PENGARUH TEKANAN OSMOTIK TERHADAP MEMBRAN ERITROSIT
A. Land Landasan asan Teori Teori
Darah adalah jaringan cair yang terdiri atas dua bagian. Bahan interseluler adalah cairan yang disebut plasma dan di dalamnya terdapat unsur-unsur padat yaitu sel darah. Volume darah secara keseluruhan kira-kira merupakan 1/12 berat badan atau kira-kira 5 liter. Sekitar 55% adalah cairan sedangkan 45% sisanya terdiri atas sel darah. Susunan darah, serum darah atau plasma terdiri atas air (91,0%), protein (8,0%), mineral (0,9%), dan sisanya diisi oleh sejumlah bahan organik seperti glukosa, lemak, urea, asam urat, kretinin, kolesterol, dan asam amino. Darah merupakan cairan tidak tembus cahaya, agak kental, berwarna merah terang, dan merah gelap, berat jenisnya berkisar antara 1,06, pH bersifat alkalis (7,2) (Benson et al., 1999). Apabila disentrifus ( centrifuge), centrifuge), dengan kecepatan putaran tertentu, maka akan terpisah terp isah menjadi dua b agian utama yaitu bagian yang berwarna merah gelap disebut benda-benda darah yang terdiri dari: sel darah merah, sel darah putih, dan keping darah, dan bagian kuning jernih yang disebut plasma. Komposisi darah merupakan salah satu indikator indikator parameter fungsi fisiologis hewan maupun manusia. Perbandingan antara plasma dan benda-benda darah pada kondisi normal bervariasi pada laki-laki sekitar 47% dan perempuan 45%. Pada kondisi tertentu persentase darah mengalami penurunan atau sebaliknya. Dalam
Pengantar
Fisiologi
Manusia,
Nyayu
Syamsiar
Nangsari
menyebutkan beberapa sifat-sifat dasar dari masing-masing sel darah, yaitu: 1. Sel darah darah mera merah h (eritrosi (eritrosit) t) Bentuknya seperti cakram, bikonkaf, cekung pada kedua sisinya dan dapat dilipat ketika melewati kapiler. Sel ini dibentuk di da lam sumsum, terutama 3
tulang pendek dan tulang pipih. Dalam setiap mm darah terdapat 5 juta sel darah. Rata-rata umur sel darah merah adalah 120 hari. 2. Sel darah darah putih putih (leuko (leukosit sit))
Ukuran sel darah putih lebih besar dari sel darah merah, 10–15 mikron dan terdapat nuclei. Fungsinya adalah melindungi tubuh melawan infeksi, senjata utamanya adalah fagosit, yakni menelan bakteri yang masuk ke tubuh. Hal ini misalnya terjadi pada saat luka pada kulit. Ketika kulit terluka maka bakteri akan masuk ke luka dan terus mengikuti aliran darah. Untuk membunuh bakteri tersebut maka peran leukosit sangat diperlukan. 3
Dalam setiap mm darah terdapat 6.000–10.000 sel darah putih. 3. Keping darah (trombosit) Besarnya hanya 2–5 mikron. Bentuknya oval bergranula dan tidak mempunyai inti. Fungsi utamanya adalah berperan pada pembekuan darah agar darah tidak terus keluar pada saat terjadinya luka (Nangsari, 1988: 3
203-209). Setiap mm darah orang dewasa mengandung sekitar 200.000– 400.000 butir keping darah. Lebih lanjut Nangsari (1981: 37) menyebutkan bahwa “Perbedaan kecepatan antara aliran air yang masuk dan keluar dapat menyebabkan perbedaan kompisisi kimiawi dari cairan intraseluler dan cairan ekstraseluler. Jumlah keseluruhan air di dalam tubuh ditentukan oleh proses pemasukan, peredaran, dan pengeluaran”. Setiap sel penyusun suatu organisme pasti berada dalam suatu cairan yang mengandung berbagai zat yang diperlukan oleh sel. Cairan tersebut berupa cairan ekstraseluler yang dapat dibedakan menjadi cairan interstitial dan/atau plasma darah. Sel pada umumnya berada dalam cairan interstitial, sedangkan eritrosit berada