---
title: "Nutrisi Air dan Mineral Tumbuhan"
book: "Biologi Universitas — Tahun 1"
subject: biology
language: id
chapter: 23
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/23-nutrisi-air-dan-mineral-tumbuhan
---

# Bab 23 — Nutrisi Air dan Mineral Tumbuhan

Sebatang jagung pada bulan Juli menarik seliter air sehari dari tanah yang terasa kering di tangan, dan bersamanya tiga puluh miligram nitrogen, sebagai nitrat, yang diperlukannya untuk membangun pertumbuhan sehari. Ia tak memiliki pompa. Airnya masuk sebab [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) lebih kering daripada tanahnya, dalam arti yang saksama pada [Bab 7](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#ch-b1-membranes-transport); nitratnya masuk sebab [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) membelanjakan [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) untuk itu; dan keduanya harus melewati selapis tunggal [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang dindingnya tersegel [lilin](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/9-lipid#def-b1-lipids-wax) sebelum mencapai [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues). Bab ini memerikan [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sebagai [organ](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/2-organisasi-fungsional-seekor-mamalia#def-b1-mammal-organization-organ) penyerap, [potensial air](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) yang memacu air dari tanah ke [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues), unsur mineral yang diperlukan sebatang tumbuhan dan cara ia mengambilnya, hal khusus nitrogennya, serta jamur dan bakteri yang dipekerjakan sebagian besar [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) untuk melakukan sebagian pekerjaannya.

## 23.1 Akar sebagai organ penyerap

**Definisi 23.1 (Apoplas, simplas, endodermis).**

Air dan zat terlarut melintasi korteks [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) lewat dua jalur: *apoplas*, yaitu sistem sinambung [dinding sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/10-karbohidrat#prop-b1-carbohydrates-wall) dan ruang antarsel, yang lewatnya keduanya bergerak tanpa melintasi membran mana pun; dan *simplas*, yaitu [sitoplasma](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) sinambung [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang terhubung [plasmodesma](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell) ([Bab 6](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#ch-b1-eukaryotic-cell)), yang dimasuki dengan melintasi satu membran plasma. Pada batas dalam korteksnya *[endodermis](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot)* ([Bab 3](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#ch-b1-flowering-plant-organization)) menghalangi apoplasnya: sebuah pita suberin dan lignin, yaitu *pita Kaspari*, membuluh dinding radialnya, sehingga segala yang memasuki silinder pembuluhnya harus melewati membran sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [endodermis](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot). Karena itu pengangkut membrannya memutuskan apa yang mencapai [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues), lalu mencegah apa yang telah dimuatkan ke dalam [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) bocor kembali.

![Kedua jalur melintasi korteks akarnya. Jalur apoplasnya berjalan lewat dindingnya sampai pita Kaspari menghentikannya; jalur simplasnya melintasi satu membran pada epidermisnya lalu berjalan dari sel ke sel. Keduanya memusat pada membran endodermisnya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-plant-water-minerals/fig-6647d1c09646.svg)

*Kedua jalur melintasi korteks [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs). Jalur [apoplasnya](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) berjalan lewat dindingnya sampai [pita Kaspari](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) menghentikannya; jalur [simplasnya](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) melintasi satu membran pada [epidermisnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) lalu berjalan dari [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ke [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell). Keduanya memusat pada membran [endodermisnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot).*

**Proposisi 23.2 (Tekanan akar).**

[Endodermisnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot) dan [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) di dalamnya memompa ion ke dalam [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues), yang menurunkan [potensial air](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) lalu menarik air masuk secara [osmosis](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) dari korteksnya; ketika tajuknya sedikit bertranspirasi (pada malam hari, dalam udara lembap), airnya bertimbun dan getah [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) terdorong ke atas di bawah sebuah *[tekanan akar](#prop-b1-plant-water-minerals-rootpressure)* positif sebesar beberapa persepuluh megapascal — cukup untuk memaksa tetesan keluar dari ujung [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tumbuhan kecil (*gutasi*) lalu mengisi ulang pembuluh yang tersumbat udara, tetapi tidak cukup untuk mengangkat getahnya ke puncak sebatang pohon. Pada siang hari tarikan transpirasinya ([Bab 24](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/24-pertukaran-gas-dan-pengangkutan-getah-tumbuhan#ch-b1-plant-transport)) mengambil alih dan [tekanan akarnya](#prop-b1-plant-water-minerals-rootpressure) lenyap.

**Bukti.** Sebuah [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) yang dipotong dekat tanahnya mengeluarkan getah selama berjam-jam dari tunggulnya, dan sebuah manometer yang dipasang pada tunggulnya mencatat tekanan sebesar $0.1\text{ to }0.3\,\mathrm{MPa}$; keluarannya lebih kaya ion daripada larutan tanahnya, dan alirannya berhenti ketika [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) didinginkan atau diracun dengan sebuah [penghambat](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/13-enzim-dan-katalisis-biokimia#def-b1-enzymes-inhibitors) respirasi: alirannya dipacu pemuatan ion secara aktif, bukan oleh pemompaan air mana pun. ∎

## 23.2 Air: dari tanah ke xilem

**Proposisi 23.3 (Tangga potensial airnya).**

Air bergerak dari tanah ke [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) sebab [potensial airnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) ([Bab 7](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#ch-b1-membranes-transport)) turun pada tiap langkahnya:

| petak | $\Psi$ ($\mathrm{MPa}$) |
| --- | --- |
| tanah lembap | $-0.03$ sampai $-0.3$ |
| tanah pada titik layu | $-1.5$ |
| [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) korteks [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) | $-0.3$ sampai $-0.6$ |
| [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) | $-0.5$ sampai $-0.8$ |
| [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) | $-1.0$ sampai $-2.0$ |
| udara pada kelembapan nisbi $50\,\%$ | $-95$ |

Potensial tanahnya ditetapkan sebagian besarnya oleh tegangan yang dengannya pori tanahnya memegang airnya (kapilaritas); potensial [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) oleh zat terlarut dan [turgornya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell); potensial [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) oleh tegangan kolom yang bertranspirasi; potensial udaranya oleh kelembapannya, $\Psi = (RT/V_w)\ln(\text{RH})$, yang sangat besar bahkan dalam udara lembap. Langkah yang paling curam sejauh ini adalah yang terakhir, dari [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) ke udara: di situlah hampir seluruh gaya pemacunya dibelanjakan, dan itulah sebabnya tumbuhan mengendalikannya dengan [stomata](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues).

