Biologi M3KB1

1. No Kode: DAR2/PROFESIONAL/190/3/2019
PENDALAMAN MATERI BIOLOGI
MODUL 3
PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN MAKHLUK HIDUP
KEGIATAN BELAJAR 1
PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN
Penulis
Dr. Martina Restuati, M.Si
Dr. Fauziyah Harahap, M.Si
Dra. Cicik Suriani, M.Si
Drs. Puji Prastowo, M.Si
Ahmad Shafwan S. Pulungan, S.Pd, M.Si
Wasis Wuyung Wisnu Brata, S.Pd, M.Pd
Eko Prasetya, M.Sc
Nanda Pratiwi, S.Pd, M.Pd
KEMENTERIAN PENDIDIDKAN DAN KEBUDAYAAN
2019

3. HALAMAN SAMPUL
DAFTAR ISI
1. PENDAHULUAN
DAFTAR ISI
i
1
1.1.Deskripsi Singkat 1
1.2.Relevansi 1
1.3.Petunjuk Belajar 1
2. INTI 3
2.1.Capaian Pembelajaran 3
2.2.Pokok Materi 3
2.3.Uraian Materi 3
i

5. 1
1. PENDAHULUAN
1.1. Deskripsi Singkat
Setiap makhluk hidup termasuk tumbuhan, akan mengalami perubahan
bentuk, ukuran, maupun volumenya. Dalam jangka waktu tertentu, biji yang
kalian tanam di kebun akan memunculkan akar, batang, dan daun. Akhirnya,
bentuk tersebut berubah menjadi tumbuhan dewasa yang lengkap dengan bagian
akar, batang, dan daun. Bahkan, ada yang sampai menghasilkan bunga dan buah.
Hal ini disebabkan karena mengalami pertumbuhan dan perkembangan.
Tumbuh dan berkembang merupakan sifat yang diberikan oleh Tuhan Yang
Maha Esa kepada setiap makhluk hidup. Akan tetapi, apakah Anda menyadari arti
pertumbuhan dan perkembangan tersebut? Pada materi ini, saudara akan
mempelajari pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Bagaimana proses
pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup dengan baik dan benar.
1.2.Relevansi
Setelah mempelajari materi ini, diharapkan peserta menjelaskan
pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan, dapat mengidentifikasi tahapan
pertumbuhan pada tumbuhan ( perkecambahan, organ tumbuhan kurva sigmoid
pertumbuhan). Dapat mengidentifikasi proses perkembangan pada tumbuhan.
Dapat membedakan proses perkecambahan epigeal dan hipogeal, serta dapat
menerapkan dan mengaplikasikan langsung bagaimana pemanfaatannya untuk
masyarakat umum. Apabila telah mampu memahami dengan baik dan benar
peserta dapat melanjutkan ke kegiatan belajar selanjutnya dengan bimbingan
instruktur dan fasilitator.
1.3.Petunjuk Belajar
Kegiatan belajar pertama ini menjelaskan tentang pertumbuhan dan
perkembangan memberikan contoh dengan baik dan benar. Setiap mempelajari
satu kegiatan belajar, Anda harus mulai dari memahami capaian dan sup capaian
kegiatan pembelajarannya, menguasai pengetahuan pendukung (Uraian Materi),
melaksanakan tugas-tugas, dan mengerjakan soal latihan. Pada uraian materi

6. 2
dilengkapi dengan contoh dan ilustrasi untuk membantu anda memahami materi
kegiatan belajar ini. Pada akhir kegiatan pembelajaran dilengkapi rangkuman
materi pembelajaran dan untuk meningkatkan pemahaman anda dalam kegiatan
belajar ini maka diakhir materi terdapat tugas formatif. Dalam mengerjakan soal
latihan, Anda jangan melihat Kunci Jawaban soal terlebih dahulu, sebelum Anda
menyelesaikan soal latihan. Apabila Anda mengalami kesulitan dalam
melaksanakan tugas ini, konsultasikan dengan fasilitator. Setelah Anda merasa
benar-benar menguasai seluruh kegiatan belajar dalam modul ini, mintalah
evaluasi dari fasilitator. Anda untuk dapat dinyatakan telah benar-benar
menguasai kompetensi tersebut sehingga Anda mendapatkan sertifikat
kompetensi.

