Difusi dan Osmosis.
II.
Tujuan
Untuk memahami permasalahan
yang terjadi dalam percobaan mengenai difusi dan osmosis.
III.
Dasar Teori
Ada
tiga macam gerakan ion atau molekul zat untuk melewati membran plasma yaitu
difusi, osmosis dan transpor aktif. Pergerakan molekul-molekul zat secara
difusi dan osmosis tidak memerlukan energi sehingga disebut transpor pasif
sedangkan transpor aktif memerlukan energi untuk pergerakannya (Sulistyowati,
2010:8).
1. difusi
Difusi
merupakan peristiwa perpindahan melekul dengan menggunakan tenaga kinetik
bebas, proses perpindahan ini berlangsung dari derajat konsentrasi tinggi ke
derajat konsentrasi rendah baik melalui selaput pemisah maupun tidak dan tanpa
menggunakan energi. Jadi, pada difusi konsentrasi molekul akan sama pada semua
bagian. Proses ini akan terus berlangsung hingga dicapai titik keseimbangan.
Contoh peristiwa difusi adalah:
a. Masuknya air
ke dalam akar, kemudian bergerak dari sel ke sel dan akhirnya meninggalkan
tubuh tumbuhan dalam bentuk nap air.
b. Masuknya gas
karbondioksida ke dalam tubuh tumbuhan dan keluarnya gas oksigen ke luar tubuh
tumbuhan (Luqman, 2012).
Kecepatan
difusi ditentukan oleh : Jumlah zat yang tersedia, kecepatan gerak kinetik dan
jumlah celah pada membran sel. Difusi sederhana ini dapat terjadi melalui dua
cara:
a. Melalui celah pada lapisan lipid
ganda, khususnya jika bahan berdifusi terlarut lipid.
b. Melalui saluran licin pada
beberapa protein transpor.
Mekanisme
difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga
mekanisme, yaitu difusi sederhana (simple difusion),difusi melalui saluran yang
terbentuk oleh protein transmembran (simple difusion by chanel formed), dan
difusi difasilitasi (fasiliated difusion). Difusi sederhana melalui membran
berlangsung karena molekul-molekul yang berpindah atau bergerak melalui membran
bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada
membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak
seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang
larut dalam lemak, Selain itu, memmbran sel juga sangat permeabel terhadap
molekul anorganik seperti O,CO2, HO, dan H2O. Beberapa
molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus
membran melalui saluran atau chanel. Saluran ini terbentuk dari protein
transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul
dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya.
Sementara itu, molekul – molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa,
dan beberapa garam – garam mineral, tidak dapat menembus membrane secara
langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat
menembus membran. Proses masuknya molekul besar yang melibatkan
transporter dinamakan difusi difasilitasi
(Kimball,1999;35).
Transport dengan cara difusi
fasilitas mempunyai perbedaan dengan difusi sederhana yaitu difusi fasilitas
terjadi melalui carrier spesifik dan difusi ini mempunyai kecepatan transport
maksimum (Vmax). Suatu bahan yang akan ditransport lewat cara ini akan terikat
lebih dahulu dengan carrier protein yang spesifik, dan ikatan ini akan membuka
channel tertentu untuk membawa ikatan ini ke dalam sel. Jika konsentrasi bahan
ini terus ditingkatkan, maka jumlah carrier akan habis berikatan dengan bahan
tersebut sehingga pada saat itu kecepatan difusi menjadi maksimal (Vmax). Pada
difusi sederhana hal ini tidak terjadi, makin banyak bahan kecepatan transport
bahan maakin meningkat tanpa batas. Difusi terfasilitasi adalah sejenis
transpor pasif yang molekul solutnya bergerak menuruni gradien konsentrasi
dengan bantuan protein pembawa pada membran. Suatu protein pembawa mengambil
sebuah molekul, kemudian protein tersebut berubah ke bentuk alternatifnya untuk
menyimpan molekul ke sisi lain membran. Dalam hal ini tidak diperlukan masukan
energi.