![Potensial air sepanjang jalurnya melewati sebatang jagung yang bertranspirasi pada sebuah hari musim panas. Tiap langkahnya lebih rendah daripada yang sebelumnya; turunnya ke udara luar, seratus kali lebih besar daripada semua yang lain bersama-sama, tidak digambar.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-plant-water-minerals/fig-6c18d7616278.svg)

*[Potensial air](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) sepanjang jalurnya melewati sebatang jagung yang bertranspirasi pada sebuah hari musim panas. Tiap langkahnya lebih rendah daripada yang sebelumnya; turunnya ke udara luar, seratus kali lebih besar daripada semua yang lain bersama-sama, tidak digambar.*

**Metode 23.4 (Membaca sebuah profil potensial air).**

1. Daftarkan petaknya berurutan beserta $\Psi$ -nya; air mengalir hanya dari yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, sehingga urutannya harus menurun sepanjang jalurnya atau alirannya berbalik.
2. Belahlah $\Psi$ tiap [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) menjadi $\Psi_s$ (zat terlarut, negatif) dan $\Psi_p$ ( [turgor](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell) , positif); sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) pada $\Psi = -0.4$ dengan $\Psi_s = -0.9$ memiliki $\Psi_p = +0.5$ . Air [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) memiliki $\Psi_s \approx 0$ dan $\Psi_p$ negatif: ia berada di bawah tegangan.
3. Alirannya melintasi sebuah langkah adalah beda $\Psi$ dikali konduktans hidraulik sawarnya; [endodermis](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot) dan [stomatanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) adalah kedua langkah berkonduktans rendah tempat tumbuhannya mengatur.
4. Keringkan tanahnya lalu $\Psi$ -nya turun; ketika ia mencapai potensial [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) , alirannya berhenti dan tumbuhannya layu; ketika $\Psi_p$ [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) mencapai nol, [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) terkulai. Pemulihannya menuntut tanahnya, bukan tumbuhannya, yang berubah.

**Contoh 23.5 (Seliter sehari).**

[Akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) halus sebatang jagung menyuguhkan sekitar $0.2\,\mathrm{m}^{2}$ permukaan dengan konduktans hidraulik sekitar $2 \times 10^{-7}\,\mathrm{m}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{MPa}^{-1}$; antara tanah pada $-0.2\,\mathrm{MPa}$ dan [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) pada $-0.6\,\mathrm{MPa}$ fluksnya $2\times 10^{-7}\times 0.4\times 0.2 = 1.6 \times 10^{-8}\,\mathrm{m}^{3}/\mathrm{s}$ — a seliter setengah sehari, seluruhnya hilang dari [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs). [Akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tidak melakukan kerja untuk memindahkannya: transpirasi [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) menetapkan tegangannya, dan tanahnya memasok airnya selama potensialnya tinggal di atas potensial [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs).

## 23.3 Nutrisi mineral

**Definisi 23.6 (Unsur esensial).**

Sebuah unsur bersifat *esensial* bagi sebatang tumbuhan bila tumbuhannya tak dapat merampungkan daur hidupnya tanpanya dan tak ada unsur lain yang dapat menggantikannya. Ada tujuh belas: karbon, hidrogen dan oksigen dari udara dan air; *makronutrien* yang diambil dari tanah dalam gram tiap kilogram massa kering — nitrogen (sebagai nitrat atau amonium), fosforus (fosfat), kalium, kalsium, magnesium, belerang (sulfat); serta *mikronutrien* yang diperlukan dalam miligram atau kurang — besi, mangan, seng, tembaga, boron, molibdenum, klorin, nikel. Nitrogen membangun [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) dan asam nukleat; fosforus, [nukleotida](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-nucleotide) dan membran; kalium adalah kation utama [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dan zat osmotik [stomatanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues); magnesium duduk dalam [klorofilnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/14-fotosintesis-dan-autotrofi#def-b1-photosynthesis-pigments); besi dalam sitokrom dan feredoksinnya; molibdenum dalam [reduktase nitrat](#prop-b1-plant-water-minerals-nitrate) dan nitrogenasenya.

**Proposisi 23.7 (Bagaimana daftarnya disusun).**

[Unsur esensialnya](#def-b1-plant-water-minerals-elements) dikenali dengan menumbuhkan tumbuhan dalam air yang hanya memuat garam yang diketahui.

**Bukti.** Sachs dan Knop (1860-an) menumbuhkan tumbuhan sampai dewasa dalam larutan beberapa garam mineral, sama sekali tanpa tanah, sehingga membuktikan bahwa tanahnya tidak memasok apa pun selain mineral dan sokongan; meniadakan satu garam pada satu waktu memberi sebuah penyakit yang khas bagi tiap unsurnya, dan menambahkannya kembali menyembuhkannya. [Mikronutriennya](#def-b1-plant-water-minerals-elements) ditemukan kemudian, seiring ahli kimia belajar memurnikan garamnya: sebatang tumbuhan yang dirampas molibdenumnya, yang diperlukan pada satu bagian dalam sepuluh juta, gagal mereduksi nitrat. Tekniknya, hidroponik, kini memberi makan rumah kaca. ∎

![Tiga batang tomat dalam larutan hara: lengkap (kiri), tanpa nitrogen (tengah: kerdil, daun tuanya menguning seiring nitrogennya dipindahkan ke yang muda), tanpa fosforus (kanan: daun gelap yang bersemu ungu). Tiap unsur yang hilang memiliki tandanya sendiri.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-plant-water-minerals/img-753188d25885.jpg)

