Mekanisme Membuka dan Menutupnya Stomata pada Tumbuhan

Mekanisme Membuka dan Menutupnya Stomata pada Tumbuhan

Stomata ialah celah yang dibatasi oleh dua sel penjaga. Sel penjaga memiliki penebalan dinding khusus (bagian tertentu menebal sementara bagian lainnya tidak menebal) dan didalam selnya terdapat kloroplas.

Pengamatan mikroskopis yang dilakukan terhadap permukaan daun menunjukkan bahwa cahaya dapat mempengaruhi pembukaan stomata. Ketika cahaya redup atau tidak ada cahaya pada umumnya stomata tumbuhan akan menutup. Sementara ketika intensitas cahaya meningkat stomata akan membuka hingga mencapai nilai tertinggi/maksimum.

Mekanisme membuka dan menutupnya stomata ini dikontrol oleh sel penjaga. Di bawah iluminasi, konsentrasi solut didalam vakuola sel penjaga meningkat. Lalu bagaimana konsentrasi solut itu meningkat?

Pertama, pati yang ada pada kloroplas sel penjaga diubah menjadi asam malat.

Kedua, pompa proton yang ada pada membran plasma sel penjaga diaktifkan. Pompa proton ini menggerakkan ion H+, beberapa diantaranya asalnya dari asam malat, melintasi membran plasma. Asam malat yang kehilangan ion H+ membentuk ion malat. Hal tersebut akan menaikkan gradien listrik dan gradien pH lintas membran plasma.

Ion K+ mengalir ke dalam sel ini melalui suatu saluran sebagai respons atas perbedaan muatan, sementara ion Cl- berasosiasi dengan ion H+ akan mengalir ke dalam sel itu melalui saluran lainnya dalam responnya terhadap perbedaan konsentrasi ion H+. Akumulasi ion malat, K+, dan Cl- akan menaikkan tekanan osmotik sehingga air akan tertarik ke dalam sel penjaga. Signal yang mengaktifkan enzim pembentukan malat serta mengaktifkan pompa proton didalam membran plasma ialah cahaya biru dan cahaya merah.

Produksi asam malat dan influksion K+ serta Cl- menarik air ke dalam sel melalui proses osmosis. Ketika vakuola sel penjaga mendapatkan air, sel tersebut akan membengkak dan mengakibatkan tekanan turgor naik. Tekanan turgor ini akan mendesak dinding tipis yang ada pada sel penjaga sehingga menyebabkan stomata membuka.

Proses menutupnya stomata ini akan terjadi pada saat sel penjaga tersebut kehilangan ion K+ yang kemudian disusul dengan hilangnya air melalui proses osmosis yang mengakibatkan turgor sel penjaga menurun.

Terdapatknya klorofil pada sel penjaga menyebabkan sel penjaga bisa melangsungkan proses fotosintesis yang menghasilkan glukosa serta mengurangi konsentrasi CO2. Glukosa larut didalam air sehingga air dari jaringan disekitar sel penjaga akan masuk kedalam sel penjaga tersebut yang menyebabkan tekanan turgor sel penjaga naik sehingga stomata membuka.

Faktor-faktor yang mempengaruhi membuka dan menutupnya stomata ini antara lain yaitu:

1)    Faktor internal, yaitu cahaya matahari, konsentrasi CO2, serta asam absisat (ABA).

2)    Faktor internal (jam biologis).

Cahaya matahari dapat merangsang sel penjaga menyerap air dan ion K+, sehingga stomata akan membuka pada pagi hari. Konsentrasi CO2 yang rendah didalam daun juga akan membuat stomata membuka. Stomata akan menutup jika terjadi cekaman air.

Ketika cekaman air, zat pengatur tumbuh ABA diproduksi didalam daun yang mengakibatkan membran menjadi bocor sehingga akan terjadi kehilangan ion K+ dari sel penjaga dan mengakibatkan sel penjaga mengkerut sehingga stomata akan menutup.

Faktor internal yaitu jam biologis memicu serapan ion pada pagi hari sehingga stomata membuka, sedangkan pada malam hari terjadi pembebasan ion yang menyebabkan stomata menutup. Stomata pada sebagian besar tanaman umumnya membuka pada siang hari dan menutup pada malam hari.

Pada beberapa tumbuhan misalnya kelompok tumbuhan CAM stomata membuka pada malam hari sedangkan pada siang hari stomata menutup.

Menutupnya stomata pada siang hari merupakan adaptasi untuk mengurangi proses penguapan tumbuhan yang hidup di daerah kering.

Pada malam hari CO2 masuk ke dalam tanaman dan disimpan dalam bentuk senyawa C4. Selanjutnya senyawa C4 akan membebaskan CO2 pada siang hari sehingga dapat digunakan untuk fotosintesis.

Adaptasi lainnya yang terdapat pada tumbuhan xerofit untuk mengurangi proses transpirasi yaitu memiliki daun dengan stomata tersembunyi (masuk ke bagian dalam) yang ditutupi oleh trikoma (rambut-rambut yang merupakan penjuluran epidermis).

Pada saat matahari terik, jumlah air yang hilang melalui proses transpirasi lebih tinggi daripada jumlah air yang diserap oleh akar. Untuk mengurangi laju transpirasi tersebut stomata akan menutup.

Menutupnya stomata akan menurunkan jumlah CO2 yang masuk ke dalam daun sehingga akan mengurangi laju fotosintesis.

Pada dasarnya proses membuka dan menutupnya stomata bertujuan untuk menjaga keseimbangan antara kehilangan air melalui transpirasi dengan pembentukan gula melalui fotosintesis.