Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 2: Struktur dan Fungsi Daun
NOTA INTERAKTIF
Biologi Tingkatan 5
Bab 2: Struktur dan Fungsi Daun
Nota Interaktif
Struktur Luar & Dalaman Daun
Terokai lapisan mikroskopik yang menjadikan daun sebagai kilang makanan utama tumbuhan.
Keratan Rentas Daun
* Lalukan tetikus (hover) pada lapisan untuk membaca fungsi.
Struktur Luar Daun
-
Lamina
Bahagian daun yang leper, nipis, rata dan luas. Bentuk ini menyediakan luas permukaan yang besar untuk menyerap cahaya matahari dan gas karbon dioksida maksimum.
-
Petiol
Tangkai daun yang menyambungkan lamina pada batang. Ia mengunjur ke dalam lamina membentuk jaringan urat daun untuk menyokong lamina.
Organ Utama Pertukaran Gas
Pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida berlaku melalui liang stoma yang dikawal oleh sel pengawal.
Stoma Terbuka
Mekanisme Pembukaan Stoma
- Kehadiran cahaya memicu fotosintesis di dalam kloroplas sel pengawal.
- Glukosa terhasil dan ion Kalium (K+) dipam masuk ke dalam sel pengawal.
- Keupayaan air di dalam sel pengawal menurun (menjadi hipertonik).
- Air dari sel epidermis meresap masuk ke dalam sel pengawal secara osmosis.
- Sel pengawal menjadi segah dan melengkung ke luar (dinding dalam yang tebal kurang kenyal). Liang stoma terbuka.
Mekanisme Penutupan Stoma
- Pada waktu malam, tiada fotosintesis berlaku.
- Kepekatan sukrosa menurun dan ion Kalium (K+) meresap keluar dari sel pengawal.
- Keupayaan air di dalam sel pengawal meningkat (menjadi hipotonik).
- Air meresap keluar dari sel pengawal ke sel epidermis bersebelahan secara osmosis.
- Sel pengawal menjadi flasid (layu) dan kehilangan bentuk melengkung. Liang stoma tertutup.
Organ Utama Transpirasi
Transpirasi: Proses kehilangan air dalam bentuk wap air ke persekitaran melalui stoma.
Transpirasi penting untuk menghasilkan daya tarikan transpirasi (menarik air dari akar ke daun), memberikan kesan penyejukan pada tumbuhan, dan mengangkut ion mineral.
Faktor Persekitaran yang Mempengaruhi Kadar Transpirasi
(Lalukan tetikus / sentuh kad untuk melihat jawapan)
Suhu Persekitaran
Suhu Meningkat ⬆️
Kadar transpirasi meningkat. Tenaga kinetik molekul air bertambah, mempercepatkan penyejatan air dari mesofil berspan.
Keamatan Cahaya
Cahaya Meningkat ⬆️
Kadar transpirasi meningkat. Cahaya merangsang stoma terbuka luas untuk fotosintesis, membenarkan lebih banyak wap air terbebas.
Pergerakan Udara
Angin Laju ⬆️
Kadar transpirasi meningkat. Angin meniup wap air di luar stoma, mengekalkan kecerunan kepekatan wap air yang curam.
Kelembapan Relatif
Kelembapan Udara ⬆️
Kadar transpirasi MENURUN. Udara tepu dengan wap air, mengurangkan kecerunan resapan wap air dari daun ke udara luar.
Organ Utama Fotosintesis
Fotosintesis berlaku di dalam Kloroplas yang mempunyai pigmen klorofil.
Struktur Kloroplas
Tilakoid
Kantung nipis berbentuk cakera. Mengandungi klorofil. Tapak untuk tindak balas bersandarkan cahaya.
Granum
Timbunan cakera tilakoid yang disusun berlapis-lapis untuk meningkatkan luas permukaan pemerangkapan cahaya.
Stroma
Bendalir tidak berwarna di sekeliling granum. Tapak untuk tindak balas tidak bersandarkan cahaya (Kitar Calvin).
