2.2 - Organ Utama Pertukaran Gas

Keperluan Pertukaran Gas

• Tumbuhan memerlukan gas karbon dioksida ($C{O}_2$) untuk fotosintesis dan gas oksigen ($O_2$) untuk respirasi sel.

• Pertukaran gas ini berlaku terutamanya melalui liang stoma pada daun.

Mekanisme Pembukaan dan Penutupan Stoma

Pembukaan dan penutupan stoma dikawal oleh perubahan tekanan turgor dalam sel pengawal, yang dipengaruhi oleh dua faktor utama:

1. Pengambilan Ion Kalium ($K^{+}$)

• Pembukaan Stoma (Dengan kehadiran cahaya):

  • Pengangkutan aktif mengepam ion kalium ($K^{+}$) dari sel epidermis bersebelahan ke dalam sel pengawal.
  • Pengumpulan ion $K^{+}$ meningkatkan kepekatan bahan terlarut di dalam sel pengawal, lalu menurunkan keupayaan air sel pengawal.
  • Air dari sel bersebelahan meresap masuk ke dalam sel pengawal secara osmosis.
  • Sel pengawal menjadi turgid. Disebabkan dinding sel sebelah dalam sel pengawal lebih tebal dan kurang elastik berbanding dinding luar, sel pengawal akan melengkung ke luar dan menyebabkan liang stoma terbuka.

• Penutupan Stoma (Tanpa kehadiran cahaya/gelap):

  • Ion kalium ($K^{+}$) meresap keluar dari sel pengawal ke dalam sel epidermis bersebelahan.
  • Kepekatan bahan terlarut di dalam sel pengawal menurun, meningkatkan keupayaan air.
  • Air meresap keluar dari sel pengawal secara osmosis.
  • Sel pengawal kehilangan turgor (menjadi flasid) dan liang stoma tertutup.

2. Kepekatan Sukrosa

• Pembukaan Stoma:

  • Pada waktu siang, fotosintesis berlaku di dalam kloroplas sel pengawal menghasilkan glukosa yang kemudiannya ditukarkan kepada sukrosa.
  • Pengumpulan sukrosa meningkatkan kepekatan bahan terlarut di dalam sel pengawal, merendahkan keupayaan airnya.
  • Air meresap masuk ke dalam sel pengawal secara osmosis, menjadikannya turgid lalu stoma terbuka.

• Penutupan Stoma:

  • Pada waktu malam, fotosintesis berhenti, dan sukrosa ditukarkan kepada kanji atau diangkut keluar.
  • Kepekatan bahan terlarut di dalam sel pengawal menurun, meningkatkan keupayaan air.
  • Air meresap keluar dari sel pengawal secara osmosis, menjadikannya flasid lalu stoma tertutup.

Kesan Kekurangan Air Terhadap Pembukaan dan Penutupan Stoma

• Apabila tumbuhan mengalami kekurangan air atau layu, tumbuhan akan merembeskan sejenis hormon tumbuhan iaitu asid absisik (ABA).

• Asid absisik merangsang pengaliran keluar ion kalium ($K^{+}$) dengan cepat dari sel pengawal.

• Keadaan ini menyebabkan air meresap keluar dari sel pengawal secara osmosis, mengurangkan turgor sel pengawal.

• Stoma akan tertutup untuk mengurangkan kehilangan air secara transpirasi bagi mengelakkan tumbuhan daripada mengalami dehidrasi.