DIFUSI MOLEKUL DAN TEKANAN OSMOTIK CAIRAN SEL Indri Rahmawati 1205120863 Program Studi Pendidikan Biologi Jurusan PMIPA FKIP Universitas Riau, Pekanbaru 28293 RINGKASAN Pengamatan ini dilakukan dalam hal mengetahui proses difusi dan osmosis yang terjadi pada suatu sel. Dalam percobaan difusi dilihat pergerakan dari KMnO4 dalam cawan petri yang sebelumnya diisi dengan aquades, kemudian KMnO4 tersebut berdifusi hingga pada batas setimbang dan proses difusi berhenti dan dapat diukur berapa diameter KMnO4 yang mengalami difusi. Selanjutnya percobaan mengetahui proses tekanan osmotic dengan menggunakan daun Rhoediscolor yang di perlakukan dalam beberapa konsentrasi glukosa dan sebelumnya diberi perlakuan biasa dengan menggunakan aquadese. Kemudian dapat diamati dengan mikroskop terjadinya proses plasmolisis yang diamati dari jumlah membrane Rhoediscolor yang terlepas dari dinding selnya saat diberi perlakuan dengan berbagai konsentrasi glukosa. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sel Tumbuhan terdiri dari dinding sel dan protoplast. Dinding sel terdiri dari sel primer tipis 1-3um terdiri dari 9-25% sellulose membentuk molekul panjang tidak bercabang berupa mikrofibril tebalnya kurang lebih 3,5 nm. Pengaturan molekul sellulose mengakibatkan sel mempunyai daya renggang. Mengandung 25-50% hemisellulose dan petin dan ada protein 10% sehingga sel bisa lemas sewaktu merenggang.Protoplast bagian sebelah dalam sel terdiri dari sitoplasma, inti sel, vakuola, ergastik material, kloroplast dll. Sitoplasma berupa bahan kompleks berbentuk suspense koloid didalamnya ditemukan organel bermembran. Sitoplasma, inti sel, kloroplast termasuk
bagianyang hidup sedagkan vakuola dan bahan ergastik termasuk bahan tak hidup. Membran plasma adalah bagian protoplasma yang berbentuk lapisan tipis dan berfungsi membatasi isi sel dengan lingkungannya. Membran plasma melindungi sel dari lingkungan dan juga memungkinkan adanya kompartemen di dalam sel untuk aktivitas metabolik. Pada permukaan membrane plasma terletak banyak reseptor yang berbeda-beda untuk mengenali sel lain, mengikat hormon tertentu, dan merasakan berbagai isyarat lain yang berasal dari lingkungan luar (Lehninger, 1982:87). Lakitan (1993:10-11) menyatakan bahwa membran bersifat semipermeabel, artinya molekul air dapat menembus membran tersebut sedangkan bahan-bahan yang terlarut dalam air tersebut tidak dapat menembus membran tersebut. Namun pada kenyataannya, bersamasama molekul air akan ikut pula ion atau senyawa tertentu yang terlarut di dalamnya dan bergerak menembus membran. Menurut Campbell (2010: 143), mekanisme lalu lintas membran sel dibedakan menjadi dua yaitu tanspor pasif dan transport aktif. Transpor pasif merupakan difusi suatu zat melintasi membran biologis tanpa pengeluaran energi, misalnya: difusi dan osmosis. Proses difusi dapat terjadi pada satu zat terlarut maupun dua zat terlarut. Pada difusi satu zat terlarut, membran memiliki pori-pori yang cukup besar untuk dilewati molekul pewarna. Pergerakan acak molekul pewarna akan menyebabkan sebagian diantaranya melewati poripori,Pewarna berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya rendah. Osmosis pada hakekatnya adalah suatu proses difusi. Secara sederhana dapat dikatakan bahwa osmosis adalah difusi air melaui selaput yang permeabel secara differensial dari suatu tempat berkonsentrasi tinggi ke tempat berkonsentrasi rendah. Tekanan yang terjadi karena difusi molekul air disebut tekanan osmosis. Makin besar terjadinya osmosis maka makin besar pula tekanan osmosisnya.Ekstraksi osmosis merupakan peristiwa berpindahnya kadar air dalam sel melalui membran semi permeable dari keadaan sel yang hipotonis menuju hipertonis, sehingga terjadi plasmolisis yang
menyebabkan terlepasnya sitoplasma dari dinding sel (Rahmasari, 2014). Menurut Ting apabila peristiwa plasmolisis mencapai 50% (kondisi di luar sama dengan di dalam sel) maka dpat dikatakan potensial osmotic larutan sama dengan potensial osmotic cairan sel. Apabila sel berada pada larutan dimana ψπ (PO larutan = ψπ (PO) sel dikatakan larutan isotonic. Apabila sel berada dalam larutan dimana konsentrasi diluar besar dari dlam sel ψπ (PO) larutan kecil dari dalam sel maka air akan keluar, larutan diluar disebut Hipertonik. Apabila potensial osmotic (ψπ) larutan diketahui maka ψπ (PO) dari sel dapat dicari. Dari uraian diatas dapat diturunkan rumus untuk mencari potensial osmotic dimana tekanan osmotic ditentukan melalui rumus : T.O = 22,4 x M x T 273 TO = Tekanan osmotic dalam atmosfer M = konsentrasi larutan eksternal pada kondisi Incipient Plasmolysis (Mile/liter) T
= Temperatur absolute (00c=2730T)
PO = potensi osmotic tandanya – (negatif) B. Rumusan Masalah Bagaimanakah proses difusi suatu molekul dalam pelarut terjadi ? Bagaimanakah mengukur tekanan osmosis cairan sel epidermis bawah daun Rhoediscolor dalam larutan glukosa ? C. Tujuan Untuk mengetahui proses difusi suatu molekul dalam pelarut Mengukur besar tekanan osmosis cairan sel epidermis bawah daun Rhoediscolor dalam larutan glukosa. METODOLOGI Percobaan difusi dan tekanan osmosis cairan sel dilakukan pada tanggal 29 Oktober 2014 di Laboratorium Alam Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Riau, Pekanbaru.
