34
LEMBAR PENGESAHAN Laporan Lengkap Praktikum Fisiologi Tumbuhan dengan judul “Pengukuran Potensial Air Jaringan Tumbuhan” disusun oleh: Nama : Ariandi NIM : 071404075 Kelas/kelompok: A/V. Telah diperiksa dan dikonsultasikan kepada Asisten dan Koordinator Asisten, maka dinyatakan diterima. Makassar, Maret 2009 Koordinator Asisten Asisten

27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan Lengkap Praktikum Fisiologi Tumbuhan dengan judul

“Pengukuran Potensial Air Jaringan Tumbuhan” disusun oleh:

Nama : Ariandi

NIM : 071404075

Kelas/kelompok : A/V.

Telah diperiksa dan dikonsultasikan kepada Asisten dan Koordinator

Asisten, maka dinyatakan diterima.

Makassar, Maret 2009

Koordinator Asisten Asisten

IWAN S.Si IWAN S.Si

Mengetahui

Dosen penanggung jawab

Drs. ISMAIL, M.S. NIP: 131625063

Page 2: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

BAB IPENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pernahkah kita memikirkan bagaimana caranya udara dan air masuk ke

dalam tubuh tumbuhan? Semua sel tumbuhan dikelilingi oleh selaput atau

membran. Membran sel tidak dapat dilalui oleh semua zat. Membran sel

berfungsi seperti tirai kasa di jendela rumahmu yang dapat dilalui udara tetapi

tidak dapat dilalui benda-benda yang besar seperti serangga atau kerikil bahkan

nyamuk. Bagaimana zat-zat tertentu dapat melalui membran sel? Sel-sel

tumbuhan dapat dilewati air, zat-zat makanan yang terlarut, oksigen dan

karbondioksida baik ke dalam atau ke luar sel.

Sel tumbuhan memerlukan oksigen dan karbondioksida, serta bagaimana

zat-zat tersebut bergerak melewati membran sel? Bagian-bagian penyusun zat di

alam ini selalu dalam keadaan bergerak. Bagian-bagian penyusun zat yang

ukurannya sangat kecil disebut partikel. Partikel tersebut menyebar merata ke

segala arah. Zat-zat bergerak dari tempat yang mempunyai konsentrasi lebih

tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Proses perpindahan zat

seperti tersebut disebut difusi. Konsentrasi suatu zat adalah ukuran yang

menunjukkan jumlah suatu zat dalam volume tertentu. Difusi partikel zat itu

akan berhenti jika konsentrasi zat di kedua tempat tersebut sudah sama.

Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel

terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan

isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapat dan

kehilangan air yang sama. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut

(Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik

dengan lingkungannya. Jika sel terdapat pada larutan yang hipotonik, maka sel

tersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa menyebabkan lisis (pada

sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel

Page 3: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

berada pada larutan hipertonik, maka sel banyak kehilangan molekul air,

sehingga sel menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian. Pada hewan, untuk

bisa bertahan dalam lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan

pengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.

Pada praktikum ini kita akan melakukan pengamatan terhadap potensial

kimia air untuk mengetahui pergerakan kimia air dalam tumbuhan yang

mengalami kelebihan ataupun kekurangan cairan. Kita akan mengamati

pergerakan air yang terjadi pada umbi kentang dan larutan sukrosa. Caranya

yaitu dengan merendam potongan jaringan dalam suatu seri laurtan yang

diketahui konsentrasinya. Dari sini kita akan mengetahui apakah umbi kentang

yang memiliki Potensial air tinggi ataupun larutan suksrosa. Namun dalam

percobaan ini kita juga harus memperhatikan faktor-faktor yang dapat

menyebabkan penyimpangan hasil dari teori yang ada sebelumnya. Berdasarkan

hal tersebut, maka praktikum Fisiologi Tumbuhan ini dilaksanakan.

B. Tujuan Praktikum

Adapun tujuan praktikum ini adalah Untuk mengukur nilai potensial air

jaringan umbi kentang.

C. Manfaat Praktikum

Adapun manfaat praktikum ini adalah agar bisa memahami cara

mengukur nilai potensial air jaringan umbi kentang

Page 4: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Sistem yang menggambarkan tingkah laku air dan pergerakan air dalam tanah

dan tubuh tumbuhan didasarkan atas suatu hubungan energy potensial. Air

mempunyai kapasitas untuk melakukan kerja, yaitu akan bergerak dari daerah dengan

energy potensial tinggi ke daerah dengan energy potensial rendah. Energy potensial

dalam sistem cairan dinyatakan dengan cara membandingkannya dengan energy

potensial air murni. Karena air dalam tumbuhan dan tanah biasanya secara kimia

tidak murni, disebabkan oleh adanya bahan terlarut dan secara fisik dibatasi oleh

berbagai gaya, seperti gaya tarik-menarik yang berlawanan, gravitasi, dan tekanan,

maka energy potensialnya lebih kecil dari pada energi potensial air murni (Gardner,

1991).

