Zat Ergastik
Zat ergastik adalah bahan tak hidup yang ditemukan di dalam sel, yang berfungsi seperti harta karun atau persediaan. Harta karun memiliki berbagai bentuk, mulai dari pati, minyak yang kaya energi hingga pigmen yang memberi warna cerah pada bunga, dan bahkan kristal yang mengandung mineral atau produk limbah.
Berbeda dengan organel, zat ergastik adalah bahan mentah, produk jadi, atau produk sampingan dari aktivitas sel. Zat-zat ini terus-menerus muncul, menghilang, dan berubah saat sel menjalankan aktivitasnya.
Apa yang terjadi pada bayam?
Anda adalah petani yang menanam bayam. Baru-baru ini, ada keluhan dari pelanggan bahwa bayam yang Anda jual memiliki tekstur berpasir dan tidak enak saat dimakan. Padahal bayam yang Anda tanam terlihat sehat.
Pertanyaan dan Merencanakan Penyelidikan
Berdasarkan masalah di atas, fokuskan pertanyaan dengan membuat daftar pertanyaan yang ingin Anda selidiki!
Buatlah daftar informasi yang harus Anda ketahui untuk dapat menambah wawasan Anda mengenai pertanyaan yang telah diajukan
Zat Ergastik
Zat ergastik dapat berupa produk cadangan atau sisa yang merupakan hasil dari kegiatan seluler dan biasanya mempunyai struktur yang lebih sederhana daripada badan-badan protoplasmik. Pada pembahasan kali ini akan dibahas beberapa zat ergastik yaitu pati, minyak, serta produk sisa berupa kristal kalsium oksalat dan kristal kalsium karbonat.
Tepung atau Pati
Tepung atau pati (starch) adalah tipe karbohidrat yang paling banyak ditemukan dalam tumbuhan. Pati termasuk dalam polisakarida yang tak larut dalam air. Butiran pati paling umum ditemukan dalam biji, akar dan umbi, tetapi juga dapat ditemukan di batang, daun, buah, dan bahkan serbuk sari.
Selama fotosintesis, pati terbentuk di dalam kloroplas. Kemudian dipecah menjadi gula, diangkut menuju sel penyimpanan, dan disintesis kembali sebagai pati untuk disimpan di amiloplas. Selain kloroplas, amiloplas juga dapat memproduksi pati pada sel nonfotosintesis, misalnya sel di akar, umbi, dan biji.
Butir tepung bervariasi dalam bentuk seperti bola, poligonal, oval, pipih, tubulus tidak beraturan. Ukuran buti pati pun bermacam-macam dari 0,1 hingga 200 mikron. Jika dilihat di mikroskop, butir pati memiliki lapisan di sekitar titik yang disebut hilus atau hilum yang menjadi pusat dan titik awal butir tepung terbentuk. Lapisan yang mengelilingi hilum ini disebut dengan lamela. Berdasar letak hilum butir tepung dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu butir tepung konsentrik dan eksentrik. Pada butir tepung konsentrik letak hilum di pusat sedangkan pada butir tepung eksentrik letak hilum di tepi.
Butir tepung juga dapat dibedakan menjadi tiga tipe yaitu tepung tunggal, setengah majemuk dan majemuk. Apabila butir tepung mempunyai satu hilum disebut tepung tunggal atau sederhana. Jika butir mempunyai lebih dari satu hilum dan dikelilingi lamela bersama disebut tepung setengah majemuk. Lain halnya, jika mempunyai lebih dari satu hilum, tetapi tidak punya lamella bersama disebut tepung majemuk. Macam bentuk dan tipe butir pati dapat dilihat pada Gambar 6.1.
Salah satu contoh tumbuhan yang mengandung butir pati adalah kentang (Solanum tuberosum L). Kentang memiliki tipe hilum eksentris dan merupakan tipe sederhana. Pengamatan butir pati kentang (Solanum tuberosum L.) yang tersusun atas hilum dan lamela dapat dilihat pada Gambar 6.2.
Butir pati terdiri dari dua jenis molekul, rantai amilosa tidak bercabang dan amilopektin bercabang. Pelapisan butiran pati dikaitkan dengan pergantian dua molekul polisakarida ini. Rantai amilosa adalah molekul yang larut dalam air, sedangkan amilopektin tidak. Perbandingan amilosa dan amilopektin dalam bahan pangan sangat berpengaruh terhadap indeks glikemik. Indeks glikemik adalah tingkatan pangan menurut efeknya terhadap glukosa darah.