7. 3
2. INTI
2.1. Capaian Pembelajaran (CPBS)
Menguasai materi esensial Mata Pelajaran Biologi SMA termasuk advance
material materi bidang studi biologi yang mencakup:
1) keragaman dan keseragaman dalam makhluk hidup,
2) Struktur dan Fungsi dalam makhluk hidup,
3) Pertumbuhan, perkembangan dan diferensiasi,
4) Interaksi dan interdependensi,
5) Energi, materi dan organisasi kehidupan,
6) Prinsip emeliharaan keseimbangan yang dinamis dan
7) Pewarisan sifat dan Evolusi termasuk advance materials yang dapat
menjelaskan aspek ‘apa’ (konten), ‘mengapa’ (filosofi) dan ‘bagaimana’
(penerapan dalam kehidupan keseharian) dalam kerangka biologi sebagai
inkuiri.
Sub Capaian Pembelajaran (CPMK)
Mampu menganalisis konsep dan prinsip-prinsip esensial pertumbuhan,
perkembangan dan diferensiasi makhluk hidup.
2.2. Pokok-pokok Materi
1. Pengertian pertumbuhan dan perkembangan Tumbuhan
2. Perkecambahan
3. Pertumbuhan primer
4. Pertumbuhan sekunder
2.3. Uraian Materi
2.3.1. Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
Pertumbuhan (growth) merupakan proses penambahan ukuran (volume,
massa, tinggi, atau panjang) yang bersifat tidak balik (irreversible). Biasanya
dalam pertumbuhan juga terjadi penambahan komponen-komponen yang bersifat
padat, meningkatnya berat kering, dan jumlah sitoplasma. Pertumbuhan bersifat
kuantitatif, artinya dapat dinyatakan dengan satuan bilangan. Sebagai contoh:

8. 4
pertambahan tinggi tanaman, pertambahan berat sapi, tubuh anak-anak bertambah
besar ketika menginjak remaja dan lain sebagainya.
Kemudian, apa yang dimaksud dengan perkembangan? perkembangan
(development) merupakan proses menuju kedewasaan makhluk hidup.
Perkembangan merupakan perubahan bentuk dan kompleksitas yang terjadi
menyertai pertumbuhan. Proses perkembangan bersifat kualitatif, artinya tidak
dapat di ukur. Suatu makhluk hidup dikatakan sudah dewasa penuh apabila alat
reproduksi seksualnya telah berfungsi, misalnya tumbuhan telah mampu
berbunga, sedangkan pada hewan dan manusia apabila kelenjar kelaminnya telah
mampu menghasilkan sel kelamin. Pertumbuhan dan perkembangan sering juga
disebut morfogenesis. Maka pengertian istilah perkembangan itu ditandai
(disebabkan) oleh peristiwa perubahan (pembedaan, diferensiasi) struktur dan
fungsi sel-sel makhluk hidup, dari struktur-fungsi semula ke fungsi yang baru.
Adapun ciri-ciri perkembangan adalah sebagai berikut:
a. Terjadi peningkatan kualitatif individu.
b. Adanya proses pematangan organ-organ reproduksi.
c. Tidak dapat dinyatakan dalam ukuran jumlah, panjang, maupun berat
/tidak dapat diukur.
d. Bersifat sistematis, progresif, dan berkesinambungan. Artinya proses
perkembangan terus terjadi sampai makhluk hidup tersebut mati.
e. Terdapat pada alat perkembang biakan / reproduksi
f. Reproduksi secara miosis
Contoh dari perkembangan antara lain: terbentuknya bunga. Perkembangan
pada tumbuhan berbiji diawali dengan pertemuan antara sel kelamin jantan dan
sel kelamin betina, menjadi biji, berkecambah, tumbuh menjadi tanaman kecil
yang sempurna, dan berlanjut tumbuh dan berkembang menjadi tumbuhan
dewasa. Tumbuhan dewasa akan berbunga dan berbuah. Perkembangan yang
terjadi pada bentuk saja tidak memungkinkan suatu organ tumbuhan
melaksanakan fungsinya. Masing- masing organ, misalnya daun, memiliki sel
dengan fungsi tertentu dan ditempatkan di lokasi tertentu. Sebagai contoh, sel