Potensial kimia air atau potensial air (PA) merupakan konsep yang sangat

penting dalam fisiologi tumbuhan. Ralph O. Slatyer (Australia) dan Sterling A

Taylor (Utah State University) pada tahun 1960, mengusulkan bahwa potensial air

digunakan sebagai dasar untuk sifat air dalam sistem tumbuhan-tanah-udara.

Potensial air merupakan sesuatu yang sama dengan potensial kimia air dalam suatu

sistem, dibandingkan dengan potensial kimia air murni pada tekanan atmosfir dan

suhu yang sama. Mereka menganggap bahwa PA air murni dinyatakan sebagai (0)

nol (merupakan konvensi) dengan satuan dapat berupa tekanan (atm, bar) atau satuan

energi. Karena air begitu sangat penting dan jumlahnya sangat banyak (konsentrasi

sekitar 50M), difusi air melintasi membran semipermeabel dinamakan osmosis.

Molekul air dapat berdifusi secara bebas melintasi membran, dari larutan dengan

gradien konsentrasi larutan rendah ke larutan dengan gradien konsentrasi larutan

tinggi (Ismail, 2006).

Page 5: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

Potensial air adalah suatu pernyataan dari status energy bebas air, suatu

ukuran daya yang menyebabkan air bergerak kedalam suatu sistem, seperti jaringan

tumbuhan, seperti jaringan tumbuhan, tanah atau atmosfir, atau suatu bagian dari

suatu bagian lain dalam suatu sistem. Potensial air mungkin merupakan parameter

yang paling bermanfaat untuk diukur dalam hubungan dengan sistem tanah, tanaman

dan atmosfir (Ismail, 2009).

Osmosis merupakan difusi air melintasi membran semipermeabel dari daerah

dimana air lebih banyak ke daerah dengan air yang lebih sedikit . Osmosis sangat

ditentukan oleh potensial kimia air atau potensial air , yang menggambarkan

kemampuan molekul air untuk dapat melakukan difusi. Sejumlah besar volume air

akan memiliki kelebihan energi bebas daripada volume yang sedikit, di bawah

kondisi yang sama. Energi bebas zuatu zat per unit jumlah, terutama per berat gram

molekul (energi bebas mol-1) disebut potensial kimia. Potensial kimia zat terlarut

kurang lebih sebanding dengan konsentrasi zat terlarutnya. Zat terlarut yang berdifusi

cenderung untuk bergerak dari daerah yang berpotensi kimia lebih tinggi menuju

daerah yang berpotensial kimia lebih kecil (Ismail, 2006).

Osmosis adalah difusi melalui membran semipermeabel. Masuknya larutan ke

dalam sel-sel endodermis merupakan contoh proses osmosis. Dalam tubuh organisme

multiseluler, air bergera dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Selain air,

molekul-molekul yang berukuran kecil seperti O2 dan CO2 juga mudah melewati

membran sel. Molekul-molekul tersebut akan berdifusi dari daerah dengan

konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Proses Osmosis akan berhenti jika

konsentrasi zat di kedua sisi membran tersebut telah mencapai keseimbangan

(Anonim, 2009).

Struktur dinding sel dan membran sel berbeda. Membran memungkinkan

molekul air melintas lebih cepat daripada unsur terlarut; dinding sel primer biasanya

sangat permeable terhadap keduanya. Memang membran sel tumbuhan

memungkinkan berlangsungnya osmosis, tapi dinding sel yang tegar itulah yang

menimbulkan tekanan. Sel hewan tidak mempunyai dinding, sehingga bila timbul

Page 6: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

tekanan didalamnya, sel tersebut sering pecah, seperti yang terjadi saat sel darah

merah dimasukkan dalam air. Sel yang turgid banyak berperan dalam menegakkan

tumbuhan yang tidak berkayu (Salisbury, 1995).

Prinsip osmosis: transfer molekul solvent dari lokasi hypotonic (potensi

rendah) solution menuju hypertonic solution, melewati membran. Jika lokasi

hypertonic solution kita beri tekanan tertentu, osmosis dapat berhenti, atau malah

berbalik arah (reversed osmosis).Besarnya tekanan yang dibutuhkan untuk

menghentikan osmosis disebut sebagai osmotic press.Jika dijelaskan sebagai konsep

termodinamika, osmosis dapat dianalogikan sebagai proses perubahan entrropi.

