NOTA BIOLOGI TINGKATAN 5 BAB 5

Ringkasan Komprehensif (Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 5: Gerak Balas Dalam Tumbuhan)

Tumbuhan, sama seperti organisma hidup lain, menunjukkan gerak balas terhadap rangsangan persekitaran untuk memastikan kemandirian spesiesnya. Gerak balas ini, yang lazimnya merupakan gerak balas pertumbuhan, boleh dikategorikan kepada dua jenis utama: gerak balas tropisme dan gerak balas nasti. Kesemua gerak balas ini dikawal atur oleh bahan kimia yang dikenali sebagai fitohormon atau hormon tumbuhan.

Jenis Gerak Balas Tumbuhan

1. Gerak Balas Tropisme: Ini ialah gerak balas pertumbuhan bahagian tertentu tumbuhan (seperti pucuk dan akar) yang arahnya ditentukan oleh arah rangsangan. Gerak balas ini bersifat kekal, perlahan, dan dipengaruhi oleh hormon.

    ◦ Fototropisme: Gerak balas terhadap cahaya. Pucuk menunjukkan fototropisme positif (tumbuh ke arah cahaya).

    ◦ Geotropisme: Gerak balas terhadap graviti. Akar menunjukkan geotropisme positif (tumbuh ke bawah), manakala pucuk menunjukkan geotropisme negatif (tumbuh ke atas).

    ◦ Hidrotropisme: Gerak balas terhadap air. Akar menunjukkan hidrotropisme positif.

    ◦ Kemotropisme: Gerak balas terhadap bahan kimia. Akar tumbuh ke arah garam mineral (positif) dan menjauhi racun (negatif).

    ◦ Tigmotropisme: Gerak balas terhadap sentuhan. Sulur paut melilit objek untuk sokongan.

2. Gerak Balas Nasti: Ini ialah gerak balas yang arahnya tidak bergantung pada arah rangsangan. Gerak balas ini lebih cepat dan jelas berbanding tropisme.

    ◦ Fotonasti: Gerak balas terhadap keamatan cahaya. Contohnya, bunga ros Jepun kembang pada waktu siang dan menguncup pada waktu malam.

    ◦ Seismonasti: Gerak balas terhadap rangsangan mekanikal seperti sentuhan atau kejutan. Contohnya, daun pokok semalu (Mimosa pudica) menguncup apabila disentuh.

    ◦ Niktinasti: Gerak balas ritma sirkadian terhadap kegelapan. Contohnya, daun pokok kekacang seperti petai belalang menguncup pada waktu malam.

    ◦ Termonasti: Gerak balas terhadap perubahan suhu. Contohnya, bunga tulip kembang apabila suhu meningkat.

    ◦ Tigmonasti: Gerak balas terhadap getaran, seperti yang ditunjukkan oleh tumbuhan karnivor Perangkap Lalat Venus yang menutup daunnya untuk memerangkap serangga.

Fitohormon dan Fungsinya

Fitohormon ialah bahan kimia yang menyelaras gerak balas tumbuhan walaupun pada kepekatan yang sangat rendah.

• Auksin: Mengawal fototropisme dan geotropisme dengan merangsang pemanjangan sel. Kepekatan auksin yang tinggi merangsang pemanjangan sel pucuk tetapi merencat pemanjangan sel akar. Ia juga menggalakkan kedominan apeks dan perkembangan akar adventitius.

• Giberelin: Merangsang pembahagian dan pemanjangan sel batang, serta perkembangan daun, bunga, buah, dan percambahan biji benih.

• Sitokinin: Merangsang pembahagian sel (dengan kehadiran auksin), menggalakkan pertumbuhan tunas sisi, dan melambatkan penuaan daun.

• Asid Absisik (ABA): Berfungsi sebagai perencat pertumbuhan, menggalakkan kedormanan biji benih, pengguguran buah matang, dan penutupan stoma semasa musim kemarau.

