Bahan Diskusi CHP 17 21 FIX POL

Bahan diskusi: Chp. 17 – 21 1. Dinding sel primer merupakan suatu jaringan mikrofibril-mikrofibril selulosa dan cross linking glycans, jelaskan struktur anatominya. Dinding sel primer tumbuhan berukuran sangat tipis. Dinding tersebut tersusun atas rantai panjang selulusa yang dikonstruksi oleh 14 linkied β glucose. Satu molekul selulosa (mengandung >3000 unit glukosa) yang saling tersusun secara pararel dengan yang lainnya disebut mikrofibril. Antara molekul selulosa dalam mikrofibril dihubungkan oleh ikatan hidrogen diantara gugus hidroksil (-OH) glukosanya. Ikatan tersebut menyebabkan mikrofibril sangat kuat bahkan daya regang dan ketahannya terhadap tekanan disebutkan sama dengan kabel baja dengan ukuran yang sama. Mikrofibril selulosa pada dinding sel primer dipertahankan posisinya oleh crosslinking glikan. Cross-linking glikan adalag polisakarida non-selulosa (hemiselulosa) yang berikatan dengan mikrofibril. Hemiselolosa ini juga cukup panjang untuk menjembatani jarak antara mikrofibril sehingga dapat menghubungkan mikrofibril menjadi satu kesatuan yang cukup kaku. Struktur dinding primer tersaji pada Gambar di bawah.

2. Jelaskan bagaimana sintesis mikrofibril selulosa sampai membentuk dinding primer sukrosa di sitosol diubah menjadi UDP glucose oleh β-glucan glucosyltransferase disintesis di cellulose synthase menjadi selulosa mikrofibril

3. Bagaimana sdr menjelaskan pola mekanisme terjadinya persepsi dan transduksi signal pada tanaman •

Dua mekanisme utama untuk persepsi sinyal dan transduksi. 1) melibatkan reseptor protein yang berasosiasi dengan membran plasma. Reseptor yang baik harus bersifat spesifik untuk sinyal tertentu dan karakteristik dari sel target. Formasi dari kompleks sinyal dan reseptor menetapkan gerakan kedalam cascade dari pertistiwa biokimia dan mengubah dari aspek metabolisme sel 2) Sinyal. (misalnya, molekul hormon) yang diambil oleh sel dan bermigrasi ke dalam nukleus di mana ia bereaksi dengan reseptor inti untuk mengaktifkan atau menekan ekspresi gen. Sebagai contoh, Hormon auksin mengontrol pembesaran sel melalui reseptor membran plasma sementara mengontrol respon perkembangan lebih kompleks melalui reseptor nuklear (inti) ligan berupa hormone atw senyawa lain, disampaikan ke second messenger, ke inti, jawabannya brupa transduksi gen yg ditranslasi

reseptor biasanya disebut G protein, Sistem G protein terdiri dari 3 subunit (Gα, Gβ, Gγ) yang berada disitoplasma dan Protein transmembran G-protein-coupled receptor (GPCR). G protein meningkatkan afinitas (α, β, γ) menuju ke efektor dan ditanggapi oleh DNA

4. Apa yang dimaksud dengan second messenger, ada berapa second messenger pada tanaman dan bedakan cara kerja masing-masing. Second messenger adalah molekul kecil yang bergerak yang berfungsi untuk melanjutkan sinyal informasi dari reseptor primer menuju mesin biokimia di dalam sel. Second messenger sering kali memperkuat sinyal awal dengan menginisiasi cascade