Gambar
diatas adalah contoh peristiwa difusi, di sana tidak nampak adanya membran
semipermeabel jadi peristiwa tersebut proses difusi bukan osmosis dimana yang
pindah adalah partikelnya bukan pelarutnya(jika sebuah larutan), perpindahannya
juga dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.
Peristiwa
difusi pada tumbuhan sangat penting untuk keseimbangan hidup tumbuhan. Karbon
dioksida (CO2) dan oksigen (O2) diambil oleh tumbuhan
dari udara melalui proses difusi. Pengambilan air dan garam mineral oleh
tumbuhan dari dalam tanah, salah satunya melalui proses difusi. Difusi zat dari
dalam tanah ke dalam tubuh tumbuhan disebabkan konsentrasi garam mineral
di tanah lebih tinggi daripada di dalam sel. Demikian juga gas CO2
di udara masuk ke dalam tubuh tumbuhan karena konsentrasi CO2 di
udara lebih tinggi daripada di dalam sel tumbuhan. Sebaliknya, O2 dapat
berdifusi keluar tubuh tumbuhan jika konsentrasi O2 dalam tubuh
tumbuhan lebih tinggi akibat adanya fotosintesis dalam sel (Loveless, 1991: 185).
Faktor yang mempengaruhi difusi :
a.
Suhu, makin tinggi difusi makin
cepat
b.
BM makin besar difusi makin lambat
c.
Kelarutan dalam medium, makin besar difusi
makin cepat
d.
Perbedaan Konsentrasi, makin besar
perbedaan konsentrasi antara dua bagian, makin besar proses difusi yang
terjadi.
e.
Jarak tempat berlangsungnya difusi,
makin dekat jarak tempat terjadinya difusi, makin cepat
proses difusi yang terjadi.
f.
Area Tempat berlangsungnya Difusi,
makin luas area difusi, makin cepat proses difusi.
2.
osmosis
Osmosis merupakan suatu peristiwa perembesan
suatu molekul air melintasi membran yang memisahkan dua larutan dengan potensial
air yang berbeda. Proses osmosis berlangsung dari larutan hipotonik menuju
larutan yang hipertonik atau perpindahan air dari molekul larutan yang
potensial airnya tinggi ke potensial yang rendah melalui membran selektif
permeabel (semipermeabel). Membran selektif permeabel adalah selaput pemisah
yang hanya dapat dilalui oleh air dan molekul-molekul tertentu yang larut di
dalamnya. Molekul-molekul yang dapat melewati membran semipermeabel adalah
molekul-molekul asam amino, asam lemak dan air, sedangkan molekul zat yang
berukuran besar misalnya polisakarida(pati) dan protein tidak dapat melewati
membran semipermeabel tersebut tetapi memerlukan
protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membran. Larutan yang memiliki konsentrasi tinggi memiliki tekanan
osmosis yang tinggi pula maupun sebaliknya.
Setiap sel hidup merupakan sistem osmosis. Jika sel ditempatkan dalam
larutan yang lebih pekat (hipertonis) terhadap cairan sel maka air dalam sel
akan terisap keluar. Hal itu akan menyebabkan plasma menyusut. Jika air sel
terus terisap keluar akan menyebabkan plasma terlepas dari sel-sel dan sel akan
mengerut. Sebaliknya jika sel berada dalam larutan hipotonis (lebih encer
daripada cairan sel), air dari luar sel akan masuk ke dalam sel sehingga sel
mengembang. Contoh peristiwa osmosis adalah kentang
yang dimasukkan ke dalam air garam (sulistyowati, 2010:8).
Gambar
tersebut adalah contoh dari peristiwa osmosis dimana 2 sel yang masing-masing
memiliki membran plasma dan pada gambar tersebut terjadi perbedaan konsentrasi.
Konsentrasi garam sebelah kanan lebih tinggi akibatnya volume pelarutnya lebih
kecil dibandingkan dengan sel yang sebelah kiri. Akibatnya pelarut dari sel
sebelah kanan berpindah ke dalam sel sebelah kiri.