9. 5
penyangga yang membatasi stomata sangat berbeda struktur dan fungsinya
dengan sel- sel yang ada di sekitarnya pada epidermis. Contoh lain adalah
perkembangan xilem dan floem dari kambium pembuluh selama pertumbuhan
sekunder. Struktur dan fungsi sel yang spesifik ini merupakan suatu proses yang
disebut diferensiasi sel.
2.3.2. Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan
Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan tingkat tinggi diawali
dari biji. Biji merupakan hasil pembuahan (fertilisasi) antara spermatozoid dengan
ovum yang tumbuh menjadi zigot. Zigot kemudia tumbuh menjadi embrio.
Embrio didalam biji dilengkapi dengan cadangan makanan (endosperma).
Selanjutnya embrio akan berkecambah menghasilkan individu muda. Dalam
perkecambahan tersebut, sel-sel embrio membelah Proses ini mneghasilkan
banyak sel dalam bentuk, letak, fungsi, struktur, dan susunan biokimia yang
berbeda-beda.
a) Struktur Biji
Biji adalah alat reproduksi, penyebaran, dan kelangsungan hidup suatu
tumbuhan. Selain itu, bagi tumbuhan berbiji, biji merupakan awal dari kehidupan
tumbuhan baru di luar induknya. Jika biji tanaman dikotil seperti kacang-
kacangan, saudara belah menjadi dua, saudara akan mendapatkan struktur biji
yang terdiri atas plumula, hipokotil, radikula, kotiledon dan embrio. Sedangkan,
struktur biji tanaman monokotil, misalnya jagung terdiri atas koleoptil, plumula,
radikula, koleoriza, skutelum dan endosperma. Bagian-bagian biji tersebut
mempunyai fungsi masing-masing untuk pertumbuhan tanaman. Pada biji
tanaman dikotil maupun monokotil, plumula merupakan poros embrio
yangtumbuh ke atas yang selanjutnya akan tumbuh menjadi daun pertama,
sedangkan radikula adalah poros embrio yang tumbuh kebawah dan akan menjadi
akar primer. Pada tanaman monokotil, misalnya jagung, kotiledon mengalami
modifikasi menjadi skutelum dan koleoptil. Skutelum berfungsi sebagai alat
penyerap makanan yang terdapat di dalam endosperma, sedangkan koleoptil

10. 6
berfungsi melindungi plumula. Selain itu, pada jagung juga terdapat koleoriza
yang berfungsi melindungi radikula.
Gambar 1. Struktur Biji Dikotil dan Monokotil
b) Perkecambahan
Pertumbuhan dan perkembangan telah dimulai sejak biji terkena air.
Setelah terjadi proses imbibisi (masuknya air ke dalam biji), embrio di dalam biji
melakukan perbanyakan sel. Pada tahapan tertentu, sel mengalami proses
diferensiasi. Pada tahapan ini, sel-sel mengalami proses penambahan jenis dan
fungsi sel menjadi jelas. Tahap berikutnya adalah proses pembentukan organ-
organ yang disebut organogenesis. Dengan organogenesis ini, struktur dan fungsi
menjadi semakin lengkap. Proses ini disebut perkembangan atau morfogenesis.
Proses perkecambahan diawali dengan berubahnya struktur embrio biji
menjadi tumbuhan kecil di dalam biji yaitu terlihat daun kecil, calon batang, dan
calon akar. Dua faktor yang memengaruhi perkecambahan yaitu faktor internal
(dari dalam) dan faktor eksternal (dari luar atau lingkungan). Faktor internal