• Etilena: Hormon berbentuk gas yang merangsang pemasakan buah, penuaan tumbuhan, serta pengguguran daun dan buah.

Aplikasi Fitohormon dalam Pertanian

Fitohormon sintetik dan semula jadi digunakan secara meluas dalam pertanian untuk meningkatkan kualiti dan kuantiti hasil tanaman.

• Auksin digunakan sebagai racun rumpai, untuk menghasilkan buah tanpa biji (partenokarpi), dan merangsang pengakaran keratan batang.

• Giberelin digunakan untuk merawat tumbuhan kerdil dan menghasilkan buah anggur yang lebih besar.

• Sitokinin penting dalam teknik kultur tisu untuk merangsang pembahagian sel dan pembentukan organ.

• Etilena digunakan secara komersial untuk mempercepat dan menyeragamkan pemasakan buah serta merangsang pembungaan serentak.

Soalan KBAT dan Jawapan

Soalan 1: Gambar foto 5.1 menunjukkan akar pokok yang besar tumbuh di atas struktur kuil purba. Berdasarkan pengetahuan anda tentang geotropisme dan hidrotropisme, terangkan bagaimana gerak balas ini boleh menyebabkan kerosakan pada struktur binaan dan cadangkan satu cara menggunakan fitohormon untuk mengawal pertumbuhan akar berhampiran asas bangunan.

Jawapan: Akar tumbuhan menunjukkan geotropisme positif (tumbuh ke bawah mengikut tarikan graviti) dan hidrotropisme positif (tumbuh ke arah sumber air). Apabila pokok tumbuh berhampiran bangunan, akarnya akan tumbuh ke bawah dan ke arah kelembapan di bawah asas bangunan. Pertumbuhan dan pembesaran akar ini akan mengenakan tekanan yang kuat pada asas, menyebabkan keretakan dan kerosakan struktur dari masa ke semasa. Untuk mengawalnya, fitohormon perencat seperti asid absisik atau auksin pada kepekatan yang sangat tinggi boleh disuntik ke dalam tanah di sekeliling asas bangunan. Kepekatan auksin yang tinggi akan merencatkan pemanjangan sel akar, manakala asid absisik akan merencatkan pertumbuhan keseluruhan, sekali gus menghalang akar daripada mendekati dan merosakkan struktur.

Soalan 2: Seorang petani mendapati tanamannya menghasilkan buah yang sedikit walaupun pokoknya subur. Beliau diberitahu bahawa penggunaan auksin boleh membantu. Namun, rakannya mencadangkan penggunaan sitokinin. Wajarkan kombinasi penggunaan kedua-dua fitohormon ini dalam teknik kultur tisu untuk menghasilkan lebih banyak anak pokok berkualiti tinggi daripada satu induk.

Jawapan: Auksin merangsang perkembangan kedominan apeks, yang bermaksud ia merencatkan pertumbuhan tunas sisi. Sitokinin pula merangsang pertumbuhan tunas sisi dan merencatkan kedominan apeks. Dalam teknik kultur tisu, nisbah auksin kepada sitokinin adalah kritikal. Dengan memanipulasi nisbah ini, kita boleh mengawal pembentukan organ. Untuk menghasilkan banyak pucuk baharu (tunas sisi), medium kultur perlu mempunyai kepekatan sitokinin yang lebih tinggi berbanding auksin. Ini akan mengatasi kedominan apeks dan merangsang pembahagian sel untuk membentuk banyak tunas. Setelah pucuk-pucuk ini terbentuk, ia boleh dipisahkan dan dipindahkan ke medium baharu dengan kepekatan auksin yang lebih tinggi untuk merangsang pembentukan akar, seterusnya menghasilkan banyak anak pokok yang lengkap.

Soalan 3: Etilena ialah gas yang merangsang pemasakan buah. Pengeksport pisang sering memetik buah ketika masih hijau. Terangkan bagaimana fitohormon boleh digunakan untuk memastikan pisang ini sampai kepada pengguna di negara lain dalam keadaan masak sempurna dan tidak rosak.