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah : Cawan petri Kristal KMnO4, aquades atau aair kran, sendok Daun Rhoediscolor , larutan glukosa, aquades Cawan petri, mikroskop, gelas ukur, pipet tetes, jarum oshe, kaca objek, kaca penutup, pisau silet. Cara kerja 1. Untuk percobaan difusi Tuangkan air sebanyak 15 ml ke dalam cawan petri, lalu letakkan di tempat datar yang dialasi dengan kertas putih Masukkan Kristal kecil KMnO4 ke dalam aair di cawan petri tadi, llu ukur diameter sebaran air setelah selang waktu tertentu. Ulangi kegiatan tersebut beberapa kali, lalu hitung rata-rata kecepatan difusinya. Perhatikan apakah kecepatan di selang waktu mula-mula sama dengan berikutnya sampai percobaan dihentikan. Mengapa demikian? 2. Untuk percobaan tekanan osmotic cairan sel Disiapkan larutan glukosa dengan konsentrasi 0,20 M, 0,22 M, 0,24 M, 0,26 M, 0,28 M, 0,30 M masing-masing dengan 20 ml dalam cawan petri Disayat epidermis bawah daun Rhoediscolor dan direndam dalam aquades Tiga sayatan epidermits bawah daun Rhoediscolor dimasukkan kedalam cawan petri yang telah berisi larutan sesuai dengan konsentrasi yang telah ditetapkan Agar pengamatan berjalan dengan baik dilakukan perendaman sayatan dengan interval waktu lima menit antar msing-masing larutan Catat hasil pengamatan melalui mikroskop setelah perlakuan setelah 10 menit Dicatat suhu selama percobaan berlangsung (0C) dan hitung besar tekanan osmotic cairan sel melalui rumus : T.O = 22,4 x M x T 273 TO = Tekanan osmotic dalam atmosfer M = konsentrasi larutan eksternal pada kondisi Incipient Plasmolysis (Mole/liter)
T
= Temperatur absolute (00c=2730T) PEMBAHASAN
A. Difusi Molekul KMnO4 (Kalium Permanganat) dalam Air Tabel 1. Luasan Kristal KMnO4 Dengan Waktu yang Dibutuhkan untuk Mencapainya Ulangan
Waktu Kecepatan Difusi
Diameter KMnO4 yang berdifusi
1
9 menit 37 detik
3,6 cm
2
11 menit 17 detik
4,1 cm
Pada saat Kalium Permanganat dimasukkan ke dalam air, awalnya difusi atau penyebaran zat padat tersebut berjalan dengan cepat. Hal ini ditandai dengan melarutnya Kalium Permanganat ke dalam air yang menyebabkan air berwaran ungu. Lama-kelamaan proses difusi akan semakin lambat bahkan akan berhenti. Saat proses difusi berhenti maka kesetimbangan akan terjadi. Kesetimbangan terjadi ketika larutan menjadi homogen, artinya Kalium Permanganat sudah melarut sempurna di dalam air. Kecepatan difusi dipengaruhi oleh suhu, besarnya gradient difusi, serta ukuran dan massa partikel yang berdifusi (dalam hal ini Kalium Permanganat). Makin besar perbedaan konsentrasi antara dua daerah, yaitu makin tajam gradasi konsentrasinya, makin besar kecepatan difusinya A. Tekanan Osmosis Cairan Sel Tabel 2. Pengaruh Konsentrasi Larutan Sukrosa terhadap Sel Epidermis Rhoediscolor
Larutan glukosa (M)
Sel dalam keadaan Biasa
0 0,2 0,22 0,24 0,26
30 20 18 15 12
Sel dalam keadaan plasmolisis 11 14 16 18
Persentasi plasmolisisi (%) 0 35,48% 43,75% 51,61% 60%
0,28 7 20 74,07% 0,30 5 23 82,14% Jika sel dimasukan ke dalam larutan gula, maka arah gerak air neto ditentukan oleh perbedaan nilai potensial air larutan dengan nilainya didalam sel. Jika potensial larutan lebih tinggi, air akan bergerak dari luar ke dalam sel, bila potensial larutan lebih rendah maka yang terjadi sebaliknya, artinya sel akan kehilangan air. Apabila kehilangan air itu cukup besar, maka ada kemungkinan bahwa volume sel akan menurun demikian besarnya, sehingga tidak dapat mengisi seluruh ruangan yang dibentuk oleh dinding sel. Membran dan sitoplasma akan terlepas dari dinding sel, keadaan ini dinamakan plasmolisis. Sel daun Rhoeo discolor yang dimasukan ke dalam larutan sukrosa mengalami plasmolisis. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis (Tjitrosomo, 1987). Molekul gula dapat berdifusi melalui benang-benang protoplasme yang menembus lubang-lubang kecil pada dinding sel. Benang-benang tersebut dikenal dengan sebutan plasmolema, dimana diameternya lebih besar daripada molekul tertentu sehingga molekul gula dapat masuk dengan mudah (Salisbury, 1995). Komponen potensial air pada tumbuhan terdiri atas potennsial osmosis (solut) dan potensial turgor (tekanan). Dengan adanya potensial osmosis cairan sel, air murni cenderung memasuki sel. Sebaliknya potensial turgor di dalam sel mengakibatkan air meninggalkan sel. Pengaturan potensial osmosis dapat dilakukan jika potensial turgornya sama dengan nol yang terjadi saat sel mengalami plasmolisis. Dari praktikum ini diperoleh data insipien plasmolisis pada uji sukrosa 0.24M dengan hasil potensial osmotik sebesar 5.97 atm. Praktikum ini menggunakan Rhoeo discolor yang direndam selama 15 menit dalam larutan sukrosa dengan kelarutan mulai dari 0,0 M hingga 0,3 M. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, diperoleh hasil bahwa terjadi plasmolisis sel pada semua konsentrasi dengan prosentase 35,48%- 82,14%. Analisis data dilakukan dengan menggunakan suhu sebesar 300 C, sehingga diperoleh potential osmotic larutan sebesar 5,97 Penghitungan dilakukan pada uji larutan
sukrosa 0.24M karena yang paling mendekati dengan angka 50% dari jumlah sel plasmolisis adalah pada konsentrasi tersebut KESIMPULAN 1. Kecepatan difusi semakin lama semakin melambat dan akhirnya konstan pada titik tertentu. 2. Insipien plasmolisis dicapai pada konsentrasi sukrosa 0,24 M. Nilai TO adalah 5,97 ATM 3. Pengaruh suhu terhadap permeabilitas membran sel yaitu semakin tinggi suhu maka laju osmosis yang melewati membran sel tersebut akan semakin tinggi disebabkan oleh struktur fosfolipid yang bisa rusak pada suhu tinggi. Sedangkan pengaruh jenis pelarut terhadap membran sel adalah semakin polar pelarut yang digunakan, maka semakin cepat laju osmosis. Hal itu terjadi karena lipid yang menyusun membran sel akan mudah larut dalam pelarut polar. 4. Plasmolisis merupakan peristiwa terlepasnya membran dari dindingsel, hal tersebut terjadi karena sel ditempatkan dalam larutan yang hipertonik. Contoh larutan hipertonik adalah larutan gula.
DAFTAR PUSTAKA Al-Ash’ary, Muhammad N., Supriyanti F. M. T., & Zackiyah. 2010. Penentuan Pelarut Terbaik dalam Mengekstraksi Senyawa Bioaktif dari Kulit Batang Artocarpus heterophyllus. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia. Vol.1(2) Campbell, Neil A, et al. 2010. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta: Gramedia. Kimball, J. W. 1983. Biologi. Erlangga: Jakarta.
Lakitan, Benyamin. 1993. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : Rajawali Pers Lehninger, A. L. 1982. Principles of Biochemistry. New York : Worth Publishers, Inc. Rahmasari, Hamita dkk. 2014. Ekstraksi Osmosis Pada Pembuatan Sirup Murbei (Morus alba L.) Kajian Proporsi Buah : Sukrosa Dan Lama Osmosis. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol. 2 No 3 p.191-197, Juli 2014 Salisbury, F.B., Cleon W.R. 1995. Fisiologi Tumbuhan, jilid 1. Penerbit ITB: Bandung. Salisbury, Frank B. et al. 1995. Plant Physiology 2nd Edition. New York: Mc Graw Hill Company. Tjitrosomo.1987. Botani Umum 2. Bandung: Penerbit Angkasa.