11. 7
meliputi tingkat kemasakan biji, ukuran biji, absorbansi (daya serap biji terhadap
air), dan ada tidaknya zat penghambat. Faktor eksternal meliputi suhu, O2, dan
air.
Mengapa setelah biji terinduksi oleh air, embrio biji memiliki kemampuan
untuk tumbuh? Setelah biji menyerap air (imbibisi), biji membesar sehingga kulit
biji pecah. Secara umum, proses perkecambahan terjadi secara kimiawi. Dengan
masuknya air ke dalam biji, enzim akan bekerja dengan aktif. Jika embrio terkena
air, embrio menjadi aktif dan melepaskan hormon giberelin (GA). Hormon ini
memacu aleuron untuk membuat (mensintesis) dan mengeluarkan enzim. Enzim
yang dikeluarkan antara lain enzim α−amilase, maltase, dan enzim pemecah
protein.
Gambar 2. Proses perkecambahan biji. Gambar jagung yang dibuka hingga
terlihat bagian aleuron, embrio, dan endosperma. Gambar tersebut
menggambarkan urutan proses: (a) embrio menyerap air, (b) embrio
mengeluarkan GA ke aleuron, (c) aleuron mengeluarkan enzim dan enzim
menuju ke endosperma, (d) enzim bekerja menguraikan zat makanan
hingga diperoleh energi untuk perkecambahan. (sumber: Reece et.el.,
2011)
Amilase merubah amilum (pati) menjadi maltosa. Maltosa dihidrolisis
oleh maltase menjadi glukosa. Metabolisme glukosa menghasilkan energi dan
atau senyawa-senyawa untuk menyusun struktur tubuh tumbuhan. Pembentukan
energi ini membutuhkan oksigen (O2). Oleh sebab itu, proses perkecambahan
membutuhkan oksigen. Protein yang ada dipecah menjadi asam amino yang

12. 8
Tipe Perkecambahan
berfungsi menyusun struktur sel dan enzim-enzim baru. Enzim-enzim di dalam
biji dapat bekerja dengan baik pada suhu tertentu, sedangkan suhu yang tinggi
dapat merusak enzim. Cahaya pada proses perkecambahan dapat memengaruhi
hormone auksin. Hormon ini rusak atau terurai jika terkena intensitas cahaya yang
tinggi. Dengan demikian, pertumbuhan kecambah akan ke arah datangnya cahaya.
Perkecambahan adalah peristiwa tumbuhnya embrio didalam biji menjadi
tanaman baru. Biji akan berkecambah jika berada dalam lingkungan yang sesuai.
Proses perkecambahan ini memerlukan suhu yang cocok, banyaknya air yang
memadai,persediaan oksigen yang cukup, kelembapan, dan cahaya.Struktur biji
yang berbeda antara tumbuhan monokotil dandikotil akan menghasilkan struktur
kecambah yang berbedapula. Pada tumbuhan monokotil, struktur kecambah
meliputiradikula, akar primer, plumula, koleoptil, dan daun
pertama.Sedangkan, pada kecambah tumbuhan dikotil terdiri atas akar primer,
hipokotil, kotiledon, epikotil, dan daun pertama.
Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dapat dibedakan menjadi
dua, yaitu epigeal dan hipogeal.
1. Pada perkecambahan Epigeal, kotiledon terdapat di permukaan tanah karena
terdorong oleh pertumbuhan hipokotil yang memanjang ke atas. Contoh:
perkecambahan pada kacang hijau (Phaseolus sp.), kacang tanah (Arachis
hypogaea) dan kapas (Gossypium sp).
Gambar 3. Perkembangan Epigeal