Komponen solvent murni memiliki entropi rendah, sedangkan komponen

berkandunagn solut tinggi memiliki entropi yg tinggi juga. Mengikuti Hukum Termo

II: setiap perubahan yang terjadi selalu menuju kondisi entropi maksimum, maka

solvent akan mengalir menuju tempat yg mengandung solut lebih banyak, sehingga

total entropi akhir yang diperoleh akan maksimum.Solvent akan kehilangan entropi,

dan solut akan menyerap entropi. "Orang miskin akan semakin miskin, sedang yang

kaya akan semakin kaya". Saat kesetimbangan tercapai, entropi akan maksimum,

atau gradien (perubahan entropi terhadap waktu) = 0. Ingat: pada titik ekstrim, dS/dt

= 0 (Wibosono, 2009).

Page 7: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM

A. Waktu dan Tempat

Hari / Tanggal : Senin / 23 Maret 2009

Waktu : Pukul 09.10 s.d 13.00 WITA

Tempat : Laboratorium Biologi Lantai III Timur FMIPA UNM

B. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Bor sumbat gabus berdiameter 0,8 cm

b. Silet

c. Neraca Ohaus

d. Cawan Petri 10 buah

e. Kertas saring

f. Pinset

2. Bahan

a. Bahan tumbuhan : umbi kentang (Solanum tuberosum)

b. Bahan kimia : Aquadest, larutan sukrosa : 0,1 M, 0,2 M, 0,3 M, 0,4

M, 0,5 M, 0,6 M, 0,7 M, 0,8 M, dan 0,9 M.

C. Prosedur Kerja

1. Menyiapkan 10 buah cawan petri, masing-masing diisi dengan 10 ml dari

larutan berilut: aquades, larutan sukrosa 0,1 M, 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M, 0,5 M,

0,6 M, 0,7 M, 0,8 M, dan 0,9 M.

Page 8: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

2. Melakukan tahap-tahap berikut dengan cepat, membuat 10 silinder umbi

kentang dengan yang berdiameter 0,8 cm, masing-masing dengan panjang 4

cm, menghilangkan bagian kulitnya. Sebaiknya semua silinder umbi kentang

berasal dari umbi kentang saja. Meletakkan silinder di dalam wadah tertutup.

3. Menggunakan pisau silet, memotong satu silinder umbi kentang menjadi

irisan-irisan tipis dengan tebal 1-2 mm.

4. Membilas irisan tipis kentang dengan aquades dengan cepat, mengeringkan

dengan kertas saring dan menimbangnya. Selanjutnya memasukkan ke dalam

salah satu larutan sukrosa yang telah disiapkan. Melakukan ini pada tiap-tiap

silinder umbi kentang untuk masing-masing larutan berikutnya.

5. Merendam silinder selama 1 jam, mengeluarkan irisan-irisan tersebut dari

masing-masing cawan petri, lalu mengeringkan dengan kertas pengisap dan

menimbangnya. Melakukan ini untuk semua contoh percobaan

6. Untuk menghitung rumus berikut perubahan berat, gunakan rumus berikut:

% perubahanberat=berat akhir – berat mula−mula .Berat mula−mula

×100 %

7. Kemudian membuat grafik dan plotkan persen perubahan berat pada ordinat

dan konsentrasi larutan sukrosa (dalam molar) pada absis.

8. Potensial air jaringan dapat diperoleh setelah terlebih dahulu menghitung

potensial osmotic untuk masing-masing konsentrasi larutan sukrosa.

Gunakan rumus berikut:

-ψs = MiRT

Dimana M = molaritas dari larutan sukrosa

I = konstanta ionisasi, untuk sukrosa=1

R= konstanta gas ()0,0831 bar/ derajat mol

T= suhu absolute= ( C + 273)

Rumus diatas cukup digunakan untuk menghitung potensial osmotic suhu

larutan sukrosa. Selanjutnya, potensial dari larutan-larutan lainnya dapat

ditentukan dengan mengunakan rumus berikut:

Page 9: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

9. Kemudian menentukan dengan menginterpolasikan dari grafik,

konsentrasi sukrosa yang tidak menghasilkan perubahan berat. Dan

menghitung ψs dari larutan ini. Nilai ψs tersebut sebanding dengan

potensial air (ψw) jaringan

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengamatan

1. Kegiatan I

Tabel hubungan konsentrasi dengan perubahan tinggi permukaan cairan

KONSENTRASI

LARUTAN

SUKROSA (M)

BERAT

AWAL (gr)

BERAT

AKHIR (gr)

PERUBAHAN

BERAT (gr)

