Biologi notesnota, bab 3
Nutrisi dalam Tumbuhan
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Biologi Tingkatan 5 (KSSM), pageshalaman 58–73
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh mengelaskan nutrien tak organik utama tumbuhan kepada makronutrien dan mikronutrien (3.1.1)
- Saya boleh menjelaskan fungsi makronutrien dan mikronutrien serta kesan kekurangannya dalam tumbuhan (3.1.2)
- Saya boleh menerangkan larutan kultur Knop dan menjalankan eksperimen kesan nisbah nitrogen: fosforus: kalium terhadap anak benih jagung (3.1.2)
- Saya boleh menerangkan struktur luar akar dan fungsinya dalam pengambilan air dan garam mineral (3.2.1)
- Saya boleh menghuraikan penyesuaian struktur di dalam akar (epidermis, korteks, endodermis, silinder vaskular) dalam pengambilan air dan garam mineral (3.2.2)
- Saya boleh menghuraikan penyesuaian nutrisi tumbuhan parasit, epifit dan karnivor (3.3.1)
3.1Nutrien tak organik utama
Nutrisi ialah proses organisma memperoleh tenaga dan nutrien daripada makanan untuk pertumbuhan, penyelenggaraan dan pembaikan tisu yang rosak. Tumbuhan menyerap nutrien tak organik untuk menghasilkan sebatian organik seperti karbohidrat dan protein.
Nutrien dibahagikan mengikut kuantiti yang diperlukan oleh tumbuhan, bukan mengikut tahap kepentingannya (Rajah 3.2, m.s. 60).
| Kumpulan | Unsur |
|---|---|
| Makronutrien (diperlukan dalam kuantiti banyak) | Karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), fosforus (P), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), sulfur (S) |
| Mikronutrien (diperlukan dalam kuantiti sedikit) | Klorin (Cl), besi (Fe), mangan (Mn), boron (B), zink (Zn), kuprum (Cu), nikel (Ni), molibdenum (Mo) |
Karbon, hidrogen dan oksigen mudah diperoleh daripada udara, air dan tanah, dan membentuk sebahagian besar jisim kering tumbuhan, maka kekurangannya jarang berlaku. Nutrien lain diambil dalam bentuk garam mineral yang larut dalam tanah melalui pembajaan.
Kepentingan makronutrien dan kesan kekurangannya
| Makronutrien | Fungsi | Kesan kekurangan |
|---|---|---|
| Karbon, oksigen, hidrogen | Komponen kitar karbon dan kitar oksigen; komponen semua sebatian organik dan sintesis gula | Fotosintesis tidak berlaku; pertumbuhan terbantut sehingga boleh menyebabkan kematian |
| Nitrogen (N) | Memberi warna hijau melalui pembentukan klorofil; komponen utama protein, asid nukleik dan enzim | Klorosis (daun menguning), khususnya daun matang; daun sebelah bawah gugur; pertumbuhan terbantut |
| Kalium (K) | Sintesis protein dan metabolisme karbohidrat; kofaktor enzim; mengekalkan kesegahan tumbuhan | Sintesis protein terjejas; sisi daun berwarna kuning; kematian tumbuhan pramatang |
| Kalsium (Ca) | Komponen lamela tengah, dinding sel dan gentian gelendong semasa pembahagian sel | Pertumbuhan terbantut; daun terherot dan bercuping; bahagian antara urat daun menguning |
| Magnesium (Mg) | Komponen utama struktur molekul klorofil; mengaktifkan beberapa enzim; terlibat dalam metabolisme karbohidrat | Bahagian antara urat daun matang menguning; bintik merah pada permukaan daun; daun bercuping |
| Fosforus (P) | Mensintesis asid nukleik, ATP dan fosfolipid dalam membran plasma; koenzim dalam fotosintesis dan respirasi | Pertumbuhan akar tidak sihat; daun hijau tua dan pudar; bintik merah atau ungu pada daun tua |
| Sulfur (S) | Komponen beberapa asid amino, vitamin B dan beberapa jenis koenzim | Daun atau seluruh tumbuhan menjadi kuning |
Kekurangan nitrogen dan kekurangan magnesium sama-sama menguningkan daun. Pada kekurangan nitrogen, daun matang menguning dan daun sebelah bawah gugur; pada kekurangan magnesium, hanya bahagian antara urat daun matang yang menguning. Kekurangan besi pula menguningkan daun muda.