13. 9
2. Pada perkecambahan Hipogeal, kotiledon tetap berada di bawah tanah,
sedangkan plumula keluar dari permukaan tanah disebabkan pertumbuhan
epikotil yang memanjang ke arah atas.Contoh: perkecambahan kacang kapri
(Pisum sativum), dan jagung (Zea mays).
Gambar 4. Perkembangan Hipogeal
Makanan untuk pertumbuhan embrio diperoleh dari cadangan makanan
karena belum terbentuknya klorofil yang diperlukan dalam fotosintesis. Pada
tumbuhan dikotil makanan diperoleh dari kotiledon, sedangkan pada tumbuhan
monokotil diperoleh dari endosperma.
c) Pertumbuhan Primer
Jaringan khusus yang mengalami pertumbuhan dengan cara pembelahan
dan pembesaran sel, disebut meristem. Sel-sel pada jaringan meristem primer
membelah terus-menerus, 1 sel menjadi 2 sel, 2 sel menjadi 4 sel, 4 sel menjadi 8
sel, 8 sel menjadi 16 sel dan seterusnya. Hal inilah yang disebut pertumbuhan
primer. Selain membelah, sel juga mengalami penambahan ukuran (membesar
dan memanjang). Pertumbuhan primer terjadi pada ujung akar dan ujung batang.
Pada jaringan meristem ini terdapat bagian titik tumbuh akar dan titik tumbuh
batang.
1. Titik Tumbuh Akar
Pada tahun 1758, Henri Louis, dkk dilaporkan sebagai orang yang pertama
kali mengamati pertumbuhan sel di daerah akar, dengan menyisipkanperak tipis
pada akar. Pada tahun 1980, Erickson dan Silkmelaporkan hasil percobaannya

14. 10
bahwa pada daerah pemanjangan jaraktinta semakin berjauhan.Pada bagian
meristem apikal (meristem ujung), akar tumbuhan dilindungi oleh tudung akar
(kaliptra). Tudung akar juga berfungsi untuk menembus tanah karena sel-sel di
bagian ini mengeluarkan cairan polisakarida. Akibat cairan inilah tanah menjadi
lunak. Titik tumbuh akar adalah pada bagian jaringan meristem yang memiliki
tudung akar. Berdasarkan strukturnya, titik tumbuh akar dibedakan menjadi
daerah pembelahan sel, daerah pemanjangan sel dan daerah diferensiasi.
Daerah pembelahan sel terdapat pada bagian ujung, di belakang tudung akar.
Pada daerah ini terdapat meristem primer dan meristem apical dengan sel-sel yang
aktif membelah (meristematik). Meristem primer terdiri atas tiga sistem jaringan
yaitu protoderm (lapisan terluar yang akan menjadi jaringan epidermis),
meristem dasar (lapisan kedua yang berada di sebelah dalam protoderm dan akan
menjadi jaringan dasar), dan prokambium (merupakan lapisan dalam yang akan
menjadi stele atau silinder pusat). Meristem apikal merupakan pusat pembelahan
sel. Daerah pemanjangan sel terdapat di belakang daerah pembelahan. Sel-sel
pada daerah ini memiliki kemampuan untuk membesar dan memanjang.
Gambar 5. Daerah Titik Tumbuuh Akar (sumber: Reece et.el., 2011)
Pada daerah diferensiasi, sel-sel pada tiga sistem jaringan meristem
mengalami proses diferensiasi, sehingga memiliki struktur dan fungsi khusus.
Epidermis pada daerah diferensiasi sudah terdiferensiasi dan tumbuh bulu-bulu
akar yang berfungsi untuk menyerap unsur-unsur hara dari dalam tanah. Oleh