*Tiga [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tomat dalam larutan hara: lengkap (kiri), tanpa nitrogen (tengah: kerdil, [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tuanya menguning seiring nitrogennya dipindahkan ke yang muda), tanpa fosforus (kanan: [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) gelap yang bersemu ungu). Tiap unsur yang hilang memiliki tandanya sendiri.*

**Metode 23.8 (Membaca sebuah kekurangan).**

1. Tanyakan di mana gejalanya muncul. Unsur yang dapat dipindahkan tumbuhannya dalam floemnya (N, P, K, Mg) ditarik dari [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tua untuk memberi makan yang muda: [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tuanya memperlihatkan kekurangannya lebih dahulu. Unsur yang tak dapat dipindahkannya (Ca, Fe, B) terdampar di tempat ia diletakkan: [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) muda dan pucuk tumbuhnya yang memperlihatkannya.
2. Tanyakan apa yang diperbuat unsurnya: tanpa nitrogen, sedikit [klorofil](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/14-fotosintesis-dan-autotrofi#def-b1-photosynthesis-pigments) dan [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) — pucat, kerdil; tanpa magnesium atau besi, [klorofilnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/14-fotosintesis-dan-autotrofi#def-b1-photosynthesis-pigments) gagal — [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) kuning dengan tulang hijau; tanpa kalium, tepi [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) hangus; tanpa kalsium, pucuk tumbuhnya mati.
3. Sahkanlah dengan memasok unsur yang dicurigainya saja lalu mengamati pertumbuhan barunya.

**Proposisi 23.9 (Serapan ion secara aktif).**

Larutan tanahnya memegang ion pada mikromol sampai beberapa milimol tiap liter; [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) memegang kalium pada $100\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$, fosfat pada $10\,$, nitrat pada beberapa. Karena itu serapannya sebagian besarnya menanjak dan dibayar dengan [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp), tetapi secara tak langsung: sebuah *[pompa proton](#prop-b1-plant-water-minerals-uptake)* dalam membran plasmanya ([Bab 7](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#ch-b1-membranes-transport)) mengekspor $\mathrm{H^+}$, sehingga bagian luarnya asam dan bagian dalamnya negatif sebesar $-120\text{ to }-200\,\mathrm{mV}$; kation seperti $\mathrm{K^+}$ lalu masuk lewat saluran menuruni landaian listriknya, dan anion ($\mathrm{NO_3^-}$, $\mathrm{H_2PO_4^-}$, $\mathrm{SO_4^{2-}}$) lewat [simporter](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#prop-b1-membranes-transport-secondary) yang menumpang proton yang kembali masuk. Pengangkutnya bersifat memilih: kalium diserap seratus kali lebih mudah daripada natrium yang bermuatan sama dan hampir seukuran, dan tumbuhannya menahan natrium di luar bahkan dalam tanah yang asin. [Akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) memakai sepertiga respirasi tumbuhannya bagi pengangkutan ini.

## 23.4 Nitrogen

**Proposisi 23.10 (Nitrat menjadi asam amino).**

Sebagian besar tumbuhan mengambil nitrogen sebagai nitrat. Dalam [sitosolnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-organelle) *[reduktase nitrat](#prop-b1-plant-water-minerals-nitrate)*, sebuah [enzim](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/13-enzim-dan-katalisis-biokimia#def-b1-enzymes-enzyme) molibdenum, mereduksinya menjadi nitrit dengan elektron dari NADH; dalam plastidnya *reduktase nitrit* mereduksi nitritnya menjadi amonium dengan elektron dari feredoksin; dan amoniumnya segera dipancangkan menjadi glutamina dan [glutamat](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/16-biosintesis-dan-sel-yang-terpadu#def-b1-biosyntheses-integration-nitrogen) ([Bab 16](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/16-biosintesis-dan-sel-yang-terpadu#ch-b1-biosyntheses-integration)) — amoniumnya sendiri beracun dan tak pernah bertimbun. Seluruh reduksinya memakan biaya delapan elektron tiap nitrogen, sepersepuluh alir elektron fotosintesis sebuah [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) pada tanah yang kaya nitrat, dan sebuah [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) melakukan sebagian besarnya dalam terang, langsung dari feredoksin kloroplasnya. Amonium, tempat tanahnya menyuguhkannya, diserap langsung lalu melewatkan biayanya.

**Definisi 23.11 (Fiksasi nitrogen dan bintil).**

Tak ada eukariot yang dapat memakai $\mathrm{N_2}$ udaranya. Sebagian bakteri dapat: *nitrogenase* memutuskan ikatan rangkap tiga $\mathrm{N_2}$ lalu mereduksinya menjadi dua amonia, dengan biaya enam belas [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) dan delapan elektron tiap molekulnya, dan hanya di tempat oksigennya disingkirkan. Legum (kacang polong, buncis, semanggi) memondokkan bakteri semacam itu (*Rhizobium*) dalam *bintil [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs)*: tumbuhannya membangun sebuah bilik, memberi bakterinya gula, lalu menjaga oksigennya rendah dengan sebuah [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) merah, leghemoglobin, yang mengantarkannya ke respirasi bakterinya pada kepekatan yang terlalu rendah untuk merusak [enzimnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/13-enzim-dan-katalisis-biokimia#def-b1-enzymes-enzyme); bakterinya memberikan kembali amonium, yang diubah tumbuhannya menjadi [asam amino](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-aminoacid). Sebuah ladang semanggi memancangkan seratus kilogram nitrogen tiap hektar setahun, yang untuk itu tumbuhannya membayar sepersepuluh fotosintesisnya. Daur nitrogen sebagai keseluruhan menjadi bagian jilid Tahun ke-2.