biokimia. Beberapa second messenger pada tumbuhan yaitu protein kinase, ion kalsium, dan turunan fosfolipid yang dijelaskan lebih lanjut sebagai berikut. a. Protein kinase Protein kinase merupakan protein yang mengaktivasi prptein lain dengan mengkatalis kemampuan fosforilasinya. Aksi protein kinase diseimbangkan oleh aksi enzim fosfat yang mengdeaktivasi protein dengan menghilangkan gugus fosfat. Protein kinase mampu memperkuat sinyal lemah karena satu buah protein kinase mampu memfosforilasi ribuan protein target. Protein kinase sering kali berkerja dalam rangkaian yang kemudian mempentuk protein kinase cascade b. Fosfolipid Second messenger dalam hal ini diaktivasi oleh aktivitas enzim fosfolipase yang menghidrolisis fosfolipid. Produk dari aktivitas fosfolipase, termasuk asam lemak bebas, terlibat dalam rantai sinyal lebih lanjut. Sebagai contoh pada sistem inositol trifosfat (IP3). Pada sistem ini, kompleks sinyal reseptor mengaktivasi PLC, yang kemungkinan melibatkan protein G. PLC mengkatalis pelepasan IP 3 dan diasilgliserol (DAG) dari membran PIP2. IP3 dan DAG merupakan second messenger. IP3 berdifusi menuju sitoplasma kemudian mengaktivasi channel kalsium dan menstimulai pelepasan kalsium dari tempat penyimpanan intraseluser (vakuola). DAG tersimpan dalam membran yang kemudian terfosforilasi menjadi fosfatidil (PA). PA kemudian berdifusi menuju sitoplasma dan menregulasi ion channel atau mengaktivasi berbagai enzim. Mekanisme second messenger fosfolipid tersaji pada Gambar di bawah.

c. Ion kalsium Peran ion kalsium sebagai second messenger berkaitan erat dengan perubahan konsentranya di dalam sel. Agar dapat berperan sebagai second messenger yang efektif, konsentrasi ion kalsium di sitosol harus dalam keadaan rendah dan dibahwa kontrol metabolit yang dikontrol oleh mekanisme ikatan membran (calciumdependent ATPase). Ion kalsium dalam jumlah besar disimpan di RE, mitokondria, dam vakuola. Dalam hal ini, aktivitas ATPase diasumsikan dikontrol oleh berbagai stimulus seperti cahaya dan hormon. Konsentrasi kalsium di seluruh sel diregulasi oleh channel kalsium yang terletak di membran plasma, RE, dan tonoplas (membran vakuola). Sebagai akibat oleh adanya stimulus, dapat memengaruhi channel kalsium untuk membuka dan menutup. Ketika membuka maka ion kalsium (yang awalnya disimpan dalam RE, mitokondria, dan vakuola) akan keluar menuju

ke sitosol. Keluanya ion tersebut akan direspon oleh calmodulin (reseptor ion kalsium). Kompleks ion kalsium – calmodulin ketika berikatan dengan enzim dapat mengaktivasi enzim tersebut, begitu pula sebaliknya jika terlepas maka akan kembali menginaktifkan enzim tersebut. Mekanisme kerja ion kalsium sebagai second messenger tersaji pada Gambar di bawah.

5. Berdasarkan gambar diatas jelaskan jalur signalling-auksin untuk pemanjangan sel tumbuhan Gambar A. Menjelaskan peran auksin dalam proses perluasan sel melalui acid-growthhypothesis (1) Polimer dinding sel berhubungan dengan xyloglikan memiliki kemampuan sel untuk melebar yang terbatas. Auxin mengaktifkan pompa ion untuk mengeluarkan H+ dari