dalam plasma darah. Membran sel eritrosit seperti hanya membran sel lainnya tersusun atas lipid bilyer, dan bersifat semipermeabel. Pada kondisi cairan hipertonis, maka air akan berpindah dari dalam eritrosit ke luar sehingga eritrosit akan mengalami penyusutan (krenasi). Sebaliknya pada kondisi larutan hipotonis, maka air akan masuk ke dalam sitoplasma eritrosit sehingga eritrosit akan menggembung yang kemudian pecah (lisis). Kecepatan hemolisis dan krenasi eritrosit diperngaruhi oleh konsentrasi larutan. Sifat lipid tidak larut dalam air, namun lipida yang menyusun membran sel terdiri atas dua bagian, polar dan nonpolar. Muatan listrik pada bagian polar bersifat mengikat air (hidrofilik), sedangkan pada bagian nonpolar bersifat tidak
mengikat air (hidrofobik). Bagian lipida yang hidrofobik mengikat molekul air dan zat-zat terlarut di dalamnya untuk dimasukkan ke dalam sel. Fungsi utama membran sel adalah untuk mengatur pertukaran substansi zat antar sel dengan lingkungannya (Sudarno, dkk., 2000: 14). Cairan tubuh pada hakikatnya merupakan pelarut zat-zat yang terdapat dalam tubuh, dengan demikian mengandung berbagai macam zat yang diperlukan oleh sel dan sisa-sisa metabolisme yang dibuang oleh sel. Selain itu, cairan tubuh juga pemberi suasana pada sel, sebagai contoh kehangatan (suhu), kekentalan (viskositas), dan keasaman (pH) yang dipengaruhi oleh faktor-faktor fisik maupun kimiawi dari dalam dan luar tubuh. Cairan yang memiliki tekanan atau konsentrasi sama dengan cairan dalam tubuh disebut isotonis (osmotic equilibrium), lebih tinggi dari pada dalam sel disebut hipertonis, dan lebih rendah daripada dalam sel disebut hipotonis. Cairan hipertonis akan menarik air secara osmosis dari sitoplasma ke luar sehingga eritrosit akan mengalami penyusutan dan membran selnya rusak tampak berkerutkerut atau yang disebut krenasi atau plasmolysis. Sebaliknya, cairan hipotonis akan menyebabkan air berpindah ke dalam sitoplasma eritrosit sehingga eritrosit akan menggembung ( plasmoptysis) yang kemudian pecah (hemolisis).
B. Tujuan Praktikum
1. Tujuan Kegiatan 1.1 Mengetahui kecepatan hemolisis dan krenasi eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan 1.2 Mengetahui persentase hemolisis eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan. 2. Kompetensi Khusus 2.1 Mahasiswa dapat melakukan cara penentuan kecepatan hemolisis dan krenasi eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan. 2.2 Mahasiswa dapat menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi persentase hemolisis eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan. C. Alat dan Bahan
1. Mikroskop 2. Kaca benda dengan gelas penutupnya (cover glass) 3. Pipet 4. Garam fisiologis (NaCl); 3%, 1%, 0,9%, 0,7%, dan 0,5%. 5. Alkoho l 6. Lanset 7. Aquades (air murni) 8. Sampel darah manusia 9. Stopwatch
D. Cara Kerja Praktikum
1. Mengambil
sampel
darah
(rekan
praktikan),
menusuk
dengan
menggunakan lanset. 2. Taruh di atas gelas objek, kemudian tambahkan 1 tetes NaCl 0,7%, kemudian diamati di bawah mikroskop, dan catat waktu yang diperlukan saat eritrosit tampak mulai hemolisis. 3. Melakukan kegiatan seperti cara 1 dan 2 untuk larutan NaCl 0,5%, 0,9%, 1,0% dan 3,0% serta aquades, lalu dicatat hasil pengamatannya. 4. Untuk mengetahui kecepatan terjadinya krenasi, dilakukan seperti di atas dengan menggunakan larutan NaCl lebih pekat dari 0,7%, lalu dicatat hasilnya (misalnya digunakan NaCl 1%).