Pangan yang memiliki proporsi amilosa lebih tinggi dibanding amilopektin memiliki nilai indeks glikemik yang lebih rendah, begitu juga sebaliknya. Kandungan amilosa yang lebih tinggi menyebabkan pencernaan menjadi lebih lambat karena amilosa merupakan polimer glukosa yang memiliki struktur tidak bercabang dan ikatan hidrogen yang lebih kuat dibandingkan dengan amilopektin, sehingga lebih sukar dihidrolisis oleh enzim pencernaan.
Minyak
Tetesan minyak alami yang dapat ditemukan pada tumbuhan memiliki diameter hingga beberapa mikron yang disebut oleosom (atau badan minyak). Oleosom dapat digunakan untuk memasak maupun sebagai biofuel. Oleosom juga berpotensi digunakan untuk menggantikan tetesan minyak sintetis untuk emulsi, dari makanan hingga kosmetik dan obat-obatan.
Oleosom terdapat di banyak jaringan tanaman, seperti akar dan daun, namun paling banyak terdapat pada biji (misalnya kedelai dan biji bunga matahari) dan kacang-kacangan. Minyak dapat diperoleh melalui cara pengepresan dan/atau ekstraksi pelarut organik. Pada akar, butir minyak dapat ditemukan misalnya pada rimpang kencur (Gambar 6.3). Oleosom terdiri dari triasilgliserol yang digunakan sebagai sumber energi dan karbon selama perkecambahan biji dan pertumbuhan bibit.
Produk Sisa
Produk sisa merupakan hasil ekskresi tumbuhan, biasanya produk ini tersimpan di dalam sel mati. Produk-produk tersebut terbentuk sebagai akibat kegiatan metabolik protoplasma, karena itu dikenal sebagai sisa (sampah) metabolik tumbuhan.
1. Kristal kalsium oksalat
Salah satu garam kalsium yang paling banyak di temukan adalah kalsium oksalat. Kalsium merupakan regulator penting untuk enzim dan fungsi seluler, oleh karena itu konsentrasinya harus dikontrol. Kalsium oksalat (CaOx) dapat berbentuk sebagai garam monohidrat dan dihidrat dengan bentuk kristal. Monohidrat lebih stabil dan lebih sering ditemukan pada tumbuhan daripada bentuk dihidrat.
Kristal pada tumbuhan terbentuk dari asam oksalat yang disintesis secara endogen dan kalsium dari lingkungan. Asam oksalat (C2H2O4) adalah asam dikarboksilat yang paling sederhana dan senyawa organik paling teroksidasi yang terbentuk pada tumbuhan. Asam oksalat dapat berikatan dengan kalsium lalu membentuk kristal CaOx yang tidak larut pada air.
Pembentukan kristal kalsium oksalat biasanya terjadi di vakuola sel yang khusus untuk pembentukan kristal, yang disebut kristal idioblas, tapi juga ditemukan di dinding sel dan kutikula. Pada beberapa tumbuhan, kristal disimpan dalam vakuola dari tipe sel normal seperti parenkim penyimpanan, sel selubung berkas, sel epidermis, atau klorenkim. Pengkristalan CaOx ke dalam dinding sel umum terjadi, contohnya pada pohon cemara (Picea abies L.) yang termasuk kelompok tumbuhan biji terbuka (Gymnospermae).
Salah satu fungsi dari kristal CaOx yaitu salah satunya untuk melindungi atau pertahanan tumbuhan, misalnya pada tumbuhan Tragia ramosa Torr. T. ramosa Torr. ditutupi dengan bulu yang menyengat. Bulu penyengat ini terdiri dari sel penyengat memanjang yang berisi kristal stiloid besar berbentuk jarum dengan alur di sepanjang satu tepi dan pangkal bercabang. Ketika seekor hewan atau manusia memegang bulu-bulu ini, ujung selnya pecah, memungkinkan kristal berbentuk jarum menusuk dermis hewan itu. Kemudian toksin disalurkan di sepanjang alur kristal ke lokasi luka sehingga menyebabkan iritasi kulit atau sensasi menyengat.
Kristal kalsium oksalat dapat berbentuk berbagai macam yaitu sebagai berikut (Gambar 6.4).
- Kristal druse. Isodiametrik dengan banyak sisi runcing, berbentuk seperti bintang atau roset.
- Kristal Rafida dan Stiloid. Kristal rafida dan stiloid keduanya berbentuk jarum. Perbedaanya yaitu stiloid berbentuk soliter/individu, sementara rafida berada dalam berkas hingga beberapa lusin kristal individu. Rafida berada dalam sel khusus yang disebut sel biforin.