![Bintil pada akar sebatang legum: masing-masing adalah sebuah bilik jaringan tumbuhan yang terisi bakteri, merah muda oleh leghemoglobin, tempat nitrogen atmosfernya dipancangkan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-plant-water-minerals/img-392649e0f5d3.jpg)

*Bintil pada [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sebatang legum: masing-masing adalah sebuah bilik [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) tumbuhan yang terisi bakteri, merah muda oleh leghemoglobin, tempat nitrogen atmosfernya dipancangkan.*

**Contoh 23.12 (Harga nitrogen).**

Sebatang jagung memerlukan sekitar $30\,\mathrm{mg}$ nitrogen sehari; dari nitrat pada $2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ ia memperolehnya dalam seliter air yang ditranspirasikannya, lalu membelanjakan beberapa ratus milimol elektron untuk mereduksinya. Sebatang semanggi yang memancangkan jumlah yang sama membayar $16\,$ [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) tiap $\mathrm{N_2}$ ditambah pereduksinya — kira-kira $6\,\mathrm{g}$ gula tiap gram nitrogen, sekitar $0.2\,\mathrm{g}$ sehari, sepersepuluh hasilnya — dan dapat tumbuh pada tanah yang sama sekali tanpa nitrat. Petani telah menggilir legum dengan serealia selama dua ribu tahun untuk memindahkan nitrogen itu dari satu ladang ke ladang berikutnya.

## 23.5 Sekutu dalam tanah

**Definisi 23.13 (Mikoriza).**

Yang disebut *mikoriza* adalah persekutuan antara sebuah [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dan sebuah jamur, yang ditemukan pada sembilan dari sepuluh tumbuhan. Dalam bentuknya yang paling lazim hifa jamurnya tumbuh ke dalam [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) korteksnya lalu bercabang di dalamnya menjadi *arbuskul*, yaitu [permukaan pertukarannya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#prop-b1-organism-environment-surfaces), sementara di luar [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sebuah [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) hifa yang selebar beberapa mikrometer menjelajahi tanahnya sejauh beberapa meter. Jamurnya mengantarkan fosfat dan ion lain yang buruk bergeraknya, serta air, yang tak sanggup dicapai [rambut akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sendiri; tumbuhannya mengantarkan gula, sepersepuluh fotosintesisnya atau lebih. Pohon hutan iklim sedang membawa sebuah bentuk kedua, yang di dalamnya jamurnya menyarungi ujung [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) lalu menyulam di antara [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell); tubuh buahnya adalah cendawan di lantai hutan.

**Bukti.** Semai yang ditumbuhkan dalam tanah yang disterilkan tumbuh buruk lalu menyerap sedikit fosfat; ketika diinokulasi dengan spora jamurnya, semainya tumbuh beberapa kali lebih besar. Fosfat radioaktif yang ditaruh dalam tanah di luar jangkauan [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) muncul dalam tumbuhannya hanya bila hifanya menghubungkan keduanya, dan karbon bertanda yang diberikan kepada [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) muncul dalam hifanya dalam sehari. Memotong hifanya dengan sebuah kasa halus yang membiarkan zat terlarut tetapi bukan jamurnya lewat meniadakan keuntungannya. ∎

![Sebuah akar yang diwarnai untuk memperlihatkan jamur mikorizanya: hifa yang berjalan di antara selnya lalu bercabang menjadi arbuskul di dalamnya — sebuah permukaan penyerap kedua, yang dipasok tumbuhannya dengan gula.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-plant-water-minerals/img-ed3ca5dba0df.jpg)

*Sebuah [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) yang diwarnai untuk memperlihatkan jamur [mikorizanya](#def-b1-plant-water-minerals-mycorrhiza): hifa yang berjalan di antara [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) lalu bercabang menjadi arbuskul di dalamnya — sebuah permukaan penyerap kedua, yang dipasok tumbuhannya dengan gula.*

**Contoh 23.14 (Mengapa fosfat memerlukan sebuah jamur).**

Fosfat mengikat pada butiran tanahnya lalu berdifusi semilimeter dalam sehari; sebuah [rambut akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) menyerap seluruh fosfat dalam jangkauannya dalam beberapa jam lalu menunggu. Hifa yang sepersepuluh setebal sebuah [rambut akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) menjangkau sepuluh kali lebih jauh tiap gram [jaringannya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue), dan semeter hifa memakan biaya seperseribu dari apa yang dimakan semeter [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs). Bagi nitrat, yang bergerak bebas bersama air tanahnya, [rambut akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sendiri mencukupi, dan tumbuhan pada tanah yang kaya nitrat mengurangi jamurnya; bagi fosfat, jamurnya adalah perpanjangan [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs).

## 23.6 Latihan

**Latihan 23.1 ★.**

Definisikan [apoplas](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) dan [simplas](#def-b1-plant-water-minerals-pathways), lalu katakan apa yang diperbuat [pita Kaspari](#def-b1-plant-water-minerals-pathways).

**Solusi Latihan 23.1.**

[Apoplas](#def-b1-plant-water-minerals-pathways): dinding dan ruang yang sinambung, yang dilintasi tanpa melewati sebuah membran. [Simplas](#def-b1-plant-water-minerals-pathways): [sitoplasma](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang terhubung, yang dimasuki lewat satu membran lalu berlanjut lewat [plasmodesma](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell). [Pita Kaspari](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) menghalangi [apoplasnya](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) pada [endodermisnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot), sehingga memaksa segalanya lewat sebuah membran lalu mencegah kebocoran balik dari [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues).

**Latihan 23.2 ★.**

Sebutkan keenam [makronutrien](#def-b1-plant-water-minerals-elements) yang diambil sebatang tumbuhan dari tanahnya dan satu peran masing-masing.

**Solusi Latihan 23.2.**

N ([protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide), asam nukleat), P ([nukleotida](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-nucleotide), membran), K (zat osmotik, [stomata](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues)), Ca (dinding, pengisyaratan), Mg ([klorofil](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/14-fotosintesis-dan-autotrofi#def-b1-photosynthesis-pigments)), dan S ([asam amino](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-aminoacid) sisteina dan metionina).