Tindak Balas Bersandarkan Cahaya
- Tenaga cahaya diserap oleh klorofil dan menguja elektron ke aras tenaga lebih tinggi.
- Fotolisis Air: Molekul air pecah kepada ion Hidrogen (H+) dan ion Hidroksida (OH-) akibat tenaga cahaya.
- Elektron dari klorofil digunakan untuk membentuk ATP.
- Ion Hidroksida melepaskan elektron membentuk gas oksigen (O2) & air.
- Ion Hidrogen (H+) bergabung dengan NADP+ membentuk NADPH.
Tindak Balas Tidak Bersandarkan Cahaya
- Tidak memerlukan tenaga cahaya secara langsung (Kitar Calvin).
- Gas karbon dioksida (CO2) diikat pada sebatian organik 5-karbon (RuBP).
- NADPH dan ATP dari tindak balas cahaya digunakan untuk menurunkan CO2 menjadi monomer glukosa.
- Monomer glukosa kemudiannya terkondensasi membentuk molekul kanji untuk disimpan di dalam stroma kloroplas.
Titik Pampasan (Compensation Point)
Keadaan di mana Kadar Fotosintesis = Kadar Respirasi Sel
Apa yang berlaku pada titik ini?
-
Keseimbangan Gas
Semua karbon dioksida yang dibebaskan semasa respirasi digunakan semula untuk fotosintesis. Semua oksigen yang dihasilkan fotosintesis digunakan untuk respirasi.
-
Pertukaran Gas Bersih = Sifar
Tiada oksigen dibebaskan ke persekitaran dan tiada karbon dioksida diserap dari persekitaran.
-
Kesan Jangka Panjang
Jika keamatan cahaya kekal pada titik pampasan (kadar tidak meningkat), kadar penghasilan glukosa hanyalah cukup untuk respirasi sendiri. Tumbuhan tidak akan membesar (tiada jisim kering bertambah).
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Berkas Vaskular | Terdiri daripada tisu xilem dan floem yang berfungsi dalam pengangkutan air, garam mineral, dan bahan organik hasil fotosintesis. |
| Epidermis Atas & Bawah | Lapisan sel lut sinar yang melapisi permukaan atas dan bawah daun, membenarkan cahaya menembusinya. Epidermis bawah mempunyai stoma. |
| Floem | Tisu dalam berkas vaskular yang mengangkut bahan organik (sukrosa) hasil fotosintesis dari daun ke bahagian lain tumbuhan. |
| Fotolisis | Proses penguraian molekul air kepada ion hidrogen (H+) dan ion hidroksida (OH-) dengan kehadiran tenaga cahaya dan klorofil semasa tindak balas bersandarkan cahaya. |
| Fotosintesis | Proses di mana tumbuhan menghasilkan makanan sendiri (glukosa) menggunakan tenaga cahaya, karbon dioksida, dan air. |
| Granum | Timbunan cakera tilakoid yang tersusun membentuk lapisan di dalam kloroplas, berfungsi untuk meningkatkan luas permukaan bagi fotosintesis. |
| Karotenoid | Pigmen berwarna kuning, jingga atau merah yang menyerap tenaga cahaya (terutamanya cahaya biru) untuk fotosintesis dan memindahkannya kepada klorofil. |
| Klorofil | Pigmen hijau di dalam kloroplas yang menyerap tenaga cahaya (terutamanya cahaya merah dan biru) untuk memulakan proses fotosintesis. |
| Kloroplas | Organel di dalam sel tumbuhan yang menjadi tapak fotosintesis, mengandungi klorofil, tilakoid, granum, dan stroma. |
| Kromatografi | Teknik yang digunakan untuk memisahkan komponen-komponen sesuatu campuran (seperti pigmen daun) berdasarkan perbezaan keterlarutan di dalam pelarut tertentu. |
| Kutikel | Lapisan berlilin, kalis air, dan lut sinar yang melapisi epidermis daun untuk mengurangkan kehilangan air dan membenarkan cahaya melaluinya. |