PERSENTAE

PERUBAHAN

BERAT (%)

AQUADES 2,4 3,5 1,1 45,83%

0,1 2,5 3,3 0,8 32,00%

0,2 2,4 2,6 0,2 8,33%

0,3 2,0 2,2 0,2 10,00%

0,4 1,8 2,0 0,2 11,11%

0,5 2,3 2,2 -0,1 -4,35%

0,6 1,9 1,6 -0,3 -15,79%

0,7 2,0 1,9 -0,1 -5,00%

0,8 2,2 1,9 -0,3 -13,64%

0,9 1,8 1,5 -0,3 -16,67%

B. Analisis Data

Rumus:

% perubahanberat=berat akhir –berat mula−mula .Berat mula−mula

×100%

Page 10: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

1. Aquades

% perubahanberat=3,5−2,42,4

×100 %=45,83 %

2. Larutan Sukrosa 0,1 M

% perubahanberat=3,3−2,52,5

× 100 %=32,00 %

3. Larutan Sukrosa 0,2 M

% perubahanberat=2,6−2,42,4

×100 %=8,33 %

4. Larutan Sukrosa 0,3 M

% perubahanberat=2,2−2,02,0

× 100 %=10,00 %

5. Larutan Sukrosa 0,4 M

% perubahanberat=2,0−1,81,8

× 100 %=11,11%

6. Larutan Sukrosa 0,5 M

% perubahanberat=2,2−2,32,3

× 100 %=−4,35 %

7. Larutan Sukrosa 0,6 M

% perubahanberat=1,6−1,91,9

× 100 %=−15,79 %

8. Larutan Sukrosa 0,7 M

% perubahanberat=1,9−2,02,0

× 100 %=−5,00 %

9. Larutan Sukrosa 0,8 M

% perubahanberat=1,9−2,22,2

×100 %=−13,64 %

10. Larutan Sukrosa 0,9 M

Page 11: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

% perubahanberat=1,5−1,81,8

× 100 %=−16,67 %

Rumus yang digunakan untu menghitung potensial osmotik yaitu:

ψs = -miRT, Untuk ψs adalah potensial osmotic; m = molalitas larutan; i = konstanta

ionisasi; R = konstanta gas; T = temperature absolute. Rumus pehitungan osmotic

yang lain; M1/ ψs1 = M2/ ψs2

1. Aquades

ψs = -miRT

ψs = -0 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = 0 bar

2. Larutan Sukrosa 0,1 M

ψs = -miRT

ψs = -0,1 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -0,24743 bar

3. Larutan Sukrosa 0,2 M

ψs = -miRT

ψs = -0,2 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -0,49468 bar

4. Larutan Sukrosa 0,3 M

ψs = -miRT

ψs = -0,3 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -0,74202 bar

5. Larutan Sukrosa 0,4 M

ψs = -miRT

ψs = -0,4 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -0.98936 bar

Page 12: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

6. Larutan Sukrosa 0,5 M

ψs = -miRT

ψs = -0,5 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -1,2367 bar

7. Larutan Sukrosa 0,6 M

ψs = -miRT

ψs = -0,6 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -1,48404 bar

8. Larutan Sukrosa 0,7 M

ψs = -miRT

ψs = -0,7 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -1,73138 bar

9. Larutan Sukrosa 0,8 M

ψs = -miRT

ψs = -0,8 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -1,97872 bar

10. Larutan Sukrosa 0,9 M

ψs = -miRT

ψs = -0,1 x 1 x 0,0083 x 298

ψs = -2,22606 bar

GRAFIK % PERUBAHAN BERAT DAN KONSENTRASI LARUTAN

Page 13: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

AQUADES

0,1 M 0,2 M 0,3 M 0,4 M 0,5 M 0,6 M 0,7 M 0,8 M 0,9 M

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Series1

KONSENTRASI LARUTAN

% P

ER

UB

AH

AN

BER

AT

C. Pembahasan

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah menentukan mol potensial air

pada jaringan umbi kentang (Solanum tuberosum). Dengan proses yaitu dengan

melakukan perendaman terhadap umbi kentang yang sudah terpotong-potong

sesuai prosedur kerja dan dimasukan kedalam larutan sukrosa dengan onsentrasi

serta dalam aquades sebagai control. Setelah itu merendam umbi kentang

kedalam larutan sukrosa selama 1 jam.

Dilihat dari tabel, aquades dan larutan sukrosa konsentrasi 0,1 M sampai

0,4 M, nilai perubahan berat dan % perubahannya positif. Namun pada

konsentrasi sukrosa 0,5 M sampai 0,9 M, nilainya negative. Nilai positif ini

diperoleh dari berat akhir kentang yang lebih besar dari berat awal kentang,

akibat terjadinya penambahan berat jaringan oleh air dari larutan sukrosa.