**Latihan 23.3 ★.**

Dari gambar [potensial airnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis), bacalah $\Psi$ dalam tanahnya, [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dan [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs), lalu nyatakan arah alirannya pada tiap langkahnya.

**Solusi Latihan 23.3.**

Tanah $-0.2\,$, [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) $-0.6\,$, [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) $-1.3\,\mathrm{MPa}$: dari tanah ke dalam [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs), dari [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) naik ke [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) — selalu menuju nilai yang lebih negatif.

**Latihan 23.4 ★.**

Mengapa kekurangan nitrogen dan kekurangan besi tampak pada [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) yang berbeda?

**Solusi Latihan 23.4.**

Nitrogen bergerak dalam floemnya: tumbuhannya menariknya dari [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tua untuk memberi makan yang muda, sehingga [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tuanya menguning lebih dahulu. Besi tidak digerakkan kembali: [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) mudanya, yang dibangun tanpanya, itulah yang menguning.

**Latihan 23.5 ★★.**

Sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) korteks [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) memiliki $\Psi_s = -0.9\,\mathrm{MPa}$ dan $\Psi_p =
0.5\,\mathrm{MPa}$; tanahnya pada $-0.2\,\mathrm{MPa}$, [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) pada $-0.6\,\mathrm{MPa}$. Tunjukkan bahwa air mengalir dari tanah ke [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ke [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues), lalu hitunglah $\Psi_p$ [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ketika ia akan berhenti menyerap air dari tanah ini.

**Solusi Latihan 23.5.**

[Sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) $\Psi = -0.9 + 0.5 = -0.4\,\mathrm{MPa}$: tanah ($-0.2$) $>$ [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ($-0.4$) $>$ [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) ($-0.6$), sehingga air mengalir tanah $\to$ [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) $\to$ [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues). Serapannya berhenti ketika [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) mencapai $-0.2\,\mathrm{MPa}$, yakni $\Psi_p = -0.2 + 0.9 = 0.7\,\mathrm{MPa}$.

**Latihan 23.6 ★★.**

Hitunglah [potensial air](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) udara pada kelembapan nisbi $90\,\%$, $50\,\%$ dan $10\,\%$ pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ($RT/V_w =
137\,\mathrm{MPa}$). Bandingkanlah dengan tanah pada titik layunya lalu berilah ulasan.

**Solusi Latihan 23.6.**

$\Psi = 137\ln(\text{RH})$: $-14\,\mathrm{MPa}$, $-95\,\mathrm{MPa}$, $-315\,\mathrm{MPa}$. Bahkan udara lembap sepuluh kali lebih kering, dalam arti ini, daripada tanah pada titik layunya: sehelai [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) selalu kehilangan air ke udaranya; satu-satunya pertanyaannya adalah seberapa cepat.

**Latihan 23.7 ★★.**

Sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) pada $-150\,\mathrm{mV}$ menyerap $\mathrm{K^+}$ dari $0.1\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ menjadi $100\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$. Hitunglah potensial Nernst bagi nisbah ini pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ lalu katakan apakah saluran saja dapat melakukannya. Ulangi bagi nitrat pada $0.5\,$ di luar dan $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ di dalam.

**Solusi Latihan 23.7.**

$E_K = 25.7\ln(0.1/100) = -178\,\mathrm{mV}$: pada $-150\,\mathrm{mV}$ [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) sedikit kurang negatif daripada yang dibutuhkan, sehingga penimbunan seribu kali memerlukan sedikit lebih daripada saluran — tetapi sebuah nisbah 100 akan berada pada kesetimbangan: salurannya melakukan hampir seluruhnya. Nitrat: $E = -25.7\ln(0.5/5)
= +59\,\mathrm{mV}$; [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) berada pada $-150\,$, sejauh $209\,\mathrm{mV}$ dan pada arah yang salah: sebuah anion harus dipompa masuk, lewat simpor proton.

**Latihan 23.8 ★★.**

Jelaskan mengapa gutasi terlihat pada fajar di rerumputan tetapi tak pernah pada sebatang pohon tinggi, dan apa yang terjadi pada [tekanan akarnya](#prop-b1-plant-water-minerals-rootpressure) ketika transpirasinya mulai.

**Solusi Latihan 23.8.**

Pada malam hari, tanpa transpirasi, pemuatan ion ke dalam [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) menarik air masuk dan sebuah [tekanan akar](#prop-b1-plant-water-minerals-rootpressure) sebesar beberapa persepuluh megapascal mendorong getahnya naik beberapa meter paling banyak — cukup untuk mencapai ujung helai rumputnya lalu memaksa tetesan keluar, bukan untuk mencapai puncak sebatang pohon. Ketika [stomatanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) membuka, transpirasinya menaruh [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) di bawah tegangan dan [tekanan akarnya](#prop-b1-plant-water-minerals-rootpressure) lenyap.

**Latihan 23.9 ★★.**

Sebatang tumbuhan dipindahkan ke sebuah larutan yang tak memiliki molibdenum. Ramalkan pertumbuhannya pada nitrat dan pada amonium, lalu jelaskan perbedaannya.

**Solusi Latihan 23.9.**

Tanpa molibdenum [reduktase nitratnya](#prop-b1-plant-water-minerals-nitrate) tidak bekerja: pada nitrat tumbuhannya tak dapat membuat [asam amino](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-aminoacid) lalu memperlihatkan kekurangan nitrogen walaupun nitratnya berlimpah. Pada amonium ia tumbuh biasa, sebab amoniumnya memasuki [asam aminonya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-aminoacid) tanpa reduksi. Perbedaannya menempatkan unsurnya dalam satu [enzim](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/13-enzim-dan-katalisis-biokimia#def-b1-enzymes-enzyme).

