PART – 1
Kajian Biologi
Putri malu atau dalam bahasa latin disebut Mimosa pudica Linn. Adalah tumbuhan dengan ciri daun yang dapat menutup dengan sendirinya saat disentuh dan membuka kembali setelah beberapa lama.
Tumbuhan berdaun majemuk menyirip dan daun bertepi rata ini memiliki letak daun yang berhadapan serta termasuk dalam suku polong-polongan. Daun kecil-kecil tersusun majemuk, bentuk lonjong dengan ujung lancip, warna hijau (ada yang kemerahmerahan). Bila daun disentuh akan menutup (sensitive plant). Bunga bulat seperti bola, warna merah muda, bertangkai.
Sistematika taksonomi Mimosa pudica dapat dijelaskan sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Subkingdom : Tracheobionta (berpembuluh)
Superdivisio : Spermatophyta (menghasilkan biji)
Kelas : Magnoliopsida
Ordo : Fabales
Family : Fabaceae
Genus : Mimosa
Spesies : Mimosa pudica L.
Tumbuhan putri malu memiliki dua macam kepekaan, yaitu peka terhadap sentuhan (niktinasti) dan terhadap intensitas cahaya matahari atau melakukan gerak tidur pada malam hari (seismonasti). Gerak niktinasti dan seismonastiyang dimiliki oleh putri malu tergolong dalam gerak nasti (gerak bagian tumbuhan yang arahnya tidak ditentukan arah datangnya rangsangan) serta tergolong dalam gerak otionom (gerak yang disebabkan karena adanya ragsangan dari luar tumbuhan berupa faktor-faktor lingkungan). Gerak nasti terjadi disebabkan karena adanya rangsangan dari luar menyebabkan perubahan tekanan turgor pada sel-sel batang, cabang, dan tulang daun. Tekanan turgor merupakan tekanan air pada dinding sel akibat perubahan kadar air dalam sel tumbuhan.
Ketika kumpulan daun tumbuhan sensitif putri malu (mimosa) disentuh, daunnya akan lunglai dan helai daunnya akan melipat bersama (gambar). Respon ini hanya memerlukan waktu sedetik atau dua detik, disebabkan oleh kehilangan turgor sel secara cepat didalam pulvinus yaitu organ motor khusus yang berlokasi pada sambungan daun. Sel-sel motor secara mendadak akan menjadi lembek setelah rangsangan karena hilangnya kalium, yang menyebabkan air meninggalkan sel melalui osmosis. Sel membutuhkan waktu sekitar 10 menit untuk mendapatkan kembali turgornya dan memulihkan bentuk alamiah daun.
Membuka dan menutupnya daun putri malu yang terjadi karena adanya energi yang berasal dari ATP. ATP berada dalam organ penggerak seperti pada pulvinus Mimosa, sekitar 3-4 kali lebih banyak daripada yang berada pada bagian tak bergerak dari tumbuhan. Aktivitas elektrikal dan mekanikal dari vakuola kontraktil terkait dengan peningkatan hilangnya ion melalui membran plasma dan secara bersamaan terlihat peningkatan aktivitas ATPase. Diasumsikan bahwa pada Mimosa suatu sistem ATP-ATPase-kalsium mungkin mengaktifkan filament atau protein kontraktil yang terjadi dalam sitoplasma vacuolar dan menyebabkan kontraksi pulvinus. Berdasarkan hal ini dan bukti sebelumnya, mechanism umum diantara pergerakan kontraktil tumbuhan dan hewan dapat dikatakan ada. Ditemukan bahwa membukanya stomata dalam sel penjaga dipengaruhi oleh pengambilan ion ini. Diduga pula sistem ATP-ATPase mungkin terlibat dalam pengumpulan garam atau ion dan berperan dalam proses pemulihan sel pergerakan pada Mimosa.
PART – 2
Kajian Kimia
Zat kimia mimosina
Tanaman putri malu memiliki potensi sebagai alternatif dalam terapi terhadap beberapa penyakit seperti insomnia dan peluruh larva cacing gelang di dalam tubuh. Hal ini dikarenakan di dalam tanaman ini ada senyawa kimia yang bernama mimosina atau asam beta-3-hidroksi-4 piridon amino. Mimosina adalah alkaloid yang merupakan asam β-amino. Struktur molekul mimosin mirip dengan asam amino tirosin, bahan baku untuk sintesis hormon tiroid.
[caption id="attachment_289234" align="aligncenter" width="300" caption=""][/caption]
Sumber : Fessenden & Fessenden, 1999 : 365
Senyawa mimosin bersifat toksis bagi organ liver, ginjal dan kulit (alopesia). Namun mekanisme toksisitas amat kompleks. Timbulnya efek toksis (keracunan) pada manusia mungkin lewat hambatan jalur metabolisme vitamin B6 pada organ liver sehingga memunculkan manifestasi defisiensi vitamin B6. Terhambatnya jalur metabolism vitamin B6 memberikan manifestasi kekurangan vitamin B6 berupa penyakit pelagra pada kulit, sariawan, kemunduran fungsi saraf (neuropati) dan peningkatan kadar homosistein yang merupakan faktor risiko untuk terserang penyakit jantung.