Pergerakan air dari larutan sukrosa menuju sel kentang menunjukkan bahwa

konsentrasi air dalam larutan sukrosa lebih tinggi daripada dalam sel kentang.

Dengan demikian larutan sukrosa 0,1 M - 0.4 M disebut larutan hipotonis

(larutan dengan kandungan solute yang lebih rendah dari larutan lain. Nilai

negative perubahan dan % perubahan berat akhir yang terjadi pada konsentrasi

sukrosa 0,5 M – 0,9 M diperoleh dari berat akhir kentang yang lebih kecil dari

Page 14: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

berat awalnya, akibat terjadi penyusutan berat jaringan karena air keluar dari sel

menuju larutan sukrosa sehingga dapat disimpulkan merupakan larutan

hipertonis (kandungan solutenya lebih tinggi daripada sekelilingnya. Pada

praktikum kali ini tidak terdapat jaringan kentang yang tidak mengalami

penambahan maupun pengeluaran air atau tidak ada pergerakan molekul air

karena tidak ada gradient konsentrasi larutan yang memiliki konsentrasi sama

dengan konsentrasi larutan dalam sel disebut larutan isotonis.

Dari hasil pengamatan untuk kentang pada larutan sukrosa 0,1 M sampai

0,4 M terjadi penambahan berat pada umbi kentang, sedangkan untuk larutan

sukrosa 0,5 M sampai 0,9 M. Terjadi penurunan berat awal umbi kentang setelah

pengeringan dan penimbangan.

Dengan adanya pengurangan berat awal umbi kentang disebabkan karena

potensial air pada umbi kentang lebih tinggi dibandingkan dengan potensial air

pada larutan sukrosa, sehingga air yang terjadi dalam kentang bergerak keluar,

sehingga ternyata pengurangan berat pada umbi kentang. Hal ini berarti sesuai

dengan teori yang menyatakan bahwa air bergerak dari potensial air tinggi

kepotensial air yang rendah. Perpindahan atau pergerakan molekul air dari

potensial air yang tinggi kepotensial air yang rendah disebut dengan osmosis.

Page 15: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

BAB VPENUTUP

A. Kesimpulan.

Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah bahwa difusi yang terjadi

merupakan osmosis, hal ini karena terdapat ruang terpisah satu sama lain oleh

membrane selektif permeable. Apabila konsentrasi larutan tinggi maka potensial

osmotic rendah dan potensial airnya tinggi. Pada konsentrasi 0.1 M sampai 0.4

M terjadi larutan yang hipotonis, dan pada konsentrasi sukrosa 0.5 M sampai 0.9

M terjadi larutan dalam keadaan hipertonis. Sedangkan larutan isotonis tidak

ada.

B. Saran

Sebaiknya praktikan lebih teliti dalam melakukan praktikum agar hasil

yang di peroleh sesuai dengan tujuan yang diharapkan dan meningkatkan

kerjasama antara sesama anggota kelompok.

Page 16: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Air Dalam Tumbuhan. http://id.klimatologi.wordpress.com/tag/air-dalam-tumbuhan.html. Diakses Pada Tanggal 27 Maret 2009.

Gardner, Franklin P., R. Brent Pearce, dan Roger L. Mitchell. 1992. Fisiologi Tanaman Budidaya. Jakarta: UI Press.

Ismail. 2006. Fisiologi Tanaman. Makassar: Jurusan Biologi FMIPA UNM Makassar.

Ismail dan Abdul Muis. 2009. Penuntun Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Makassar: Jurusan Biologi FMIPA UNM Makassar.

Salisbury, Frank B. dan Clean W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: ITB.

Wibosono. 2009. Osmosis. http://wibosono1981.blogspot.com/osmosis.html. Diakses Pada Tanggal 27 Maret 2009.

Page 17: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

Anonim. 2009. Mekanisme fisiologis proses difusi dan osmosis dalam sel. http://read-biologi?mekanisme_fisiologis_difusi_osmosis-sel. Diakses Pada Tanggal 27 Maret 2009.