- Kristal Pasir. Berbentuk kelompok partikel kecil seperti kubus individu yang tersebar di seluruh sitoplasma sel.
- Kristal prismatik. Kristal berukuran besar dengan bentuk rombohedral atau prismatik seperti blok dan kadang-kadang dengan ujung runcing serta biasanya ditemukan tunggal atau ganda per sel.
Kristal yang ditemukan di dinding sel berbentuk rombohedral atau prismatik, sedangkan kristal yang ditemukan di dalam sel dapat berupa salah satu dari morfologi yang telah dijelaskan.
Oksalat dalam makanan nabati dapat berdampak negatif pada kesehatan manusia dengan bertindak sebagai antinutrisi atau sebagai racun dan dalam pembentukan batu ginjal kalsium oksalat, yang meningkat pada manusia. Studi terbaru menunjukkan bahwa oksalat dalam makanan berkontribusi pada peningkatan ekskresi oksalat urin ke tingkat yang lebih tinggi. Makanan nabati adalah sumber utama oksalat. Dari sudut pandang nutrisi, oksalat dianggap sebagai antinutrisi karena membuat kalsium, dan terkadang mineral lain, tidak dapat diserap.
2. Kristal kalsium karbonat
Kristal kalsium karbonat disebut dengan sistolit. Sistolit terdiri dari tangkai dengan komposisi selulosa, sedangkan di ujungnya terdapat kristal kalsium karbonat sehingga membentuk struktur yang mirip dengan seikat anggur. Fungsi dari sistolit belum diketahui secara pasti. Akan tetapi, tumbuhan diketahui menyerap kalsium dalam beberapa bentuk yang tidak larut, hal ini mungkin terkait dengan kebutuhan untuk menjaga kadar kalsium dalam sel tetap rendah.
Sistolit terbentuk pada sel epidermis khusus yang disebut litosit. Litosit mirip dengan sel epidermis lainnya tetapi memiliki aparatus golgi yang jauh lebih aktif dan mitokondria yang lebih banyak. Pada daun dewasa, daerah rongga mengalami silisifikasi, tempat kristal karbonat kalsium terbentuk. Daun yang belum dewasa memiliki banyak litosit tanpa adanya pengkristalan kalsium. Saat daun dewasa, dalam satu litosit dapat memuat hingga 40 mg kalsium karbonat.
Salah satu contoh tumbuhan yang menghasilkan kalsium karbonat adalah daun Ficus L. Kalsium karbonat diendapkan dalam bentuk kristal yang disebut sistolit. Bentuk sistolit dapat dilihat pada Gambar 6.5. Pengamatan bentuk sistolit menggunakan mikroskop elektron pada beberapa tumbuhan dapat dilihat pada Ruellia simplex C. Wright (Gambar 6.6 A), Ficus pumila L. (Gambar 6.6 B), Morus alba L. (Gambar 6.6 C), dan Humulus lupulus L. (Gambar 6.6 D).
Solusi
Buatlah minimal empat solusi yang mungkin untuk menyelesaikan masalah berdasarkan hasil informasi yang Anda dapat!
Pilihlah salah satu solusi yang paling efektif untuk menyelesaikan masalah dengan cara mengevaluasi kelebihan dan kekurangan masing-masing solusi!
Klik tautan berikut untuk mengetahui lebih lanjut mengenai zat ergastik. Anda juga dapat mencari dan membaca informasi lain di internet.
Daftar Rujukan
Crang, R., Lyons-Sobaski, S., dan Wise, R. 2018. Plant Anatomy: A Concept-Based Approach to The Structure of Seed Plants. Gewerbestrasse: Springer.
Evert, R. 2006. Esau’s Plant Anatomy Third Edition. New Jersey: John Wiley & Sons.
Franceschi, V. R., & Nakata, P. A. 2005. Calcium Oxalate in Plants: Formation and Function. Annual Review of Plant Biology, 56(1), 41–71.
Pérez, S., Baldwin, P. M., & Gallant, D. J. 2009. Starch: Chemistry and Technology, Third Edition. DOI:10.1016/b978-0-12-746275-2.00005-7
Sulisetijono & Saptasari, M. 2019. Bahan Ajar Struktur & Perkembangan Tumbuhan 1 (Anatomi Tumbuhan). Malang: UM.
Credit
Icon made by Freepik from storyset.com