sitoplasma ke ruang dinding sel sehingga meningkatakna pH ruang dinding sel. Kondisi asam pada ruang dinding sel menyebabkan peningkatan aktivitas enzim yang mengendurkan dinding sel misalnya extensins yang mengendurkan ikata loadbearing. (2) Tekanan turgor berperan dalam menyebabkan polimer bergeser (3) Sehingga sel dapat menjadi lebih luas Gambar B. Menjelaskan peran auksin dalam proses rantai transduksi signal yang menggunakan auksin dalam mengaktivasi ATPase (1) ABP1 (auxin binding protein) merupakan reseptor auksin (IAA) yang terletak pada retikulum endoplasma dan sedikit pada membran (saat di membran APB1 berlekatan dengan protein docking) (2) Saat IAA berlekatan dengan kompleks ABP1-protein docking, kemudian PLA2 (fosfolipase) akan diaktivasi sehingga dapat mengkatalis fosfolipase menjadi asam lemak dan lisofosfolipid (3) lisofosfolipid akan mengaktifkan PK (protein kinase) yang akan berperan dalam aktivasi ATPase dengan mengkatalis fosforilasi ATP ADP + P sehingga proton H+ dapat masuk ke ruang dinding sel sehingga ruang dinding sel dapat menjadi lebih asam. 6. Jelaskan bagaimana pertumbuhan aksilar dihambat dengan adanya dominansi apical Dominansi apikal adalah pengontrolan perkembangan tunas. Dimana saat tunas apikal tumbuh akan menghambat perkembangan tunas aksilar. Pertumbuhan tunas apikal dapat menggiatkan pengaruh penekanan pembelahan dan pertumbuhan sel pada tunas aksilar karena adanya hormon peran dari auksin. Konsentrasi auksin optimum yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tunas aksilar lebih rendah dibandingkan untuk pemanjangan batang (pertumbuhan tunas apikal). Aliran pergerakan keluar auksin dari ujung batang menuju bagian bawah tanaman mengatur keberadaan inhibitor auksin pada tunas aksilar sehingga pertumbuan tunas terhenti. 7. Pada tumbuhan hormone auksin berada dalam 2 fase, bebas dan terkonjugasi. Dalam biji kebanyakan auksin dalam bentuk terkonjugasi, dapatkah anda menjelaskan keuntungan secara fisiologi sehubungan dengan kondisi tersebut Pada biji IAA akan terkonjugasi gula dalam bentuk glikosil ester yang terbentuk melalui esterifikasi antara glukosa / molekul inositol dengan kelompok asam pada side chain. IAA-glycosyl terkonjugasi tersebar bebas dalam kondisi belum aktif, secara biologis akan aktif saat di ekstraksi pelarut, hidrolisis alkalin, atau hidrolisis enzim secara in vivo. Pada biji ditemukan IAA ditemukan dalam keadaan terkonjugasi menjadi menguntungkan karena saat tidak terkonjugasi senyawa ini tidak stabil dan mudah tedegradasi misalkan oleh sinar UV, radiasi ion, dan senyawa asam. Selain itu IAA terkonjugasi akan menjadi sumber hormon yang aktif dalam perkembangan embrio saat beberapa hari pertama masa perkecambahan. 8. Jelaskan peran hormone dalam menginduksi proses perkecambahan biji sitokinin adalah hormon pertama yang jumlahnya tinggi saat awal perkembangan embrio. Saat sitokinin menurun konsentrasinya, IAA dan GA akan meningkat sehingga embrio masuk kedalam tahap pertumbuhan dan perkembangan sel. Pada awal tahap perkembangan embrio ini ditemukan sedikit atau tidak sama sekali ABA. ABA akan meningkat pada saat tahap maturasi saat berat kering dan volume biji maksimal serta kembali ke kondisi biji yang kering. Tahap maturasi embrio ditandai dengan penghentian

pertumbuhan embrio, akumulasi nutrisi yang disediakan endosperma, dan perkembangan toleransi terhadap kondisi yang kering . a. Auksin (IAA yang terkonjugasi) akan terhidrolisis kemudian berperan sebagai sumber hormon yang aktif dalam perkembangan embrio saat beberapa hari pertama masa perkecambahan. b. Giberelin (GA) akan bergerak dari embrio menuju aleuron untuk menginduksi sintesis α-amilase dan protease, protease akan mengaktivasi β-amilase sehingga α-amilase dan β-amilase secara bersama-sama akan bekerja dengan menghidrolisis pati menjadi glukosa untuk menyediakan nutrisi bagi perkembangan embrio.

c. Sitokinin berperan dalam menstimulasi pembelahan sel secara bersama-sama dengan auksin dan faktor pembelahan sel yang akan diubah menjadi kinetin. Sehingga keberadaan kinetin, sitokinin, dan auksin akan menginduksi terjadinya pembelajan sel. d. ABA berperan dalam proses maturasi biji selain itu juga berperan dalam mengode protein yang berhubungan dengan toleransi terhadap kondisi kering. 9. Auksin, giberelin, dan brasicosteroid ketiganya berpengaruh dalam proses pemanjangan sel, jelaskan prbedaan respon batang terhadap ketiga hormone tersebut! a. Auksin Auksin berperan dalam proses elongasi segmen batang pada daerah meristem. Batang merespon konsentrasi auksin dengan peningkatan pertumbuhan sampai dengan batas konsentrasi optimum. Apabila konsentrasi auksin melewati batas optimum suatu tanaman, maka pertumbuhan batang akan menurun. Selanjutnya, apabila konsentrasi auksin terus meningkat, maka akan menjadi inhibitor pertumbuhan batang. Selain itu, respon batang terhadap hormon auksin juga dapat dijelaskan melalui mekanisme dominansi apikal sebagaimana yang tersaji pada Gambar di bawah.