Plasmolisis adalah
peritiwa melepasnya plasmalemma atau mebran plasma dari dinding sel karena
dehidrasi (hilangnya air sel) bila sel berada di lingkungan larutan yang
hipertonis sehingga protoplasma mengkerut dan terlepas dari dinding sel. jika dalam suatu bejana yang dipisahkan
oleh selaput semipermiabel ditempatkan dua larutan glukosa yang terdiri atas
air sebagai pelarut dan glukosa sebagai zat terlarut dengan konsentrasi yang
berbeda dan dipisahkan oleh selaput selektif permeabel, maka air dari larutan
yang berkonsentrasi rendah akan bergerak atau berpindah menuju larutan glukosa
yang konsentrainya tinggi melalui selaput permeabel. Membran semipermeabel
harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang
mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu
fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan
pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi
yang lebih encer. Gaya
per unit luas
yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel
selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding
dengan tekanan turgor
(Yulianto,2012).
Osmosis adalah suatu topik yang
penting dalam biologi karena
fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan
ke luar sel. Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam lingkungan
yang hipotonik atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan air,
yaitu dalam proses osmoregulasi.
Faktor–faktor
yang mempengaruhi terjadinya osmosis pada sel hidup :
- Ukuran zat terlarut: semakin banyak zat terlarut maka peristiwa terjadinya osmosis akan semakin cepat. Karena zat terlarut memiliki tekanan osmotik yang berfungsi untuk memecah zat pelarut bergerak melalui membrane semipermeable.
- Tebal membran: semakin tebal suatu membrane akan memperhambat terjadinya osmosis. Karena dapat menyebabkan semakin sulitnya zat terlarut menembus membrane tersebut.
- Luas permukaan
- Jarak zat pelarut dan zat terlarut
- Suhu
Persamaan
osmosis dan difusi
Osmosis dan
difusi merupakan mekanisme nutrien pada waktu transport nutrien melewati
membran yang bersifat pasif. Transport pasif memiliki arti bahwa mekanisme
transport tersebut tidak melawan gradien konsentrasi sehingga tidak membutuhkan
energi untuk melakukan mekanisme ini.
3. Transpor
aktif
Pada sel-sel akar tumbuhan terdapat
penumpukan mineral. Artinya, konsentrasi mineral di dalam sel lebih tinggi
daripada di luar sel, atau potensial air di luar sel lebih tinggi dibandingkan
dengan potensial air di dalam sel. Oleh karena itu, osmosis dari luar sel ke
dalam sel tetap berlangsung untuk mencegah plasmolisis. Akan tetapi, keadaan
ini menghambat pengambilan mineral dari luar ke dalam sel melalui difusi,
terutama karena membran sel memiliki permeabilitas yang sangat rendah. Untuk
mengatasi hal tersebut, diperlukan transpor aktif yang melibatkan energi dari
ATP agar ion-ion dapat masuk ke dalam sel. ATP adalah molekul pembawa energi di
dalam sel (Parjatmo, 1987:87).
Transpor
aktif merupakan transpor partikel-partikel melalui membran semipermeabel yang
bergerak melawan gradien konsentrasi yang memerlukan energi dalam bentuk ATP.
Transpor aktif berjalan dari larutan yang memiliki konsentrasi rendah ke
larutan yang memiliki konsentrasi tinggi, sehingga dapat tercapai keseimbangan
di dalam sel. Adanya muatan listrik di dalam dan luar sel dapat mempengaruhi
proses ini, misalnya ion K+, Na+ dan CL –
(Alkatiri, 1996:102).
IV.
Alat dan Bahan
Alat
a. Cawan
petri
b. Skalpel
atau pisau potong
c. Gelas
ukur
Bahan
a. Kentang
atau wortel
b. Garam
dapur halus
c. Air
V.