15. 11
sebab itu, daerah diferensiasi dikatakan mengalami organogenesis secara
sempurna.
2. Titik Tumbuh pada batang
Titik tumbuh batang terdapat pada ujung batang. Ujung batang merupakan
jaringan meristem yang sel-selnya aktif membelah. Pada ujung batang terdapat
meristem apikal sebagai daerah pertumbuhan. Jaringan meristem membelah
membentuk bangunan
seperti kubah.
Jaringan meristem
pada batang dibagi
menjadi 2 yaitu
meristem embrional
dan meristem
kambium. Meristem
Gambar 6. Penampang Tengah Membujur Ujung
embrional ditemukan
pada saat perkecambahan, sedangkan meristem kambium ditemukan setelah
tanaman tumbuh dan berkembang secara lengkap. Primordia daun tumbuh di
kanan kiri meristem apikal. Tunas samping yang akan membentuk cabang disebut
tunas aksiler. Batang memiliki daerah pemanjangan dan daerah diferensiasi.
Daerah pembelahan pada batang yang sedang tumbuh lebih jauh letaknya dari
ujung, dibandingkan dengan daerah pembelahan pada akar. Pada beberapa jenis
Gymnospermae (tumbuh an berbiji terbuka) dan dikotil terletak beberapa
sentimeter di bawah ujung. Pertumbuhan primer batang dapat diukur
menggunakan alat yang disebut auksanometer.
d. Pertumbuhan Sekunder
Di antara xilem dan floem terdapat kambium yang sel-selnya aktif
membelah. Pada tumbuhan dikotil, jaringan xylem dan floem primer terdapat pada
batang dan akar yang hidup selama periode yang relatif pendek. Kemudian,

16. 12
fungsinya diambil alih oleh jaringan pembuluh sekunder yang dihasilkan oleh
kambium yang aktif membelah.
Pertumbuhan kambium ke arah luar membentuk floem sekunder, dan ke
arah dalam membentuk xilem sekunder sehingga batang tumbuhan bertambah
besar. Aktivitas kambium yang membentuk xilem dan floem sekunder ini disebut
pertumbuhan sekunder. Semua jaringan yang ada di sebelah dalam kambium
disebut kayu, sedangkan di sebelah luar kambium disebut kulit atau papagan.
Pembentukan xilem dan floem sekunder pada batang terjadi karena
aktivitas kambium yang dipengaruhi oleh musim. Jika kondisi lingkungan kurang
menguntungkan, maka aktivitas kambium menjadi rendah sehingga xilem dan
floem sekunder yang dihasilkan sedikit. Namun sebaliknya, pada musim hujan,
aktivitas kambium ini akan meningkat. Perbedaan aktivitas kambium akan
menghasilkan jejak pada batang yang disebut lingkaran tahun.
Gambar 7. Skema Anatomi Batang Sebuah Pohon
Sama halnya dengan semua organisme, pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan diatur oleh kombinasi faktor genetik dan pengaruh lingkungan. Hal ini
berkenaan dengan karakteristik tumbuhan yaitu: 1) memiliki kemampuan
merespon sejumlah sinyal dari lingkungan seperti fotoperiode, perubahan suhu,
dan kelembaban; 2) memproduksi zat kimia pengatur tumbuh tumbuhan (hormon)

17. 13
sebagai mediator sinyal dari lingkungan; 3) memiliki kode gen enzim yang
mengkatalis reaksi kimia untuk pertumbuhan dan perkembangan.
Faktor internal yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan adalah faktor genetik (gen) dan hormon. Hormon yang berpengaruh
terhadap pertumbuhan tanaman disebut fitohormon, antara lain auksin, giberelin,
sitokinin, asam absisat, dan etilen. Faktor eksternal yang memengaruhi
pertumbuhan pada tumbuhan, antara lain nutrisi, cahaya, suhu, kelembapan, dan
aerasi. Penjelasan lebih lanjut tentang faktor-faktor pertumbuhan dan
perkembangan makhluk hidup ada pada kegiatan belajar 3.