**Latihan 23.10 ★★★.**

Hitunglah elektron yang dibutuhkan untuk mereduksi $30\,\mathrm{mg}$ nitrogen nitrat menjadi amonium tiap hari, dan setara [NADPH-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/16-biosintesis-dan-sel-yang-terpadu#def-b1-biosyntheses-integration-ppp); bandingkan dengan elektron yang dipindahkan sehelai [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) jagung seluas $500\,\mathrm{cm}^{2}$ lewat [fotosistemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/14-fotosintesis-dan-autotrofi#def-b1-photosynthesis-zscheme) dalam sehari pada $4\,\text{µ}\mathrm{mol}$ $\mathrm{CO_2}$ tiap meter persegi tiap sekon (4 elektron tiap $\mathrm{CO_2}$, $12\,\mathrm{h}$).

**Solusi Latihan 23.10.**

$30\,\mathrm{mg}$ N $= 2.14\,\mathrm{mmol}$; $\times 8 = 17\,\mathrm{mmol}$ elektron, $8.6\,\mathrm{mmol}$ setara [NADPH](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/16-biosintesis-dan-sel-yang-terpadu#def-b1-biosyntheses-integration-ppp). [Daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs): $0.05\times
4\times 10^{-6}\times 43\,200 = 8.6\,\mathrm{mmol}$ $\mathrm{CO_2}$, $35\,\mathrm{mmol}$ elektron: reduksi nitratnya memakan separuh elektron fiksasi karbonnya menurut perhitungan ini — sebuah fraksi yang besar, yang menjadi sebab tumbuhan melakukannya dalam terang dan sebab [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) yang tumbuh cepat menjadi pemakan pereduksi yang rakus.

**Latihan 23.11 ★★★.**

Sebatang semanggi memancangkan $30\,\mathrm{mg}$ nitrogen sehari pada $16\,$ [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) dan $8\,$ elektron tiap $\mathrm{N_2}$, serta $6\,\mathrm{g}$ gula tiap gram nitrogen secara keseluruhan. Hitunglah [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) yang dibelanjakan nitrogenasenya saja, gula yang akan dimakannya (30 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) tiap glukosa), dan fraksi $6\,\mathrm{g}$ yang diwakilinya. Ke mana sisanya pergi?

**Solusi Latihan 23.11.**

$2.14\,\mathrm{mmol}$ N $= 1.07\,\mathrm{mmol}$ $\mathrm{N_2}$: [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) $16\times 1.07 = 17\,\mathrm{mmol}$, yakni $0.57\,\mathrm{mmol}$ glukosa, $0.10\,\mathrm{g}$; ditambah 8 elektron tiap $\mathrm{N_2}$ ($0.05\,\mathrm{g}$ glukosa lagi). Aturan $6\,\mathrm{g}/\mathrm{g}$-nya memberi $0.18\,\mathrm{g}$ sehari: nitrogenasenya sendiri adalah sebagian besarnya, dan sisanya adalah membangun dan memelihara bintilnya, leghemoglobinnya, serta respirasi bakterinya sendiri untuk menjaga oksigennya rendah.

**Latihan 23.12 ★★★.**

“Sebuah [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) adalah sebuah usaha tambang yang menyewa pemborong.” Bahaslah dalam satu paragraf: apa yang dilakukan [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sendiri (air, ion yang bergerak), apa yang diborongkannya (fosfat, nitrogen yang terpancang), apa yang dibayarnya, dan kapan ia berhenti membayar.

**Solusi Latihan 23.12.**

[Akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sendiri mengambil air dan ion yang bergerak (nitrat, kalium) yang dibawa air tanahnya ke rambutnya, sambil membelanjakan [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) hanya pada [pompa protonnya](#prop-b1-plant-water-minerals-uptake). Bagi fosfat, yang tak akan datang kepadanya, ia membayar sebuah jamur dengan gula untuk memperpanjang jangkauannya; bagi nitrogen dalam sebuah tanah tanpa nitrat ia membayar bakteri dengan gula untuk memancangkannya. Upahnya sepersepuluh fotosintesisnya atau lebih, dan tumbuhannya berhenti membayar ketika jasanya tidak diperlukan: pada tanah yang kaya fosfat [mikorizanya](#def-b1-plant-water-minerals-mycorrhiza) dikurangi, pada tanah yang kaya nitrat legum membuat lebih sedikit bintil — pemborong dipelihara hanya selama mereka lebih murah daripada mengerjakannya sendiri.

## 23.7 Soal: Tangga Potensial Air Sebuah Akar Jagung

**Soal 23.1.**

Soal akhir pekan — air dan nitrat dari sebuah tanah bulan Juli ke dalam sebatang jagung: potensial pada tiap langkahnya, fluks lewat akarnya, nitrogen yang dibawanya dan biaya mereduksinya, berakhir pada fluks air harian ke dalam akarnya

Sebatang jagung pada bulan Juli: permukaan [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) halus $0.2\,\mathrm{m}^{2}$, konduktans hidraulik [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) $2 \times 10^{-7}\,\mathrm{m}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{MPa}^{-1}$; luas [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) $0.5\,\mathrm{m}^{2}$. [Potensial air](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) tanahnya $-0.2\,\mathrm{MPa}$; [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) korteks [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dengan $\Psi_s = -0.9\,\mathrm{MPa}$ dan $\Psi_p = 0.5\,\mathrm{MPa}$; [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) $-0.6\,\mathrm{MPa}$; [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) $-1.3\,\mathrm{MPa}$; udara pada kelembapan nisbi $50\,\%$ ($RT/V_w = 137\,\mathrm{MPa}$). Nitrat tanahnya $2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$; tumbuhannya memerlukan $30\,\mathrm{mg}$ nitrogen sehari. Reduksi nitrat menjadi amonium memakai 8 elektron tiap nitrogen; fotosintesisnya memindahkan 4 elektron tiap $\mathrm{CO_2}$ dan [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) memancangkan $4\,\text{µ}\mathrm{mol}$ $\mathrm{CO_2}$ tiap meter persegi tiap sekon selama $12\,\mathrm{h}$.