Langkah Kerja
Menyiapkan
dua butir kentang yang sudah dikupas dan disayat pada bagian
permukaannya dibentuk seperti kubus
sehingga dapat berdiri menumpu salah satu bidang sayatan tanpa bergulir.
|
Meletakkan
kedua kentang tersebut ke dalam cawan petri yang sebelumnya telah berisi
air dan sudah diketahui volume air dalam cawan petri tersebut.
|
Mengisi
dengan garam dapur halus sebanyak separuh cekungan pada salah satu kentang,
sedangkan kentang yang satunya dibiarkan kosong.
|
Membiarkan
kentang dalam air tersebut selama 30 menit kemudian mengadakan dan mengukur
kembali air dalam cawan petri setelah mengeluarkan kentang
|
Mendiskuikan
gejala yang terjadi pada cekungan kentang tersebut dan mengamati perbedaan jumlah air dalam
cawan petri
|
Membuat
cekungan yang cukup dalam pada sisi sayatan pada permukaan kentang
|
VI.
Hasil Pengamatan
kelompok
|
Air sebelum
|
Air sesudah
|
Keterangan
|
|
1
|
Kentang + garam
|
20 ml
|
15 ml
|
Struktur Kentang lunak
|
2
|
Kentang
|
20 ml
|
20 ml
|
Struktur kentang tetap keras
|
3
|
Kentang + garam
|
20 ml
|
15 ml
|
Struktur kentang lebih lembek
|
4
|
Kentang
|
20 ml
|
20 ml
|
Struktur kentang tetap keras
|
Kentang dengan diberi garam kentang tanpa garam
Sebelum: sebelum
-
Struktur kentang keras - Struktur kentang
keras
-
Air 20 ml -
Air 20 ml
-
Tinggi kentang 2 cm - Tinggi
kentang 2 cm
-
Lebar kentang 2 cm - Lebar
kentang 2 cm
Sesudah
30 menit : Sesudah
30 menit
-
Struktur kentang menjadi lembek - struktur kentang tetap keras
-
Air menyusut menjadi 15
ml - air tetap 20 ml
VII.
Pembahasan
Pada
praktikum kali ini kami melakukan percobaan mengenai peristiwa difusi dan
osmosis dimana difusi adalah proses pergerakan acak partikel-pertikel cairan dari
konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah
sedangkan osmosis adalah perpindahan pelarut dari konsentrasi
tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah melalui membran semipermeable. Dalam
melaksanakan praktikum ini kami menggunakan sample kentang sebagai indikator
dan bahan utama untuk mengetahui adanya peristiwa difusi dan osmosis. Dua buah
kentang yang sudah dikupas dibentuk seperti kubus yang dimaksudkan agar kentang
dapat berdiri. Kemudian disayat pada bagian permukaannya yang nantinya akan
dibuat cekungan pada masing masing kentang. Cekungan pada kentang yang satu
diisi dengan garam dapur halus sedangkan yang satunya lagi cekungan dibuat
kosong. Setelah itu kedua kentang dimasukkan ke dalam cawan petri yang sudah
diisi dengan air dimana volume air dalam cawan petri tersebut sudah diketahui.
Untuk meneliti adanya peristiwa difusi dan osmosis , kentang dibiarkan terendam
dalam air pada cawan petri tersebut selama kurang lebih 30 menit.
Setelah 30
menit, kedua kentang mengalami beberapa perubahan. Kentang yang terendam air
dan cekungannya diberi garam, maka garam tersebut akan larut dalam air karena
kentang tersebut mengalami peristiwa osmosis dimana air yang ada dalam cawan
petri merembes melalui membran yang dalam hal ini membrannya adalah kentang, menuju
ke larutan garam yang ada dalam cekungan kentang. Kentang bertindak sebagai
membran selektif permeabel yang memisahkan dua larutan dengan konsentrasi yang
berbeda dimana dia dapat dilalui oleh air dan zat yang larut di dalamnya. Karena proses osmosis berlangsung dari larutan hipotonik menuju larutan yang
hipertonik, maka air berpindah dari molekul larutan yang mempunyai potensial
air tinggi dimana dalam hal ini yang berperan adalah air di luar kentang menuju larutan yang potensial airnya rendah
yang dalam hal ini adalah larutan garam yang ada dalam kentang. Berdasarkan
peristiwa osmosis yang terjadi tersebut, maka air yang ada dalam cawan petri
menjadi berkurang karena masuk ke dalam larutan garam di kentang yang
berkonsentrasi air rendah.