Kepentingan mikronutrien dan kesan kekurangannya
| Mikronutrien | Fungsi | Kesan kekurangan |
|---|---|---|
| Besi (ferum, Fe) | Kofaktor dalam sintesis klorofil; penting bagi pertumbuhan pokok muda | Daun muda menjadi kuning |
| Klorin (Cl) | Keseimbangan tekanan osmosis sel dan tindak balas fotosintesis | Tumbuhan layu; pertumbuhan akar lambat; hasil buah berkurangan |
| Mangan (Mn) | Mengaktifkan enzim fotosintesis; penting untuk respirasi sel dan metabolisme nitrogen | Urat hijau tua berlatarbelakangkan hijau muda; bintik perang atau kelabu antara urat daun |
| Boron (B) | Membantu akar mengambil ion kalsium dan translokasi sukrosa; metabolisme karbohidrat; percambahan debunga | Tunas terminal mati; pertumbuhan abnormal; daun tebal, bergulung dan rapuh |
| Zink (Zn) | Pembentukan daun; mensintesis auksin; kofaktor metabolisme karbohidrat | Permukaan daun berbintik dengan bahagian berklorosis; pertumbuhan terbantut |
| Kuprum (Cu) | Metabolisme nitrogen dan fotosintesis; pertumbuhan, pembiakan dan pembentukan bunga | Apeks pucuk muda mati; bintik perang pada daun terminal; tumbuhan terbantut |
| Nikel (Ni) | Komponen enzim yang menguraikan urea menjadi ammonia | Pertumbuhan terbantut; hasil tanaman berkurangan; hujung daun terbakar kerana urea terkumpul |
| Molibdenum (Mo) | Pengikatan nitrogen dan penurunan nitrat semasa sintesis protein | Klorosis antara urat daun matang; daun hijau pucat; hasil tanaman berkurangan |
Larutan kultur Knop dan eksperimen NPK
Larutan kultur digunakan untuk mengkaji kepentingan nutrien bagi pertumbuhan tumbuhan. Larutan kultur Knop mengandungi semua nutrien, termasuk unsur surih, yang diperlukan tumbuhan untuk hidup sihat. Ia disediakan oleh ahli kimia Wilhelm Knop pada tahun 1859 (Jadual 3.3, m.s. 63).
| Bahan | Jisim atau isi padu |
|---|---|
| Kalsium nitrat, Ca(NO3)2 | 0.8 g |
| Kalium nitrat, KNO3 | 0.2 g |
| Kalium dihidrogen fosfat, KH2PO4 | 0.2 g |
| Magnesium sulfat, MgSO4 | 0.2 g |
| Ferum(III) fosfat, FePO4 | surih |
| Air suling | 1000 cm3 |
ContohBerapakah jisim sebatian yang ditimbang (tanpa ferum(III) fosfat surih) untuk menyediakan 2000 cm3 larutan kultur Knop?
Bagi 1000 cm3: 0.8 + 0.2 + 0.2 + 0.2 = 1.4 g. Bagi 2000 cm3: 2 × 1.4 = 2.8 g.
Bagi 1000 cm3: 0.8 + 0.2 + 0.2 + 0.2 = 1.4 g. Bagi 2000 cm3: 2 × 1.4 = 2.8 g.