Adapun pada keracunan kronis memberikan manifestasi berupa alopesia (rambut rontok) dan katarak pada lensa mata. Begitu pula, asupan mimosin yang berlangsung kronis dapat menghambat biosintesis senyawa kolagen tulang rawan sehingga mudah terjadi pendarahan kapiler, proteinuria dan perforasi uterus. Hambatan sintesis DNA (deoksiribonucleic acid) dan RNA (ribonucleic acid) oleh mimosin berpotensi menimbulkan mutasi genetik. Sementara itu, efek toksis akut mimosin mirip dengan gejala keracunan makanan pada umumnya berupa mual, muntah hingga kehilangan kesadaran bahkan meninggal. Dalam penelitian preklinis di tingkat hewan coba, memasukkan senyawa mimosin ke dalam aliran darah vena lewat infus dengan takaran dosis 250 miligram per kilogram berat badan sehari sudah bersifat letal dalam hitungan jam atau hari.Jikalau konsentrasi mimosina di dalam daun putri malu dapat diturunkan yang menyebabkan efek toksisnya berkurang, maka daun putri malu dapat digunakan sebagai terapi terhadap penyakit insomnia dan peluruh larva cacing gelang.
PART – 3
Kajian Fisika
“Sinyal Listrik pada Mimosa pudica”
Mimosa pudica selalu mengatupkan daunnya pada saat disentuh. Sentuhan itu merupakan bentuk rangsangan mekanik. Mimosa pudica tidak hanya mengatup karena rangsangan mekanik, tapi juga bisa mengatup karena rangsangan panas dan kimia. Pernahkah kamu memperhatikan, jika kita sentuh Mimosa pudica di ujungnya, daunnya akan menutup satu persatu menuju ke pangkal tangkai/pulvini? Ada apakah di dalam Mimosa pudica yang menyebabkan ia berprilaku demikian?
Para ahli belum bisa menentukan dengan pasti kenapa Mimosa pudica berprilaku demikian. Tapi, dari beberapa percobaan yang dilakukan oleh Ilmuan, diperoleh hasil bahwa sinyal listrik-lah yang menyebabkan hal itu terjadi. Alexander G. Volkov merupakah salah satu ilmuan yang menguji hal ini.
Bagaimanakah penjalaran sinyal listrik pada Mimosa pudica ?
Bagian Mimosa pudica yang berperan dalam penjalaran listrik ini adalah pulvinus.
[caption id="attachment_289236" align="aligncenter" width="150" caption=""]
Sumber : www.microscopy-uk.org.uk
Mekanisme menutup daun ini diaktifkan oleh arus listrik. Arus ini sama dengan sistem syaraf manusia, tapi berjalan lebih lambat dibandingkan hewan. Saat melihat daun menutup, kita seperti melihat mekanisme aliran syaraf hewan tapi dalam bentuk slow motion. Arus listrik ini muncul ketika daun diberi rangsangan baik rangsangan mekanik, panas, dan kimiawi. Ketika daun diberi rangsangan, ada pompa ion potassium, calcium, dan sodium yang menyebabkan ketidakseimbangan muatan positif dan negatif pada neuron dan menghasilkan sinyal listrik yang disebut Action Potensial (AP). Saat hal ini terjadi, neuron-neuron beraksi dengan mengirimkan sinyal-sinyal listrik antar neuron melalui axon, dan disebut neurontransmitter. AP menyebar pada bagian floem dan protoxylem parenchyma. Sel-sel daun dihubungkan dengan jembatan cytoplasmic (plasmodesmata) sehingga sinyal listrik bisa bergerak melalui banyak sel.
AP bergerak 1000 kali lebih rendah dibandingkan hewan yaitu bergerak dengan kecepatan 20-30 mm/s menuju Pulvini. Ketika AP sudah tiba di pulvini, pulvini merespon dengan melepaskan ion potassium K+ dan Klorida Cl-, serta melepaskan air dari sel. Stimulus ini dijalarkan diantara sel sepanjang daun sehingga seluruh daun menutup saat disentuh.
Konsep Tekanan pada Mimosa pudica
Pada fenomena gerak seismonasti pada Mimosa pudica, parameter yang tepat untuk menjelaskan pergerakan air dinamakan koefisien refleksi () yang diperoleh dari teori irreversible pada termodinamika. Persamaan matematis yang dapat menjelaskan koefisien tersebut adalah sebagai berikut :
J_v (volum flow)=L_p (∆P-σRT〖∆C〗_s ) ---- (I)
J_s (solute flow)=ωRT〖∆C〗_s+(1-σ) (C_s ) ̅J_v ---- (II)
Sumber : tanpa sumber
Keterangan :
L_p=koefisien permeabilitas volume
∆P=selisih tekanan hidrostatis yang melewati membran sel
RT〖∆C〗_s=selisih tekanan osmosis termodinamis yang melewati membran sel
σ=koefisien refleksi,permeabilitas relatif membran untuk zat terlarut dan air.
ketika nilai σ=1 membran bersifat semipermeabel
ketika nilai σ=0 membran bersifat permeabel
(C_s ) ̅=rata-rata konsentrasi zat terlarut
ω=permeabilitas zat terlarut
Ketika nilai J_v=0, maka persamaan II akan menjadi
J_s (solute flow)=ωRT〖∆C〗_s ---- (III)
Sumber : tanpa sumber
Selama steady-state, volume sel berada dalam keadaan konstan, J_v=0 maka persamaan I
σ=∆P/(RT〖∆C〗_s )---- (IV)
Sumber : tanpa sumber
atau
∆P=σRT〖∆C〗_s---- (V)
Sumber : tanpa sumber
Persamaan ini diberlakukan untuk zat terlarut yang bermuatan. Mimosa pudica akan terus mempertahankan keadaan seperti persamaan V. Suku-suku pada ruas kanan berbanding lurus dengan suku pada ruas kiri. Tinjauan utama dari persamaan ini adalah nilai σ yang berpengaruh pada nilai ∆P. Saat Mimosa pudica disentuh, maka akan terjadi penurunan σ yang berpengaruh pada turunnya nilai ∆P. Peristiwa ini disebut penurunan tekanan turgor di dalam sel tumbuhan. Penurunan nilai σ ini diasumsikan karena terbukanya pori-pori membran.