Kentang yang
mengalami peristiwa osmosis akan mengalami perubahan pada strukturnya yaitu
yang semula kaku akan menjadi lembek. Hal itu disebabkan karena air yang ada di
luar kentang akan masuk ke dalamnya sehingga kentang yang kaku dimana hal ini
bisa dikatakan bahwa kandungan air dalam kentang masih sedikit akan menjadi
lembek karena kandungan air dalam kentang bertambah yang menyebabkan garam
dalam cekungannya menjadi larut oleh perembesan air dari luar tadi. Sedangkan
pada kentang yang tidak diberi garam, tidak terjadi perubahan volume air dan
struktur kentang, karena larutan dan kandungan air yang ada pada kentang
sama-sama hipotonik, sehingga struktur kentang tetap keras dan volume air
sebelum dan sesudah di letakkan pada cawan, tetap.
Luas
permukaan kentang dalam hal ini, panjang dan lebar kentang juga mempengaruhi
osmosis, semakin tebal kentang atau semakin besar luas permukaan kentang, maka
semakin lambat peristiwa osmosis yang terjadi, begitu pula sebaliknya, semakin
kecil luas permukaan kentang maka semakin cepat peristiwa osmosis yang terjadi.
karena air semakin lama menembus membran semipermeable yaitu kentang itu
sendiri Pemberian garam pada cekungan kentang dimaksudkan untuk membedakan
konsentrasi antara larutan di dalam dan di luar membran sehingga peristiwa
osmosis dapat terjadi.
VIII. Penutup
8.1 Kesimpulan
a. Peristiwa
osmosis adalah perpindahan pelarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang
lebih rendah melalui membran semipermeabel yang dalam praktikum ini ditunjukkan
oleh kentang yang cekungannya diberi garam.
b. Sedangkan
peristiwa difusi adalah perpindahan zat terlarut dari konsentrasi tinggi ke
konsentrasi yang lebih rendah baik membran ataupun tidak.
c. Kentang
yang semula berstruktur kaku karena adanya peristiwa osmosis akan berubah
menjadi lembek. Hal itu disebabkan karena pelarut dari cawan petri yang
hipotonik atau dari luar kentang akan merembes ke dalam kentang yang bersifat
hipertonik tersebut.
8.2 Saran
Sebaiknya
alat yang digunakan ditambah terutama pada spatulanya sehingga dalam
melaksanakan praktikum, para praktikan tidak perlu bergantian dalam
menggunakannya yang akan berguna juga untuk mengefisiensi waktu. Selain itu
mungkin juga harus disediakan lap atau kain pembersih untuk membersihkan meja
dari kotoran yang ditimbulkan oleh kulit kentang tadi.
DAFTAR
PUSTAKA
Alkatiri, S.
1996. Kajian Ringkas Biologi.
Airlangga University Press: Surabaya.
Kimball, J.W.
1999. Biologi Edisi Pertama.
Erlangga: Jakarta.
Luqman.Difusi
Osmosis (http://luqman.blogspot.com/2012/07/difusi-osmosi)[diakses
tanggal 17 november 2013].
Loveless, A.R. 1991. Prinsip-Prinsip Biologi
Tumbuhan Untuk Daerah Tropik I. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta.
Parjatmo,W.
1987. Biologi Umum I. Angkasa
Bandung: Bandung.
Sulistyowati,
Uut. 2010. Biologi. PT. Temprina
Media Grafika: Nganjuk.
Yulianto, Eko.Prinsip
Difusi Osmosis (http://konsepbiologi.wordpress.com/2011/07/prinsip-difusi-osmosis)[diakses
tanggal 17 november 2013].
1 komentar :
Terima kasih, salam dari Jember ~