Eksperimen 3.1 mengkaji kesan nisbah nitrogen: fosforus: kalium (N:P:K) terhadap pertumbuhan anak benih jagung (Zea mays). Hipotesis: anak benih jagung mengalami pertumbuhan yang sihat dalam larutan Knop dengan nisbah N:P:K yang dikenal pasti.
| Botol kultur | Larutan | Tujuan |
|---|---|---|
| A | Larutan kultur lengkap | Menunjukkan pertumbuhan sihat |
| B | Air suling sahaja | Kawalan |
| C | Tanpa nitrogen (kalsium nitrat dan kalium nitrat diganti dengan kalsium klorida dan kalium klorida) | Kesan kekurangan nitrogen |
| D | Tanpa fosforus (kalium dihidrogen fosfat diganti dengan kalium klorida, ferum(III) fosfat dengan ferum(III) oksida) | Kesan kekurangan fosforus |
| E | Tanpa kalium (kalium nitrat diganti dengan natrium nitrat, kalium dihidrogen fosfat dengan kalsium fosfat) | Kesan kekurangan kalium |
- Pemboleh ubah dimanipulasikan: nisbah nitrogen, fosforus dan kalium. Pemboleh ubah bergerak balas: pertumbuhan anak benih jagung (warna daun, ketinggian pokok, panjang akar, kekuatan batang). Pemboleh ubah dimalarkan: isi padu larutan.
- Botol dibalut kertas hitam supaya alga hijau tidak tumbuh. Pam udara memastikan akar menerima bekalan gas oksigen. Larutan diganti dengan larutan baharu setiap minggu dan radas diletakkan di tempat yang bercahaya. Pemerhatian dibuat selepas empat minggu.
- Jangkaan keputusan (diterangkan daripada fungsi nutrien): anak benih dalam botol A paling sihat; botol C menunjukkan klorosis dan pertumbuhan terbantut; botol D menunjukkan akar tidak sihat dan daun hijau tua pudar; botol E menunjukkan sisi daun kuning. Jika keputusan sebenar sepadan, hipotesis diterima.
Sebatang pokok tumbuh dengan akar yang tidak sihat dan daun tuanya berbintik ungu. Nutrien apakah yang kurang dan mengapa akar terjejas?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Fosforus. Fosforus diperlukan untuk mensintesis asid nukleik, ATP dan fosfolipid membran plasma, maka pertumbuhan akar terjejas apabila fosforus kurang.
3.2Organ pengambilan air dan garam mineral
Akar mempunyai dua fungsi utama: memberi sokongan dan mengukuhkan kedudukan tumbuhan pada tanah, serta menyerap air dan garam mineral dari tanah lalu mengangkutnya ke batang dan daun.
Struktur luar akar
| Bahagian | Fungsi |
|---|---|
| Pangkal akar | Bahagian akar yang bersambung dengan pangkal batang tumbuhan |
| Rambut akar | Diadaptasi daripada sel epidermis akar; menambah jumlah luas permukaan akar untuk meningkatkan penyerapan air dan garam mineral |
| Jidal akar | Berada di hujung akar; melindungi akar daripada kerosakan semasa penembusan ke dalam tanah |
Struktur dalam akar
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 5 (KSSM), Rajah 3.4, m.s. 65, dan Rajah 3.5, m.s. 66.
| Bahagian | Penyesuaian dan fungsi |
|---|---|
| Epidermis | Sel disusun rapat; dinding sel nipis dan membran sel telap terhadap air; sel rambut akar tidak dilapisi kutikel supaya air boleh diserap, dan sel itu mempunyai vakuol besar untuk menyimpan air dan garam mineral, maka penyerapan air berlaku dengan cepat |
| Korteks | Terletak di bawah epidermis; kebanyakannya sel parenkima berdinding nipis yang disusun longgar, maka air bergerak mudah dan pertukaran gas berlaku |
| Endodermis | Lapisan pemisah antara korteks dengan silinder vaskular; sel disusun rapat setebal satu lapisan; penebalan suberin atau lignin membentuk jalur Casparian, maka hanya air dan garam mineral memasuki silinder vaskular, bukan gelembung udara |
| Silinder vaskular | Teras akar: xilem dan floem dikelilingi perisikel setebal satu sel. Perisikel terlibat dalam pertumbuhan sekunder dan pembentukan cabang akar. Xilem mengangkut air dan garam mineral; floem mengangkut bahan organik seperti sukrosa dan hormon tumbuhan |
Dalam akar, xilem dan floem biasanya tersusun dalam corak berbentuk bintang (Rajah 3.5). Aktiviti 3.1 meminta anda membandingkan susunan ini dalam akar jagung (monokot) dan akar limau (eudikot) di bawah mikroskop.