E. Hasil Pengamatan
Sesuai hasil pengamatan dengan menggunakan mikroskop, darah manusia yang ditetesi dengan NaCl (konsentrasi berbeda-beda) dan aquades maka didapatkan waktu terjadinya krenasi dan hemolisis sebagai berikut:
No
Larutan
Waktu krenasi/hemolisis
Keterangan
(menit/dtk) 6:50
1
NaCl 0,5%
15:17
Terjadi hemolisis
2:00 8:36
Waktu rata-rata 453 detik
5:00 8:00
2
NaCl 0,7%
9:20
Terjadi hemolisis
1:30 6:45
Waktu rata-rata 331 detik
2:00 8:30
3
NaCl 0,9%
4:45
Terjadi krenasi
1:35
Waktu rata-rata 279
5:27 3:00 7:55
4
NaCl 1,0%
3:50
Terjadi krenasi
2:05
Waktu rata-rata 217 detik
3:54 0:20 7:30
5
NaCl 3,0%
2:15
Terjadi krenasi
0:45 2:26
Waktu rata-rata 179 detik
2:00 2:30 2:15 Aquades
1:45 1:05 1:00
Eritrosit pecah Waktu rata-rata 103 detik
F. Pembahasan
Membrann sel merupakan lapisan yang mengandung lemak, di atasnya ditutupi oleh selaput protein. Cairan pada sisi membran sel (sel darah) merembes ke bagian membran protein, tetapi bagian membran lemak berbeda dengan cairannya medianya. Oleh karena itu, menurut Nyayu Syamsiar (1988: 39) ada dua cara yang berbeda supaya bahan-bahan dapat berdifusi melalui membran, yaitu: 1. Bahan-bahan tersebut harus larut dahulu dalam lemak, sehingga difusinya melalui membarannya sama dengan difusi air melewati membran. 2. Membran tersebut membentuk pori-pori seingga bahan-bahan dapat masuk. Hemolisis adalah pecahnya membran eritrosit sehingga hemoglobin bebas ke dalam medium sekelilingnya (plasma). Kerusakan membran eritrosit dapat disebabkan oleh penambahan larutan hipotonis, hipertonis ke dalam darah, penurunan tekanan permukaan membran eritrosit, zat atau unsur kimia tertentu, pemanasan dan pendinginan, rapuh karena ketuaan dalam sirkulasi darah, dan lain-lain. Apabila medium di sekitar eritrosit menjadi hipotonis (karena penambahan larutan NaCl) medium tersebut (plasma dan larutan NaCl) akan masuk ke dalam eritrosit melalui membran yang bersifat semipermeabel dan menyebabkan sel eritrosit menggembung. Bila membran tidak kuat lagi menahan tekanan yang ada di dalam sel eritrosit itu sendiri, maka sel akan pecah akibatnya hemoglobin akan bebas ke dalam medium sekelilingnya, sebaliknya bila eritrosit berada dalam medium yang hipertonis maka cairan eritrosit akan keluar menuju ke medium luar eritrosit (plasma), akibatnya eritrosit akan keriput (krenasi). Keriput ini dapat dikembalikan dengan cara menambahkan cairan isotonis ke dalam medium luar eritrosit (plasma). Dalam kegiatan ini hanya menggunakan satu jenis larutan, yakni natrium klorida (NaCl) dan aquades. Untuk melihat perbedaan terjadinya proses difusi pada eritrosit maka digunakan konsentrasi NaCl yang berbeda. Konsentrasi NaCl yang digunakan adalah 0,5%, 0,7%, 0,9%, 1,0% dan 3,0%. Pada hasil percobaan, eritrosit mengalami hemolisis sempurna pada darah yang diberi larutan NaCl 0,5%. Hemolisis terjadi karena adanya larutan hipotonis,
sehingga eritrosit menjadi rapuh dan pecah dan menyebabkan hemoglobin tumpah. Krenasi dapat terjadi apabila eritrosit dimasukkan ke dalam medium yang hipertonis terhadap isi eritrosit, dari hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk eritrosit yang diujicobakan menunjukkan bahwa larutan NaCl yang lebih pekat akan lebih cepat mengalami krenasi. Perbedaan konsentrasi NaCl yang digunakan dalam percobaan ini memberikan hasil yang berbeda. Ketika dilakukan pengamatan pada NaCl 0,5% dan 0,7%, maka terlihat adanya sel membulat dan kembung. Setelah itu terjadi perubahan bentuk sel. Sel terlihat sudah tidak utuh, tidak beraturan, lapisan atas bening, berwarna merah gelap, terdapat endapan, dan sel tersebut telah mengalami pemecahan yang disebabkan karena ca iran NaCl terus mendesak masuk ke dalam sel darah sehingga menyebabkan sel darah tidak dapat menampung lagi NaCl yang berdifusi ke dalam sel dan akhirnya sel pecah. Proses ini disebut dengan hemolisis. Pada larutan NaCl 0,5% waktu yang diperlukan untuk hemolisis 453 detik dan larutan NaCl 7% adalah 331 d etik. Grafik Hemolisis (waktu Vs konsentrasi) 500 400
) k i t e 300 d ( u t k 200 a w 100 0 NaCl 0,5%
NaCl 0,7%
Konsentrasi larutan
Perbedaan terjadinya proses osmosa pada sel (membran), dapat diamati ketika dilakukan percobaan pada konsentrasi NaCl di atas 0,7%. Pada percobaan NaCl di atas 0,7% ini (0,9%, 1%, dan 3%) bentuk sel darah menjadi berubah. Hal ini disebabkan karena pada kondisi cairan NaCl adalah hipertonis, maka air akan berpindah ke luar dari dalam sel darah sehingga sel darah mengalami penyusutan (krenasi). Perbedaan kecepatan terjadinya krenasi dapat pula kita amati dari hasil pengamatan, dimana semakin tinggi konsentrasi (NaCl 3%) maka akan semakin cepat waktu yang diperlukan untuk terjadinya krenasi.