**Bagian I — Tangganya.**

1. Hitunglah [potensial air](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) korteks [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) .
2. Tuliskan urutan tanah, korteks, [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) , [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) , lalu sahkan bahwa airnya mengalir ke dalam dan ke atas pada tiap langkahnya.
3. Hitunglah [potensial air](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-osmosis) udaranya.
4. Hitunglah turunnya dari tanah ke [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dan turunnya dari [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) ke udara; berapa fraksi totalnya yang berupa langkah terakhirnya?
5. Tanahnya mengering menjadi $-0.9\,\mathrm{MPa}$ . Apa yang terjadi pada aliran ke dalam [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) korteksnya, dan pada [turgornya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell) ?
6. Tanahnya mengering menjadi $-1.5\,\mathrm{MPa}$ . Apa yang terjadi pada [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) , dan mengapa penyiraman memulihkannya?

**Bagian II — Fluksnya.**

7. Hitunglah fluks air ke dalam [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) (konduktans $\times$ permukaan $\times$ beda antara tanah dan [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) ).
8. Ubahlah menjadi liter tiap hari.
9. Seluruhnya hilang lewat transpirasi. Hitunglah transpirasinya tiap meter persegi [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tiap jam, dalam gram.
10. Nyatakan transpirasinya tiap meter persegi [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tiap sekon dalam milimol air ( $18\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ).
11. [Stomatanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) menutup pada tengah hari dan $\Psi$ [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) naik menjadi $-0.9\,\mathrm{MPa}$ sedangkan potensial [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) naik menjadi $-0.4\,\mathrm{MPa}$ . Hitunglah kembali fluksnya. Apa yang telah diperbuat tumbuhannya, dan mengapa?
12. Mengapa [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) menyerap air tanpa membelanjakan energi, sedangkan ia harus membelanjakan energi untuk menyerap nitrat?

**Bagian III — Nitrogen.**

13. Hitunglah nitrat yang terbawa ke dalam [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) oleh fluks air pada pertanyaan 8, dalam milimol dan dalam miligram nitrogen.
14. Apakah itu menutup kebutuhan tumbuhannya? Apa yang terjadi pada sisanya?
15. [Akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) menimbun nitrat menjadi $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ dalam [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) . Hitunglah [energi bebas](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#prop-b1-water-small-molecules-gibbs) memindahkan satu mol dari $2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ di luar ke $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ di dalam lawan sebuah [potensial membran](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/7-membran-dan-pengangkutan-lintas-membran#def-b1-membranes-transport-potential) $-150\,\mathrm{mV}$ ( $RT = 2.48\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ ; sebuah anion yang memasuki sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang negatif).
16. Serapannya adalah sebuah simpor dengan dua proton. Hitunglah [energi bebas](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#prop-b1-water-small-molecules-gibbs) yang dilepaskan dua proton yang memasuki sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) pada $-150\,\mathrm{mV}$ dari pH 5,5 ke pH 7,5, lalu periksalah apakah itu mencukupi.
17. Hitunglah elektron yang dibutuhkan tiap hari untuk mereduksi $30\,\mathrm{mg}$ nitrogennya menjadi amonium.
18. Hitunglah elektron yang dipindahkan [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) lewat [fotosistemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/14-fotosintesis-dan-autotrofi#def-b1-photosynthesis-zscheme) tiap hari, dan fraksi yang dialihkan ke nitratnya.

**Bagian IV — Pilihan lain.**

19. Bila tanahnya menyuguhkan amonium alih-alih nitrat, apa yang akan dihemat tumbuhannya, dan masalah apa yang akan ditimbulkan serapan amoniumnya bagi neraca pH-nya?
20. Sebatang semanggi memancangkan $30\,\mathrm{mg}$ nitrogen sehari yang sama. Dengan $16\,$ [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) dan $8\,$ elektron tiap $\mathrm{N_2}$ , hitunglah [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) yang dibelanjakan nitrogenasenya tiap hari.
21. Pada $6\,\mathrm{g}$ gula tiap gram nitrogen yang terpancang secara keseluruhan, hitunglah biaya harian semangginya dalam gula lalu bandingkanlah dengan hasil sebesar $3\,\mathrm{g}$ gula tiap hari. Apakah tawarannya berharga dalam sebuah tanah bernitrat $2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ ? Dalam sebuah tanah tanpa nitrat?
22. Fosfat berada pada $2\,\text{µ}\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ dalam larutan tanahnya. Hitunglah fosfat yang dibawa masuk fluks air pada pertanyaan 8, lalu bandingkanlah dengan kebutuhan sebesar $4\,\mathrm{mg}$ fosforus sehari ( $31\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ). Pada apa tumbuhannya harus bersandar?
23. Jelaskan dalam dua kalimat bagaimana [pita Kaspari](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) membiarkan [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) menjaga nitrat pada $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ dalam [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) sedangkan tanahnya berada pada $2\,$ .
24. Sebuah mutan tak memiliki [pita Kaspari](#def-b1-plant-water-minerals-pathways) . Ramalkan susunan getah [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) dan perilakunya dalam tanah yang asin.
25. Nyatakan hasilnya: fluks air ke dalam [akar](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) jagungnya tiap hari, nitrogen yang diantarkannya, dan fraksi elektron [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) yang dibelanjakan untuk mereduksinya.

