleh akar tanaman dari dalam tanah dalam bentuk
ion sulfat (SO42-) yang kemudian mengalami proses reduksi dan asimilasi
oleh tanaman menjadi APS (Adenosin Phosphor Sulphate) dengan bantuan
enzim ATP sulfurylase yang mengubah ATP menjadi PPi. Kemudian APS
diubah menjadi Sulfit (SO32-) yang kemudian diubah menjadi sulfide (S 2-).
Sulfida diubah menjadi Sistein yang diubah lagi menjadi Sulfur organik.
Tahapan pertama asimilasi SO4-2 adalah reaksi SO4-2 dengan ATP
menghasilkan adenosine-5’-fosfosulfat (APS) dan pirofosfat (PiP). PiP
segera dihidrolisis dapat balik menjadi dua iP oleh enzim pirofosfatase,
kemudian iP dapat digunakan dalam mitokondria atau kloroplas untuk
regenerasi ATP.
Gambar 3. Reaksi perubahan sulfit menjadi sistein dan metionin
(Salisburry, 1995)
Reaksi perubahan sulfit menjadi sistein dan metionin dimulai
dengan penggantian gugus asetat O-asetil serin dengan sulfide dikatalisi
oleh sistein sintatase. Reaksi kedua pelepasan fosfat menjadi Ofosforilhomoserin dan menggabungkan atom belerang disistein ke gugus
CH2 dikatalisis oleh enzim sistationin sintatase. Reaksi berikutnya dikatalisi
oleh enzim sistationase menghidrolisis sistationin anatara S dan karbon,
selanjutnya piruvat dan NH4+ dilepas. Homosistein diubah menjadi
metionin sintetase menjadi metionin dengan menerima gugus metal pada
reaksi 4.
Daftar Pustaka
Barker, A. V and D. J Pilbeam. 2007. Handbook of Plant Nutrition (Books in
Soils, Plants, and the Environment). New York: Taylor & Francis
Group.
Danapriatna, N. 2010. Peranan Sulfur Bagi Pertumbuhan Tanaman. Bogor:
IPB.
Nugroho, G. 2013. Pengaruh Merk dan Konsentrasi Pupuk Serta
Konsentrasi SukrosaPada Medium Cair Terhadap Induksi Kentang
Varietas Margahayu. Semarang:
UNS.
Salisbury, F. dan C. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan, Jilid 3. Bandung: ITB
Press.
Yamaguchi, Y. and H. Sano. 2001. The Sulfate Pathway in Higher Plants:
Recent Progress Regarding Multiple Isoform and Regulatory
Mechanism. Plant Biotechnology, 18 (1) : 17-25.
Yenni. 2012. Ameliorasi Tanah Sulfat Masam Potensial untuk Budidaya
Tanaman Bawang Merah (Allium ascalonicum L.). Lahan Suboptimal,
1 (1) : 40-49.