Grafik Krenasi (waktu vs konsentrasi) 300 250
) k 200 i t e d ( 150 u t k a 100 w 50 0 NaCl 0,9%
NaCl 1,0%
NaCl 3,0%
konsentrasi larutan
Dari uraian di atas dapat dilihat adanya hubungan antara tingginya konsentrasi lingkungan terhadap peristiwa osmosis yang terjadi pada sel darah manusia. Pada peristiwa hemolisis, semakin tinggi konsentrasi lingkungan maka semakin lambat proses hemolisis terjadi dan sebaliknya apabila konsentrasinya rendah maka proses hemolisis akan semakin cepat. Sedangkan pada peristiwa krenasi, semakin tinggi konsentrasi maka akan semakin cepat waktu yang diperlukan untuk terjadinya krenasinya dan semakin rendah konsentrasi maka akan semakin lambat waktu yang diperkukan untuk terjadinya krenasi. Dari hasil pengamatan terdapat beberapa ketidakkonsistennya waktu pada masing masing perlakuan karena perbedaan ketelitian yang dilakukan. Namun, secara garis besar dapat diamati perubahan limit waktu yang dibutuhkan dari masing-masing percobaan.
G. Kesimpulan
Dari kegiatan ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Larutan NaCl berkonsentrasi 0,5% akan berdifusi ke dalam sel. Hal ini terjadi karena konsentrasi sel lebih rendah dari konsentrasi lingkungan. Cairan NaCl yang terus masuk ke dalam sel menyebabkan terjadinya hemolisis pada sel. Maka pada peristiwa hemolisis semakin tinggi konsentrasi lingkungan (NaCl) maka waktu yang dibutuhkan semakin lama, sebaliknya semakin rendah konsentrasi NaCl maka hanya dibutuhkan waktu yang sedikit untuk terjadinya hemolisis. Larutan NaCl dengan konsentrasi di atas 0,7% (0,9%, 1,0%, dan 3,0%) menyebabkan
terjadinya krenasi (penyusutan) pada sel. Krenasi terjadi karena konsentrasi pada ruang sel lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi lingkungan. Maka pada peristiwa krenasi semakin tinggi konsentrasinya maka waktu yang dibutuhkan semakin sedikit (cepat), sebaliknya rendahnya konsentrasi NaCl menyebabkan lamanya proses krenasi. Hal ini merupakan kebalikan dari hemolisis sedangkan pada aquades eritrosit pecah. 2. Semakin tinggi konsentrasi NaCl yang dipakai maka akan semakin cepat terjadinya hemolisis dan krenasi. Diskusi 1. Percobaan pengaruh tekanan osmotik terhadap membran eritrosit sebaiknya dilakukan pada usia yang berbeda untuk mengetahui apakah faktor usia juga mempengaruhi. 2. Mikroskop yang digunakan sebaiknya sudah diuji bekerja dengan baik, agar praktikan tidak kesulitan dalam percobaan, karena dengan mikroskop yang telah diuji sebelumnya akan memberikan hasil yang valid.
H. Daftar Pustaka
Evelin C. Pearce. (1985). Anatomi dan fisiologi untuk paramedis. Jakarta: PT. Gramedia Nangsari, Nyayu Syamsiar. (1988). Pengantar fsiologi manusia. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Sudarno, dkk. (2000). Biologi 3 sekolah menengah umum. Surakarta: PT. Pabelan Syamsuri, Istamar, dkk. (2000). Biologi 2000 2B SMU Kelas 2. Jakarta: Erlangga Tjitrosoepomo, Gembong, dkk. (1979). Biologi II . Pendidikan dan Kebudayaan.
Jakarta: Departemen