Mengapakah sel rambut akar tidak dilapisi kutikel?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Kutikel berlilin menghalang air. Tanpa kutikel, air dapat melalui dinding sel dan membran masuk ke dalam sel, maka penyerapan air berlaku.
3.3Kepelbagaian dalam nutrisi tumbuhan
| Jenis | Cara mendapat nutrien | Kesan kepada perumah | Contoh |
|---|---|---|---|
| Tumbuhan parasit | Hidup menumpang pada perumah; akar menyerap bahan organik, mineral dan air daripada perumah dengan menembusi batang perumah hingga ke berkas vaskular | Perumah kekurangan nutrisi, mengering dan akhirnya mati | Rafflesia sp. (bunga pakma), Cuscuta sp. (tali puteri) |
| Tumbuhan epifit | Tumbuhan hijau yang hidup pada pokok yang lebih tinggi untuk mendapat lebih banyak cahaya matahari; mensintesis makanan sendiri; akar menyerap nutrien yang terkumpul di celah-celah batang perumah; banyak mempunyai batang bengkak yang menyimpan air | Tidak mengancam perumah | Asplenium nidus (paku pakis langsuir), Bulbophyllum sp. (orkid) |
| Tumbuhan karnivor | Berfotosintesis; merembes nektar dan mempunyai kelongsong untuk memerangkap serangga; mangsa dicerna dengan jus pencernaan untuk membekalkan nitrogen kerana tanah kekurangan nitrogen | Tidak berkenaan | Nepenthes sp. (periuk kera), Dionaea muscipula (perangkap lalat Venus) |
Epifit bukan parasit. Epifit hanya menumpang pada perumah untuk cahaya dan sokongan serta membuat makanan sendiri; ia tidak mengambil makanan daripada perumah.
ContohPuan Rodiah menanam pokok orkid epifit dalam pasu berisi pecahan batu bata, pecahan arang dan sabut kelapa, bukan terus di tanah. Mengapa?
Dalam alam semula jadi, orkid hidup pada batang pokok dan akarnya mengambil nutrien di celah-celah kulit batang. Sabut kelapa menyimpan air manakala pecahan batu bata dan arang membenarkan udara dan air mengalir, maka keadaannya menyerupai habitat asal. Tanah yang padat dan becak menyukarkan akar mendapat udara.
Dalam alam semula jadi, orkid hidup pada batang pokok dan akarnya mengambil nutrien di celah-celah kulit batang. Sabut kelapa menyimpan air manakala pecahan batu bata dan arang membenarkan udara dan air mengalir, maka keadaannya menyerupai habitat asal. Tanah yang padat dan becak menyukarkan akar mendapat udara.
Mengapakah pokok periuk kera memerangkap serangga walaupun ia berfotosintesis?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Ia hidup di tanah yang kekurangan nitrogen. Serangga yang dicerna membekalkan nitrogen yang penting untuk pertumbuhan.
| Ingat | |
|---|---|
| Makro dan mikro | Ikut kuantiti: 9 makronutrien, 8 mikronutrien |
| Klorofil | Memerlukan nitrogen dan magnesium (besi untuk sintesisnya) |
| Jalur Casparian | Endodermis; air masuk, gelembung udara tidak |
| Sumber nitrogen tumbuhan karnivor | Serangga yang dicerna |