Mekanisme fisiologis proses difusi dan osmosis dalam sel

Transport pasif merupakan transport ion, molekul, dan senyawa yang tidak memerlukan energi untuk melewati membran plasma. Transport pasif mencakup osmosis dan difusi. Difusi dibedakan menjadi difusi dipermudah dengan saluran protein dan difusi dipermudah dengan protein pembawa. Osmosis adalah kasus khusus dari transpor pasif, dimana molekul air berdifusi melewati membran yang bersifat selektif permeabel. Dalam sistem osmosis, dikenal larutan hipertonik (larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi), larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan isotonik (dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama). Jika terdapat dua larutan yang tidak sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampai kedua larutan seimbang. Dalam proses osmosis, pada larutan hipertonik, sebagian besar molekul air terikat (tertarik) ke molekul gula (terlarut), sehingga hanya sedikit molekul air yang bebas dan bisa melewati membran. Sedangkan pada larutan hipotonik, memiliki lebih banyak molekul air yang bebas (tidak terikat oleh molekul terlarut), sehingga lebih banyak molekul air yang melewati membran. Oleh sebab itu, dalam osmosis aliran netto molekul air adalah dari larutan hipotonik ke hipertonik. Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapat dan kehilangan air yang sama. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik dengan lingkungannya. Jika sel terdapat pada larutan yang hipotonik, maka sel tersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel berada pada larutan hipertonik, maka sel banyak kehilangan molekul air, sehingga sel menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian. Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.

Difusi

Page 18: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

a. difusi dipermudah dengan saluran protein Substansi seperti asam amino, gula, dan substansi bermuatan tidak dapat berdifusi melalui membrane plasma. Substansi-substansi tersebut melewati membran plasma melalui saluran yang di bentuk oleh protein. Protein yang membentuk saluran ini merupakan protein integral

b. b. difusi dipermudah dengan protein pembawa proses difusi ini melibatkan protein yang membentuk suatu salauran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein ini disebut protein pembawa. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar, misalnya asam amino dan glukosa.

Diffusi : gerak menyebarnya molekul dari daerah konsentrasi tinggi (hipertonik) ke konsentrasi rendah (hipotonik). Molekul-molekul gas seperti oksigen dan karbon dioksida selalu bergerak sepanjang waktu, demikian pula mulekul-molekul cairan atau zat lain seperti gula yang terlarut dalam air. Sebagai akibat dari gerakan ini, molekul-molekul itu akan tersebar merata mengisi ruang yang ada. Proses ini disebut difusi. Berbagai ion dan molekul-molekul seperti glukosa, asam amino, asam lemak dan gliserol berdifusi lebih lambat. Molekul-molekul yang tidak bermuatan dan molekul lemak yang terlarut dapat bergerak melewati membran lebih cepat. Proses difusi gas, cairan atau zat-zat terlarut terjadi dari daerah kerapatan tinggi menuju daerah kerapatan rendah atau nol (mengandung sedikit molekul zat atau tidak ada), sehingga kerapatannya menjadi sama di mana – mana. Apakah peristiwa difusi akan terjadi atau tidak, tergantung apakah membran sel meluluskan meolekul melaluinya atau tidak. Hal ini sesuai dengan membran sel yang selektif permiabel. Molekul-molekul kecil seperti molekul H2O, CO2 dan O2 dapat dengan mudah dan cepat melalui membran, sehingga difusi cenderung untuk mempersamakan kerapatan atau konsentrasi molekul-molekul di dalam dan di luar sel sepanjang waktu.

Misal pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 saat pernafasan, penyebaran setetes tinta dalam air

Osmosis : proses perpindahan air dari daerah yang berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah yang berkonsentrasi tinggi (hipertonik) melalui membran semipermiabel. Membran semipermiabel adalah selaput pemisah yang hanya bisa ditembus oleh air dan zat tertentu yang larut di dalamnya.

Osmosis pada sel tumbuhan di sebelah luar terdapat dinding sel dan di dalamnya terdapat protoplasma dan vakoula. Vakoula ini dilapisi oleh lapisan proplasma yang sifatnya semipermiabel. Cairan protoplasma sel tumbuhan ini umumnya merupakan cairan yang hipertonik dibandingkan dengan dengan cairan disekelilingnya. Sel tumbuhan mengambil air dari sekelilingnya secara osmosis, air masuk vakuola dan menekan protoplasma.

Page 19: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

Protoplasma menekan dinding sel. Osmosis dapat menjaga keseimbangan konsentrasi larutan di dalam dan di luar sel. Jika terlalu banyak air masuk ke dalam sel, sel akan menggembung, bahkan mungkin dapat pecah. Tekanan pada dinding sel tersebut dinamakan takanan turgor. Karena turgor dinding sel sedikit mengembang. Waktu dinding sel mengembang secara secara maksimum dikatakan sel mempunyai turgor penuh atau turgid penuh. Keadaan menjadi sebaliknya jika sel diletakkan dalam suatu larutan yang yang bersifat hipertonik, maka air akan keluar dari sel. Bila air sel banyak keluar, maka isi sel terlepas dari dinding sel. Peristiwa telepasnya protoplasma dari dinding sel disebut plasmolisis.