b. Giberilin Giberilin menyebabkan hiper elongasi pada jaringan batang tanaman roset. Tidak seperti auksin, giberilin justru cenderung menstimulasi pemanjangan pada seluruh bagian tumbuhan daripada pada jaringan yang terpotong. Selain itu, kalau auksin cenderung pada pertumbuhan pada bagian ujung batang, giberilin justru menstimulasi pertumbuhan batang pada bagian internodus sebagaimana tersaji pada Gambar di bawah.

c. Brasicosteroid Brasicosteroid merupakan hormon yang menyebabkan peningkatan tingkat batang dan pemanjangan tabung polen. 10. Fakta apa yang menunjukkan bahwa ABA disintesis dalam sel mesofil daun dalam jaringan vaskuler? Beberapa fakta yang menunjukkan bahwa ABA disintesis di sel mesofil yaitu: a. ABA disintesis dari prekursor karotenoid (β-carotene) yang terdapat di dalam kloroplas sehingga memunculkan istilah indirect synthesis sebagaima yang tersaji pada Gambar di bawah.

b. ABA disimpan di kloroplas. Lebih lanjut dijelaskan bahwa pada PH rendah, ABA ditemukan dalam bentuk yang terprotonisasi (ABAH) yang secara bebas melekat pada hampir semua membran sel. Pada sel mesofil yang aktif berfotosintesis, pH sitosol akan lebih asam sebaliknua pH stroma menjadi lebih basa. Selanjutnya, ABAH akan berdifusi secara cepat dri sitosol ke stroma kloroplas dan akan terdisosiasi dan terjebak di kloroplas. Simpanan ini kemudian akan terlepas ketika fotosintesis berhenti dan pH stroma menurun. c. ABA memiliki mobilitas tinggi dan dapat dengan cepat bergerak dari daun menuju ke jaringan sink. Hal ini membuktikan bahwa ABA disintesis di dalam jaringan vaskuler. 11. Tunjukkan peran hormon ABA sebagai inhibitor dalam proses perkembangan dan pertumbuhan tanaman Perkecambahan merupakan fase penting dalam pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Pada fase perkecambahan, ABA justru muncul pada tahap menjelang pematangan embrio. Hal ini berbeda dengan sitokinin, GA, dan IAA yang justru muncul pada fase awal perkembangan embrio. Kejadian tersebut berkaitan dengan pematangan embrio yang ditandai dengan penghentian pertumbuhan, pengakumulaian cadangan nutrien pada endosperm, dan penumbuhan ketahanan pada kondisi kering. Dalam hal peran ABA pada fase pematangan embrio, ABA akan menghambat (inhibisi) terjadinya perkecambahan prematur (vivipari). Hal ini bertujuan agar tumbuhan yang dihasilkan melalui biji merupakan tumbuhan yang bagus (dengan asumsi bahwa tumbuhan tidak akan tumbuh dengan baik apabila embrio tidak memasuki fase dormansi). Mekanisme yang dilakukan oleh ABA yaitu dengan cara menghambat inhibitor karotenoid (fluridon) dengan cara memberikan ABA secara eksogen. Penjelasan ini didukung oleh hasil penelitian bahwa perkecambahan prematur akan terjadi apabila konsentrasi ABA 3 -4 myu-gram per gram berat basah biji. 12. Bandingkan sistem reseptor yang berlawanan untuk ABA, etilen, dan brasicosteroid

Perbedaan sistem reseptor ABA, etilen, dan brasicosteroid yaitu sebagai berikut. a. ABA

b. Etilen

c. Brasicosteroid