| Lamina | Bahagian daun yang leper, nipis, dan rata untuk memaksimumkan pendedahan kepada cahaya matahari dan memudahkan pertukaran gas. |
| Mesofil Berspan | Lapisan sel berbentuk tidak sekata dan tersusun longgar dengan banyak ruang udara untuk memudahkan peresapan gas di dalam daun. |
| Mesofil Palisad | Lapisan sel yang tersusun tegak dan padat di bawah epidermis atas. Ia kaya dengan kloroplas dan merupakan tapak utama fotosintesis. |
| Petiol | Tangkai daun yang menyambungkan lamina pada batang tumbuhan. |
| Sel Pengawal | Sepasang sel yang mengapit liang stoma dan mengawal atur pembukaan serta penutupan stoma dengan menukar bentuknya. |
| Stoma | Liang pada permukaan epidermis daun (terutamanya epidermis bawah) yang membenarkan pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida serta kehilangan wap air. |
| Stroma | Bendalir tidak berwarna yang mengelilingi granum di dalam kloroplas. Ia merupakan tapak bagi tindak balas tidak bersandarkan cahaya. |
| Tilakoid | Kantung berbentuk cakera di dalam kloroplas yang mengandungi klorofil. Membran tilakoid adalah tapak bagi tindak balas bersandarkan cahaya. |
| Tindak Balas Bersandarkan Cahaya | Peringkat pertama fotosintesis yang berlaku di tilakoid. Ia menggunakan tenaga cahaya dan air untuk menghasilkan ATP, NADPH, dan oksigen. |
| Tindak Balas Tidak Bersandarkan Cahaya | Peringkat kedua fotosintesis yang berlaku di stroma. Ia menggunakan ATP, NADPH, dan karbon dioksida untuk menghasilkan glukosa. |
| Titik Pampasan | Aras keamatan cahaya di mana kadar fotosintesis sama dengan kadar respirasi. Tiada keuntungan atau kerugian bersih dalam penghasilan glukosa pada titik ini. |
| Transpirasi | Proses kehilangan air dalam bentuk wap air secara sejatan daripada tumbuhan ke atmosfera, terutamanya melalui stoma. |
| Xilem | Tisu dalam berkas vaskular yang mengangkut air dan garam mineral dari akar ke daun, serta memberikan sokongan mekanikal. |
Koleksi Latihan
| LATIHAN | SKEMA |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)
1. Soalan: Taburan stoma didapati lebih padat di permukaan bawah daun (epidermis bawah) berbanding permukaan atas. Wajarkan bagaimana penyesuaian ini membantu tumbuhan untuk kemandirian dalam persekitaran darat.
Jawapan: Penyesuaian ini adalah penting untuk mengurangkan kehilangan air melalui transpirasi. Permukaan atas daun terdedah secara langsung kepada cahaya matahari dan haba, yang akan meningkatkan kadar penyejatan air. Dengan meletakkan kebanyakan stoma di bahagian bawah yang lebih sejuk dan kurang terdedah, tumbuhan dapat meminimumkan kehilangan air sambil masih membenarkan pertukaran gas karbon dioksida dan oksigen yang cekap untuk fotosintesis dan respirasi. Ini merupakan satu strategi keseimbangan antara keperluan untuk fotosintesis dan pemuliharaan air.
2. Soalan: Seorang petani menanam sayur-sayuran di dalam sebuah rumah hijau. Beliau mendapati bahawa dengan menggunakan cahaya berwarna ungu atau merah, kadar pertumbuhan tanamannya meningkat berbanding menggunakan cahaya hijau. Terangkan fenomena ini berdasarkan pengetahuan anda tentang pigmen fotosintesis.