Page 20: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

http://id.klimatologi.wordpress.com/tag/air-dalam-tumbuhan.html.

Air dalam tumbuhan

Air merupakan 85 – 95 % berat tumbuhan herba yang hidup di air. Dalam sel, air diperlukan sebagai pelarut unsur hara sehingga dapat digunakan untuk mengangkutnya; selain itu air diperlukan juga sebagai substrat atau reaktan untuk berbagai reaksi biokimia misalnya proses fotosintesis; dan air dapat menyebabkan terbentuknya enzim dalam tiga dimensi sehingga dapat digunakan untuk aktivitas katalisnya. Tanaman yang kekurangan air akan menjadi layu, dan apabila tidak diberikan air secepatnya akan terjadi layu permanen yang dapat menyebabkan kematian. Terdapat lima mekanisme utama yang menggerakkan air dari suatu tempat ke tempat lain, yaitu melalui proses: difusi, osmosis, tekanan kapiler, tekanan hidrostatik, dan gravitasi.

a. DifusiDifusi adalah pergerakan molekul atau ion dari dengan daerah konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendahBeberapa contoh difusi:1. Apabila kita teteskan minyak wangi dalam botol lalu ditutup, maka bau minyak wangi tersebut akan tersebar ke seluruh bagian botol. Apabila tutup botol dibuka, maka bau minyak wangi tersebut akan tersebar ke seluruh ruangan, meskipun tidak menggunakan kipas. Hal ini disebabkan karena terjadi proses difusi dari botol minyak wangi (konsentrasi tinggi) ke ruangan (konsentrasi rendah).2. Apabila kita meneteskan tinta ke dalam segelas air, maka warna tinta tersebut akan menyebar dari tempat tetesan awal (konsentrasi tinggi) ke seluruh air dalam gelas (konsentrasi rendah) sehingga terjadi keseimbangan. Sebenarnya, selain terjadi pergerakan tinta, juga terjadi pergerakan air menuju ke tempat tetesan tinta (dari konsentrasi air tinggi ke konsentrasi air rendah).

Laju difusi antara lain tergantung pada suhu dan densitas (kepadatan) medium. Gas berdifusi lebih cepat dibandingkan dengan zat cair, sedangkan zat padat berdifusi lebih lambat dibandingkan dengan zat cair. Molekul berukuran besar lebih lambat pergerakannya dibanding dengan molekul yang lebih kecil. Pertukaran udara melalui stomata merupakan contoh dari proses difusi. Pada siang hari terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan O2 sehingga konsentrasi O2 meningkat. Peningkatan konsentrasi O2 ini akan menyebabkan difusi O2 dari daun ke udara luar melalui stomata. Sebaliknya konsentrasi CO2 di dalam jaringan menurun (karena digunakan untuk fotosintesis) sehingga CO2 dari udara luar masuk melalui stomata. Penguapan air melalui stomata (transpirasi) juga merupakan

Page 21: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

contoh proses difusi. Di alam, angin, dan aliran air menyebarkan molekul lebih cepat disbanding dengan proses difusi.

b. OsmosisOsmosis adalah difusi melalui membran semipermeabel. Masuknya larutan ke dalam sel-sel endodermis merupakan contoh proses osmosis. Dalam tubuh organisme multiseluler, air bergera dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Selain air, molekul-molekul yang berukuran kecil seperti O2 dan CO2 juga mudah melewati membran sel. Molekul-molekul tersebut akan berdifusi dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Proses Osmosis akan berhenti jika konsentrasi zat di kedua sisi membran tersebut telah mencapai keseimbangan.

Osmosis juga dapat terjadi dari sitoplasma ke organel-organel bermembran. Osmosis dapat dicegah dengan menggunakan tekanan. Oleh karena itu, ahli fisiologi tanaman lebih suka menggunakan istilah potensial osmotik yakni tekanan yang diperlukan untuk mencegah osmosis. Jika anda merendam wortel ke dalam larutan garam 10 % maka sel-selnya akan kehilangan rigiditas (kekakuan)nya. Hal ini disebabkan potensial air dalam sel wortel tersebut lebih tinggi dibanding dengan potensial air pada larutan garam sehingga air dari dalam sel akan keluar ke dalam larutan tersebut. Jika diamati dengan mikroskop maka vakuola sel-sel wortel tersebut tidak tampak dan sitoplasma akan mengkerut dan membran sel akan terlepas dari dindingnya. Peristiwa lepasnya plasma sel dari dinding sel ini disebut plasmolisis.