Jawapan: Strategi ini melibatkan dua fasa kawalan fitohormon. Fasa 1 (Pengangkutan): Untuk melambatkan pemasakan semasa eksport, kepekatan gas etilena di sekeliling pisang perlu dikurangkan. Ini boleh dicapai dengan menyimpan pisang dalam bekas yang mempunyai pengudaraan yang baik atau menggunakan penyerap etilena. Suhu juga diturunkan kerana ia melambatkan proses respirasi dan penghasilan etilena. Fasa 2 (Pemasakan di destinasi): Apabila pisang tiba di pusat pengedaran di negara destinasi, proses pemasakan dirangsang secara terkawal. Pisang hijau akan diletakkan di dalam bilik khas dan didedahkan kepada gas etilena pada kepekatan terkawal. Ini akan merangsang proses pemasakan secara serentak dan seragam, memastikan buah mencapai tahap kemanisan dan kelembutan yang dikehendaki sebelum dihantar ke kedai-kedai untuk dijual kepada pengguna.

Soalan 4: Tumbuhan karnivor seperti Perangkap Lalat Venus menunjukkan gerak balas tigmonasti, iaitu daunnya tertutup apabila serangga menyentuh rerambut sensitifnya. Bandingkan mekanisme dan kepentingan gerak balas ini dengan gerak balas seismonasti pada pokok semalu.

Jawapan: Kedua-dua tigmonasti pada Perangkap Lalat Venus dan seismonasti pada pokok semalu adalah gerak balas terhadap rangsangan mekanikal (sentuhan). Walau bagaimanapun, kepentingan dan mekanismenya berbeza. Kepentingan: Tigmonasti Perangkap Lalat Venus adalah mekanisme untuk menangkap mangsa (serangga) bagi mendapatkan nutrien, terutamanya nitrogen, yang kurang dalam habitatnya. Seismonasti pokok semalu pula adalah mekanisme pertahanan diri; daun yang menguncup menjadikannya kelihatan layu dan tidak menarik kepada haiwan herbivor. Mekanisme: Walaupun kedua-duanya melibatkan perubahan tekanan kesegahan sel, pencetusnya berbeza. Pada Perangkap Lalat Venus, daun hanya akan tertutup jika rerambut sensitif disentuh beberapa kali dalam tempoh yang singkat, menandakan kehadiran mangsa yang bergerak. Pada pokok semalu, sentuhan tunggal sudah cukup untuk mencetuskan gerak balas menguncup pada daun. Ini menunjukkan Perangkap Lalat Venus mempunyai mekanisme yang lebih kompleks untuk membezakan antara rangsangan yang tidak disengajakan dengan mangsa sebenar.

Soalan 5: Seorang pekebun ingin menanam pokok anggur yang menghasilkan buah lebih besar dan tanpa biji. Jelaskan bagaimana hormon giberelin dan auksin boleh digunakan secara bersepadu untuk mencapai kedua-dua matlamat ini.

Jawapan: Untuk mencapai kedua-dua matlamat ini, giberelin dan auksin boleh digunakan pada peringkat yang berbeza. Untuk buah tanpa biji: Auksin boleh digunakan untuk merangsang partenokarpi. Bunga anggur disembur dengan larutan auksin sebelum proses pendebungaan berlaku. Auksin akan merangsang ovari untuk berkembang menjadi buah tanpa memerlukan persenyawaan, oleh itu buah yang terhasil tidak akan mempunyai biji. Untuk buah yang lebih besar: Selepas pembentukan buah bermula, giberelin disembur pada gugusan buah. Giberelin berfungsi untuk merangsang pemanjangan sel. Ini akan menyebabkan buah anggur berkembang menjadi lebih besar dan tangkai buah menjadi lebih panjang, menghasilkan gugusan yang kurang padat dan lebih menarik secara komersial. Dengan menggunakan kedua-dua hormon ini secara strategik, pekebun dapat menghasilkan buah anggur tanpa biji yang bersaiz besar.