Jawapan: Fenomena ini berlaku kerana pigmen fotosintesis, terutamanya klorofil a dan klorofil b, menyerap cahaya dengan paling berkesan dalam spektrum biru-ungu dan merah. Cahaya hijau pula kebanyakannya dipantulkan dan tidak diserap, sebab itulah daun kelihatan berwarna hijau. Apabila petani menggunakan cahaya merah, tenaga cahaya yang diserap oleh klorofil adalah maksimum, yang memacu kadar tindak balas bersandarkan cahaya pada tahap optimum. Ini seterusnya meningkatkan kadar fotosintesis keseluruhan dan penghasilan glukosa, lalu mempercepatkan pertumbuhan tanaman.
3. Soalan: Pada musim tengkujuh, kelembapan relatif udara adalah sangat tinggi, menyebabkan kadar transpirasi tumbuhan menurun dengan mendadak. Ramalkan kesan jangka panjang keadaan ini terhadap kesihatan dan pertumbuhan tumbuhan tersebut.
Jawapan: Kadar transpirasi yang rendah untuk jangka masa yang panjang akan menjejaskan kesihatan tumbuhan. Transpirasi menghasilkan daya tarikan yang penting untuk menggerakkan air dan garam mineral terlarut dari akar ke seluruh bahagian tumbuhan, terutamanya daun. Apabila transpirasi berkurangan, pengangkutan mineral penting seperti nitrat, fosfat, dan kalium akan menjadi perlahan. Kekurangan mineral ini akan membantutkan pertumbuhan, menyebabkan daun menjadi kuning, dan mengurangkan keupayaan tumbuhan untuk menjalankan proses-proses metabolik penting, termasuk sintesis protein dan klorofil.
4. Soalan: Andaikan sejenis tumbuhan hidup secara berterusan pada titik pampasannya, di mana kadar fotosintesis sentiasa sama dengan kadar respirasi. Apakah yang akan berlaku kepada tumbuhan ini dalam jangka masa panjang? Jelaskan.
Jawapan: Jika tumbuhan kekal pada titik pampasannya, ia tidak akan dapat membesar atau membiak dan akhirnya mungkin akan mati. Pada titik pampasan, semua glukosa yang dihasilkan melalui fotosintesis digunakan serta-merta untuk respirasi sel. Ini bermakna tiada lebihan glukosa (untung bersih) yang boleh disimpan sebagai kanji atau digunakan untuk proses pertumbuhan (penghasilan sel-sel baru), perkembangan (penghasilan bunga, buah, dan biji benih), atau untuk membaiki tisu yang rosak. Tanpa simpanan tenaga, tumbuhan itu tidak mempunyai sumber untuk bertahan dalam keadaan yang kurang sesuai atau untuk membiak.
5. Soalan: Pokok kaktus yang hidup di gurun mempunyai penyesuaian unik di mana stomanya hanya terbuka pada waktu malam. Hubung kaitkan penyesuaian ini dengan mekanisme tindak balas bersandarkan cahaya dan tindak balas tidak bersandarkan cahaya dalam fotosintesis.
Jawapan: Penyesuaian ini membolehkan kaktus meminimumkan kehilangan air dalam persekitaran gurun yang panas dan kering. Pada waktu malam yang sejuk, stoma terbuka untuk mengambil gas karbon dioksida. Karbon dioksida ini kemudiannya ditukarkan kepada sebatian organik dan disimpan. Pada waktu siang, stoma ditutup rapat untuk menghalang transpirasi. Walaupun stoma tertutup, tindak balas bersandarkan cahaya tetap berlaku dengan adanya cahaya matahari, menghasilkan ATP dan NADPH. Karbon dioksida yang disimpan dari malam sebelumnya kemudian dibebaskan di dalam sel dan digunakan dalam tindak balas tidak bersandarkan cahaya (yang berlaku di stroma) bersama ATP dan NADPH untuk menghasilkan glukosa. Ini memisahkan proses pengambilan gas (malam) daripada proses sintesis glukosa (siang), satu strategi yang sangat berkesan untuk kemandirian di habitat ekstrem.