c. Tekanan kapilerApabila pipa kapiler dicelupkan ke dalam bak yang berisi air, maka permukaan air dalam pip a kapiler akan naik sampai terjadi keseimbangan antara tegangan yang menarik air tersebut dengan beratnya. Tekanan yang menarik air tersebut disebut tekanan kapiler. Tekanan kapiler tergantung pada diameter kapiler : semakin kecil diameter kapiler semakin besar tegangan yang menarik kolom air tersebut

d. Tekanan hidrostatikMasuknya air ke dalam sel akan menyebabkan tekanan terhadap dinding sel sehingga dinding sel meregang. Hal ini akan menyebabkan timbulnya tekanan hidrostatik untuk melawan aliran air tersebut. Tekanan hidrostatik dalam sel disebut tekanan turgor. Tekanan turgor yang berkembang melawan dinding sebagai hasil masuknya air ke dalam vakuola sel disebut potensial tekanan. Tekanan turgor penting bagi sel karena dapat menyebabkan sel dan jaringan yang disusunnya menjadi kaku. Potensial air suatu sel tumbuhan secara esensial merupakan kombinasi potensial osmotic dengan potensial tekanannya. Jika dua sel

Page 22: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

yang bersebelahan mempunyai potensial air yang berbeda, maka air akan bergerak dari sel yang mempunyai potensial air tinggi menuju ke sel yang mempunyai potensial air rendah.

e. GravitasiAir juga bergerak untuk merespon gaya gravitasi bumi, sehingga perlu tekanan untuk menarik air ke atas. Pada tumbuhan herba, pengaruh gravitasi dapat diabaikan karena perbedaan ketinggian pada bagian tanaman tersebut relatif kecil. Pada tumbuhan yang tinggi, pengaruh gravitasi ini sangat nyata. Untuk menggerakkan air ke atas pada pohon setinggi 100 m diperlukan tekanan sekitar 20 atmosfer.

Page 23: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

http://wibosono1981.blogspot.com/osmosis.html.

Os mosis

Osmosis adalah peristiwa perpindahan massa dari lokasi dengan potensi solvent tinggi, menuju lokasi berpotensi solvent rendah, melalui membran semi-permeable.Umumnya yang disebut sebagai solvent di sini adalah air. Dapat dikatakan bahwa peristiwa osmosis adalah transfer solvent (dan bukan solut).Sedangkan peristiwa transfer solut, dikenal sebagai dialysis (arah aliran dari titik berpotensi solut tinggi menuju ke rendah).

Prinsip osmosis: transfer molekul solvent dari lokasi hypotonic (potensi rendah) solution menuju hypertonic solution, melewati membran. Jika lokasi hypertonic solution kita beri tekanan tertentu, osmosis dapat berhenti, atau malah berbalik arah (reversed osmosis).Besarnya tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan osmosis disebut sebagai osmotic press.Jika dijelaskan sebagai konsep termodinamika, osmosis dapat dianalogikan sebagai proses perubahan entrropi. Komponen solvent murni memiliki entropi rendah, sedangkan komponen berkandunagn solut tinggi memiliki entropi yg tinggi juga.

Mengikuti Hukum Termo II: setiap perubahan yang terjadi selalu menuju kondisi entropi maksimum, maka solvent akan mengalir menuju tempat yg mengandung solut lebih banyak, sehingga total entropi akhir yang diperoleh akan maksimum.Solvent akan kehilangan entropi, dan solut akan menyerap entropi. "Orang miskin akan semakin miskin, sedang yang kaya akan semakin kaya". Saat kesetimbangan tercapai, entropi akan maksimum, atau gradien (perubahan entropi terhadap waktu) = 0. Ingat: pada titik ekstrim, dS/dt = 0.

Contoh:

masuk dan naiknya air mineral dalam tubuh pepohonan merupakan proses osmosis. Air dalam tanah memiliki kandungan solvent lebih besar (hypotonic) dibanding dalam pembuluh, sehingga air masuk menuju xylem/sel tanaman.

jika sel tanaman diletakkan dalam kondisi hypertonic (solut tinggi atau solvent rendah), maka sel akan menyusut (ter-plasmolisis) karena cairan sel keluar menuju larutan hypertonic.

Page 24: 27598347 Yny Lap 1 Fistum Potensial Air II

ikan air tawar yang ditempatkan di air laut akan mengalami penyusutan volume tubuh.

air laut adalah hypertonic bagi sel tubuh manusia, sehingga minum air laut justru menyebabkan dehidrasi.

kentang yang dimasukkan ke dalam air garam akan mengalami penyusutan.

Keys:

Osmosis = aliran dari hypotonic (solut <<) menuju hypertonic solut >>)

Osmosis = transfer solvent.