**Solusi Soal 23.1.**

**1.** $-0.9 + 0.5 = -0.4\,\mathrm{MPa}$. **2.** $-0.2 > -0.4 > -0.6 > -1.3$: tiap langkahnya lebih rendah, airnya bergerak tanah $\to$ korteks $\to$ [xilem](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) $\to$ [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs). **3.** $137\ln 0.5 = -95\,\mathrm{MPa}$. **4.** Tanah ke [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) $1.1\,\mathrm{MPa}$; [daun](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) ke udara $94\,\mathrm{MPa}$: $99\,\%$ totalnya adalah langkah terakhirnya. **5.** Tanah pada $-0.9$ berada di bawah $-0.4$ [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) korteksnya: airnya meninggalkan [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) sampai [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) turun ke $-0.9$, yakni [turgornya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell) jatuh ke nol; serapannya berhenti sampai [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) menurunkan $\Psi_s$-nya dengan menimbun zat terlarut. **6.** Tanahnya kini berada di bawah $-1.3$ [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs): airnya mengalir keluar dari tumbuhannya; [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) kehilangan [turgor](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell) lalu layu. Penyiraman menaikkan $\Psi$ tanahnya di atas potensial [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dan alirannya berlanjut; [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs), yang dindingnya utuh, terisi kembali. **7.** $2\times 10^{-7}\times 0.2\times(-0.2 - (-0.6)) =
1.6 \times 10^{-8}\,\mathrm{m}^{3}/\mathrm{s}$. **8.** $1.6\times 10^{-8}\times 86\,400 = 1.4 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}^{3} =
1.4\,\mathrm{L}$ tiap hari. **9.** $1400\,\mathrm{g}$ pada $0.5\,\mathrm{m}^{2}$ dan $12\,\mathrm{h}$ siang hari (sebagian besarnya): sekitar $230\,\mathrm{g}$ tiap meter persegi tiap jam. **10.** $230/18 = 12.8\,\mathrm{mol}$ tiap meter persegi tiap jam, $3.5\,\mathrm{mmol}$ tiap meter persegi tiap sekon — seribu molekul air bagi tiap $\mathrm{CO_2}$ yang dipancangkan pada $4\,\text{µ}\mathrm{mol}$. **11.** Bedanya $-0.2 - (-0.4) = 0.2$: fluksnya terparuh, $0.7\,\mathrm{L}$ sehari. Menutup [stomatanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) telah memotong kehilangannya, tegangannya telah mengendur, dan seluruh tangganya telah naik: tumbuhannya menukar perolehan karbon dengan air ketika udaranya paling kering. **12.** Air bergerak menuruni landaian potensialnya sendiri, yang dibuat penguapan [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs), sehingga [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) bersifat pasif; nitratnya harus dipekatkan lawan landaian kepekatan maupun landaian listrik, yang hanya dapat dibayar dengan [menggandengkannya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) pada [pompa protonnya](#prop-b1-plant-water-minerals-uptake). **13.** $1.4\,\mathrm{L}\times2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L} = 2.8\,\mathrm{mmol}$, $39\,\mathrm{mg}$ nitrogen. **14.** Ya, dengan sepertiga berlebih; kelebihannya disimpan dalam [vakuolanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-plantcell) sebagai nitrat atau ditolak pada [endodermisnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot). **15.** $\Delta G = RT\ln(5/2) + zFV = 2.48\times 0.92 + (-1)(96.5)(-0.15)
= 2.3 + 14.5 = 16.8\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$. **16.** Tiap proton: $RT\ln(10^{-7.5}/10^{-5.5}) + F(-0.15) =
-11.4 - 14.5 = -25.9\,\mathrm{kJ}$; dua proton: $-52\,\mathrm{kJ}$, tiga kali apa yang dibutuhkan. **17.** $2.14\,\mathrm{mmol}\times 8 = 17\,\mathrm{mmol}$ elektron. **18.** $0.5\times 4\times 10^{-6}\times 43\,200 = 86\,\mathrm{mmol}$ $\mathrm{CO_2}$, $346\,\mathrm{mmol}$ elektron: $5\,\%$ ke nitratnya. **19.** Ia akan menghemat 8 elektron tiap nitrogennya; tetapi menyerap sebuah kation lalu melepaskan sebuah proton bagi masing-masing mengasamkan tanah di sekeliling [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dan [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) harus mengekspor asamnya, dan amonium beracun bila ia bertimbun, sehingga ia harus diasimilasi segera dalam [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs). **20.** $1.07\,\mathrm{mmol}$ $\mathrm{N_2}$ $\times 16 =
17\,\mathrm{mmol}$ [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp). **21.** $6\times 0.03 = 0.18\,\mathrm{g}$ gula, $6\,\%$ dari $3\,\mathrm{g}$. Dengan $2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ nitrat yang tersedia seharga biaya reduksinya ($5\,\%$ elektronnya), fiksasinya menjadi tawaran yang buruk dan sebatang legum membuat sedikit bintil; tanpa nitrat ia satu-satunya jalan, dan $6\,\%$ hasilnya murah bagi seluruh [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) tumbuhannya. **22.** $1.4\times 2\times 10^{-6} = 2.8\,\text{µ}\mathrm{mol}$, $0.09\,\mathrm{mg}$ fosforus — seperempat puluh kebutuhannya; tumbuhannya harus bersandar pada difusi ke [rambut akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs), yang segera menghabiskan sekelilingnya, dan terutama pada jamur [mikorizanya](#def-b1-plant-water-minerals-mycorrhiza). **23.** Pitanya menghalangi [apoplasnya](#def-b1-plant-water-minerals-pathways), sehingga nitratnya dapat memasuki [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) hanya lewat membran [endodermis](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot) yang memompanya ke dalam; dan ia mencegah getah [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) yang pekat bocor keluar kembali sepanjang dindingnya, sehingga landaiannya tertahan. **24.** Getah [xilemnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-tissues) akan menyerupai larutan tanahnya — encer, tak terpilih, dengan natrium dan ion lain yang tak diinginkan — lalu tak dapat dijaga tetap pekat; dalam tanah yang asin natriumnya akan mencapai [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dengan bebas dan tumbuhannya akan teracuni, sedangkan sebatang tumbuhan yang normal menolaknya pada [endodermisnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#prop-b1-flowering-plant-organization-stemroot). **25.** Sekitar $1.4\,\mathrm{L}$ air sehari lewat $0.2\,\mathrm{m}^{2}$ [akarnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs), yang membawa $39\,\mathrm{mg}$ nitrogen lawan sebuah kebutuhan $30\,$, yang reduksinya memakan sekitar $5\,\%$ elektron fotosintesis [daunnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs).