PENGUKURAN POTENSIAL OSMOTIK DAN POTENSIAL AIR JARINGAN TUMBUHAN
LAPORAN PRAKTIKUM
Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Fisiologi Tumbuhan Yang Dibina Oleh Ibu Dra. Betty Lukiati, M.S.
Oleh Kelompok 2/ Offering G Aulia Fitri Wardhani
120342422492
Lutfiyah walidah
120342422480
Nuzul Azmi Febriani
120342422477
Riri Wiyanti Retnaningtyas
120342422498
Sandy Ayu Puri Agung
100342400929
Syifa Sundari
120342400173
Tiara Dwi Nurmalita
120342400172
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI JANUARI 2014
A. TOPIK PERMASALAHAN Pengukuran potensial osmotik dan potensial air jaringan tumbuhan.
B. TUJUAN KEGIATAN 1) Mengetahui nilai PA umbi kentang 2) Menemukan fakta tentang gejala plasmolisis 3) Menunjukan faktor penyebab plasmolisis 4) Mendeskripsikan peristiwa plasmolisis 5) Menunjukkan hubungan antara plasmolisis dengan status potensial osmotik antara sel dan larutan di sekitarnya.
C. HASIL PENGAMATAN 1) Mengukur potensial osmotik (daun Rhoeo discolor) No.
1.
Konsentrasi Larutan Gula (%)
0
∑ Sel yang Mengalami
Rata-rata
Persentasi
0
0
Plasmolisis 0
0
0
2.
5
7
6
6
5
3.
10
13
11
13
4.
15
15
12
16
15
15
5.
20
22
21
88%
22
23
2) Mengukur potensial Air Umbi Kentang (Solanum tuberosum) Tabel. 1 (Perubahan ukuran panjang dan diameter kentang setelah direndam didalam larutan gula selama 60 menit) No. 1.
2.
3.
4.
5.
Konsentrasi Larutan (%) 0%
5%
10%
15%
20%
Rata-rata
Pengulangan Kentang-I
0.1
0
Kentang-II
0.1
0.1
Kentang-III
0.2
0.1
Kentang-IV
0.1
0
Kentang-I
0.15
0.5
Kentang-II
0.4
0.5
Kentang-III
0.3
0.5
Kentang-IV
0.6
0.5
Kentang-I
0.1
0.5
Kentang-II
0.15
Kentang-III
0.2
Kentang-IV
0.2
Kentang-I
0.21
0.14
Kentang-II
0.21
0.16
Kentang-III
0.21
0.19
Kentang-IV
0.14
0.17
Kentang-I
0.37
0.25
Kentang-II
0.2
0.25
Kentang-III
0.31
0.25
Kentang-IV
0.33
0.09
Rata- rata
0.125
0.05
0.3
0.5
0.1625
0.1625
0.19
0.165
0.2825
0.21
Tabel. 2 (Hasil pengamatan larutan gula hasil merendam kentang di tambah metilen blue) No.
Konsentrasi
Peristiwa yang terjadi
Larutan (%)
1.
0%
Metilen blue tenggelam dalam larutan
2.
5%
Metilen blue mengapung di permukaan larutan
3.
10%
Metilen blue melayang di dalam larutan
4.
15%
Metilen blue melayang di dalam larutan
5.
20%
Metilen blue melayang di dalam larutan
D. ANALISIS DATA 1. Pengukuran potensial osmotik jaringan tumbuhan dengan cara plasmolisis Pada praktikum dilakukan dengan cara menghitung jumlah sel sayatan paradermal epidermis Rhoeo discolor yang diketahui mengandung antosianin. Percobaan dilakukan dengan menggunakan larutan gula dengan berbagai macam konsentrasi. Berdasarkan data pengamatan pada konsentrasi larutan gula 0 % tidak ada sel yang mengalami plasmolisis. Pada konsentrasi 5% dapat teramati bahwa plasmolisis terjadi pada ketiga objek, jumlah sel yang mengalami plasmolisis masing-masing 7,6, dan 5 sehingga jika dirata-rata ada 6 sel yang mengalami plasmolisis dengan presentase 24%. Pada konsentrasi 10% dapat teramati bahwa plasmolisis terjadi pada ketiga objek, jumlah sel yang mengalami plasmolisis masing-masing 13,11,dan 13 sehingga jika dirata-rata ada 12 sel yang mengalami plasmolisis dengan presentase 48%. Pada konsentrasi 15% dapat teramati bahwa plasmolisis terjadi pada ketiga objek, jumlah sel yang mengalami plasmolisis masing-masing 15,16,15 sehingga jika dirata-rata ada 15 sel yang mengalami plasmolisis dengan presentase 60%. Pada konsentrasi terbesar yakni 20% dapat teramati bahwa plasmolisis terjadi pada ketiga objek, jumlah sel yang mengalami plasmolisis masing-masing 22,21, dan 23 sehingga jika dirata-rata ada 22 sel yang mengalami plasmolisis dengan presentase 88%. Sehingga dapat dikatakan jika semakin tinggi konsentrasi larutan gula, maka jumlah sel yang mengalami plasmolisis juga semakin tinggi. a. Menghitung konsentrasi larutan sukrosa yang dipakai dalam percobaan setelah dimasukkan ke dalam molar (M) Mr sukrosa = Mr C12H22O11
= (12 x 12)+ (22 x 1)+( 11 x 6) = 144+22+176 = 342 V = 100 ml
0% = 0 M
Menggunakan 5 gr sukrosa dalam 100 ml air 5% = 5/342 x 1000/100 = 0,15 M
Menggunakan 10 gr sukrosa dalam 100 ml air 10% = 10/342 x 1000/100 = 0,29 M
Menggunakan 15 gr sukrosa dalam 100 ml air 15% = 15/342 x 1000/100 =0,44 M
Menggunakan 20 gr sukrosa dalam 100 ml air 20% = 20/342 x 1000/100 = 0,58 M
b. Menghitung potensial osmotik
0% => -Ψs = MiRT = 0. 1 0,083.298 =0
5% => -Ψs = MiRT = 0,15. 1 0,083.298 = -3,7
10% => -Ψs = MiRT = 0,29. 1 0,083.298 = -7,8
15% => -Ψs = MiRT = 0,44. 1 0,083.298 = -10,9
20% => -Ψs = MiRT
= 0,58. 1 0,083.298 = -14,3
Dari perhitungan diatas dapat digambarkan hubungan konsentrasi sukrosa dengan osmotik ( konsentrasi sukrosa (molar))
Konsentrasi 0.7
Potensial osmotik
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Konsentrasi
0
0.15
0.29
0.44
0.58
2. Pada percobaan kedua dilakukan pada kentang yang direndam di larutan gula dengan berbagai macam konsentrasi, didiamkan hingga 60 menit, lalu dihitung perubahan pajang dan diameternya. Pada konsentrasi 0% masing-masing kentang ada yang mengalami perubahan panjang namun tidak semua mengalami perubahan diameter. Kentang mengalami panjang masing-masing 0,1 cm; 0,1 cm; 0,2 cm; dan 0,1 cm sehingga rata-rata perubahan panjang kentang sebesar 0,125cm. Sedangkan perubahan diameter, hanya dialami oleh 2 kentang yang keduanya sama-sama berdiameter 0,1 cm sehingga rata-rata perubahan diameter kentang 0,05 cm. Pada konsentrasi 5% masing-masing kentang bertambah panjang sebesar 0,15 cm; 0,4 cm; 0,3 cm; 0,6 cm sehingga rata-rata pertambahan panjang kentang sebesar 0,3 cm. Sedangkan diameter kentang mengalami perubahan masing-masing 0,5 cm. Pada konsentrasi 10% masing-masing kentang bertambah panjang sebesar 0,1 cm; 0,15 cm; 0,2 cm; 0,2 cm sehingga rata-rata pertambahan panjang kentang sebesar 0,1625 cm. Sedangkan diameter kentang mengalami perubahan masing-masing 0,5 cm.
3. Uji Sardakov Uji Sardakov yang dilakukan pada larutan bekas rendaman umbi kentang menunjukkan bahwa pada larutan berkonsentrasi 0% memperlihatkan bahwa metilen blue yang diteteskan tenggelam pada dasar gelas. Penetesan metilen blue pada larutan konsentrasi 5% memperlihatkan bahwa metilen blue yang diteteskan terapung. Uji sardakov pada larutan konsentrasi 10%, 15%, dan 20% memperlihatkan bahwa metilen blue yang diteteskan melayang. E. PEMBAHASAN 1. Plasmolisis Pada Rhoeo discolor Nilai potensial air di dalam sel dan di sekitar sel akan mempengaruhi difusi air yang ada di dalam sel tumbuhan. Sel tumbuhan memiliki tiga faktor yang dapat menetukan nilai potensial airnya, yaitu matriks sel, larutan dalam vakuola dan tekanan hidrostatik dalam isi sel. Hal ini menyebabkan potensial air dalam sel tumbuhan dapat dibagi menjadi 3 komponen yaitu potensial matriks, potensial osmotik dan potensial tekanan (Wilkins, 1992). Sel tumbuhan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sel epidermis bawah daun Rhoeo discolor, sedangkan untuk konsentrasi larutan sukrosa yang digunakan adalah 0 M; 0,15 M; 0,29 M; 0,44 M; 0,58 M. Berdasarkan hasil praktikum, sel tumbuhan yang dimasukan kedalam larutan sukrosa dengan konsentrasi 0 M sel sama sekali tidak mengalami plasmolisis, hal tersebut sesuai dengan pendapat Tjitrosomo (1987) bahwa sel yang isinya air murni tidak mengalami plasmolisis. Jika suatu sel dimasukan ke dalam air murni, maka struktur sel itu terdapat potensial air yang nilainya tinggi (=0), sedangkan di dalam sel terdapat nilai potensial air yang lebih rendah (negatif). Hal ini menyebabkan air akan bergerak dari luar sel masuk ke dalam sel sampai tercapai keadaan setimbang. Menurut Tjitrosomo (1987), 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 volum 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. Membran protoplasma dan sifat permeabel deferensiasinya dapat diketahui dari proses plasmolisis. Permeabilitas dinding sel terhadap larutan gula diperlihatkan oleh sel-sel yang terplasmolisis. Apabila ruang bening diantara dinding dengan protoplas diisi udara, maka dibawah mikroskop akan tampak di tepi gelembung yang berwarna kebiru-biruan. Jika isinya air murni maka sel tidak akan mengalami plasmolisis. Molekul gula dapat berdifusi melalui benang-benang protoplasma yang menembus lubang-lubang kecil pada dinding sel. Benangbenang tersebut dikenal dengan sebutan plasmolema, dimana diameternya lebih besar daripada molekul tertentu sehingga molekul gula dapat masuk dengan mudah (Salisbury, 1995). Pada konsentrasi 0,15 M sampai 0,58 M sel mengalami peristiwa plasmolisis. Konsentrasi 0,15 M sel yang mengalami plasmolisis yaitu 24% dari 25 sel yang diamati, sedangkan untuk konsentrasi 0,29 M sel yang mengalami plasmolisis yaitu 48%, konsentrasi 0,44 M sel yang mengalami plasmolisis yaitu 60% dan konsentrasi 0,58 M sel yang mengalami plasmolisis yaitu 88%. Hal ini sesuai dengan Sasmihardja (1990), bahwa potensial osmotik terjadi karena adanya unsur terlarut, jadi semakin tinggi konsentrasi larutan sukrosanya, maka semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis. Salah satu yang mempengaruhi nilai potensial osmotik adalah konsentrasi larutan, meningkatnya konsentrasi larutan akan menurunkan nilai potensial osmotiknya. Komponen potensial air pada tumbuhan terdiri atas potensial 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. Nilai potensial osmotik dalam tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : tekanan, suhu, adanya partikel-partikel bahan terlarut yang larut di dalamnya, matrik sel, larutan dalam vakuola dan tekanan hidrostatik
dalam isi sel. Nilai potensial osmotik akan meningkat jika tekanan yang diberikan juga semakin besar. Suhu berpengaruh terhadap potensial osmotik yaitu semakin tinggi suhunya maka nilai potensial osmotiknya semakin turun (semakin negatif) dan konsentrasi partikel-partikel terlarut semakin tinggi maka nilai potensial osmotiknya semakin rendah (Meyer & Anderson, 1952). Larutan yang di dalamnya terdapat sekumpulan sel dimana 50% berplasmolisis dan 50% tidak berplasmolisis disebut dengan plasmolisis insipien. Plasmolisis ini terjadi apabila sel berada dalam keadaan tanpa tekanan. Nilai potensial osmosis sel dapat diketahui dengan menghitung nilai potensial osmosis larutan sukrosa yang isotonik terhadap cairan sel. Berdasarkan hasil praktikum, yang mendekati peristiwa plasmolisis insipien yaitu pada konsentrasi 0,29 M dengan sel yang mengalami plasmolisis 48% dari 25 sel yang teramati. Menurut Salisbury dan Ross (1995), sel akan mengalami plasmolisis insipien apabila di dalam larutan sukrosa dengan konsentrasi 0,15 M sampai 0,29 M. Menurut ahli fisiologi tumbuhan, plasmolisis insipien terjadi pada jaringan yang separuh jumlah selnya juga mengalami plasmolisis. Potensial osmotik larutan merupakan penyebab plasmolisis insipien dengan potensial osmotik di dalam sel setara setelah terjadi kesetimbangan dengan larutan. 2. Volume umbi kentang Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui potensial osmotik pada suatu sel dengan metode perubahan volume sel. Adanya peristiwa osmosis menyebabkan adanya perpindahan cairan sel keluar dari dalam sel, sehingga berpengaruh terhadap volume dari sel tersebut. Percobaan kali ini menggunakan umbi kentang (Solanum tuberosum) yang terlebih dahulu di buat silinder menggunakan pengebor gabus dengan panjang 3 cm. Setelah itu dimasukkan ke dalam larutan sukrosa dengan berbagai konsentrasi. Pada percobaan pertama umbi kentang direndam di dalam larutan sukrosa 0% (0M) diperoleh data bahwa umbi kentang mengalami perubahan ukuran menjadi lebih panjang, hal ini menunjukkan adanya potensial osmosis cairan sel, air murni cenderung memasuki sel. Sebaliknya potensial turgor di dalam sel mengakibatkan air meninggalkan sel. Adanya pertambahan panjang disebabkan adanya potensial osmotik.
Umbi kentang yang telah direndam dalam larutan sukrosa 5% selama 1 jam mengalami perubahan mengalami penyusutan. Penyusutan panjang sebesar 0,3 cm, dan penyusutan diameter sebesar 0,5cm. Begitupula pada kentang yang direndam dalam dalam larutan sukrosa konsentrasi 10%, 15%, dan 20% semuanya mengalami penyusutan, yang mana semakin tinggi konsentrasi larutan sukrosa semakin besar penyusutan yang terjadi pada umbi kentang. Salah satu faktor yang mempengaruhi potensial osmotik adalah konsentrasi larutan, meningkatnya konsentrasi larutan akan menurunkan nilai potensial osmotik sehingga mengakibatkan umbi kentang memendek bukan memanjang. Menurut Tjitrosomo (1987), 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. 3. Uji Sardakov Uji sardakov ini berguna untuk menentukan larutan uji yang tidak berubah konsentrasinya (Salisbury,1995), dengan cara meneteskan metilen blue pada larutan sukrosa yang telah digunakan untuk merendam kentang. Pengujian pada larutan berkonsentrasi 0% memperlihatkan bahwa metilen blue yang diteteskan tenggelam pada dasar gelas, hal ini menunjukkan bahwa larutan tersebut memilki konsentrasi yang lebih kecil dan larutan ini mengalami pengenceran karena tidak dicampur dengan sukrosa. Penetesan metilen blue pada larutan konsentrasi 5% memperlihatkan bahwa metilen blue yang diteteskan terapung, hal ini menunjukkan bahwa larutan perendam jaringan telah menjadi pekat karena ada air yang masuk ke dalam umbi kentang. Uji sardakov pada larutan konsentrasi 10%, 15%, dan 20% memperlihatkan bahwa metilen blue yang diteteskan melayang, hal ini menunjukkan bahwa larutan tersebut tidak berubah konsentrasinya, ini berarti potensial umbi kentang sama dengan potensial larutan.
F. KESIMPULAN 1) PA yang terdapat pada umbi kentang
pada saat konsentrasi larutan
sukrosa 0% adalah bertambahnya volume panjang umbi kentang yang ditunjukkan dengan adanya potensial osmosis cairan sel, yaitu air murni cenderung
memasuki
sel,
serta
potensial
turgor
di
dalam
sel
mengakibatkan air meninggalkan sel. PA pada umbi kentang pada saat konsentrasi larutan 5%, 10%, 15%, 20% adalah menyusutnya ukuran kentang dan semakin tinggi konsentrasi larutan sukrosa semakin besar penyusutan yang terjadi pada umbi kentang 2) gejala plasmolisis dapat diketahui ketika potensial larutan lebih tinggi dan air akan bergerak dari luar ke dalam sel. Sebaliknya, bila potensial larutan lebih rendah maka yang terjadi sebaliknya, artinya sel akan kehilangan air. Hilangnya air dari sel merupakan gejala dari peristiwa plasmolisis 3) Penyebab terjadinya plasmolisis adalah adanya larutan yang hipertonis yang ada di luar sel, sehingga menyebabkan air berdifusi ke luar sel untuk menyeimbangkan konsentrasi di dalam sel dengan lingkungannya. 4) Plasmolisis merupakan peristiwa hilangnya air dari protoplas dan mengakibatkan menyusutnya volume sel 5) Hubungan antara plasmolisis dengan status potensial osmotik antara sel dan larutan di sekitarnya adalah dengan adanya potensial osmosis cairan sel, air murni cenderung memasuki sel. Sebaliknya potensial turgor di dalam sel mengakibatkan air meninggalkan sel.
G. DISKUSI 1. ada, semakin tinggi konsentrasi larutan gula yang digunakan semakin banyak pula sel yang mengalami plasmolisis 2. bila digambarkan ke dalam kurva, maka kurvanya adalah sebagai berikut:
Semakin besar konsentrasi larutan gula, maka semakin tinggi tingkat plasmolisis.
3. Peristiwa Isotonik 4. pada praktikum kali ini ditekankan pada jumlah sel yang mengalami plasmolisis sekitar 50% karenasel-sel yang mengalami plasmolisis hingga 50% adalahsel-sel yang mengalami perubahan ukuran vakuola yang signifikan sehingga dapat menjadi parameter tingkat plasmolysis yang terjadi dalam suatu jaringan tumbuhan. 5. Plasmolisis insipien: peristiwa dimana sekumpulan sel yang berplasmolisis 50% dan 50% sisanya tidak berplasmolisis 6. bisa, asalkan sel tersebut belum sepenuhnya mengalami plasmolysis dan berada dalam lingkungan air murni. Hal ini disebabkan gradient konsentrasi cairan intraseluler lebih rendah daripada cairan ekstraseluler sehingga
memungkinkan
terjadinya
peristiwa
osmosis
untuk
menyeimbangkan konsentrasi cairan di dalam dan di luar sel supaya homeostasis sel tetap terjaga. 7. Seharusnya, tiap konsentrasinya naik maka potongan kentang akan semakin mengecil karena adanya plasmolisis. Namun pada kenyataannya, pada hasil percobaan kelompok kami, rerata panjang kentang setelah masuk larutan gula yang paling tinggi adalah 0,3 cm dan itu pada larutan dengan konsentrasi 5%.
8. potongan umbi kentang bertambah panjang artinya banyak air yang masuk ke dalam sel melalui peristiwa osmosis karena cairan intraseluler dari sel umbi kentang lebih pekat daripada cairan ekstraseluler. Akibatnya banyak air yang masuk kedalam vakuola dan menyebabkan terjadinya turgid (vakuola menekan dinding sel).Tekanan turgor vakuola menekan dindingsel, namun terjadi gaya reaksi dari dinding sel, akibatnya tekanan turgor menyebar ke seluruh dinding sel dan menyebabkan sel membesar. Oleh karena terjadi peristiwa seperti yang telah disebutkan di atas, maka yang tampak adalah adanya pertambahan panjang potongan umbi kentang. 9. Jika tidak terjadi perubahan volume pada potongan kentang, maka bisa disimpulkan bahwa tidak ada perbedaan potensial air antara air jaringan kentang terhadap larutan perendam. 10. umbi kentang dapat berubah ukurannya setelah direndam larutan gula karena sel-sel ubi tersebut mengalami plasmolisis. Air yang berada di luar sel
memiliki
konsentrasi
yang
tinggi
(pekat),
maka
untuk
menyeimbangkan gradient konsentrasinya, air yang ada di dalam vakuola keluar dari sel melalui peristiwa osmosis.Semakin lama sel direndam di dalam larutan yang pekat, maka semakin banyak air yang dikeluarkan dari sel. Akibatnya, vakuolanya menyusut dan gaya turgor yang membentuk tubuh sel berkurang sehingga dinding sel ikut menyusut. Ketika hal ini terjadi, maka yang terlihat adalah perubahan ukuran pada umbi kentang.
Daftar Rujukan Meyer, B.S and Anderson, D.B. 1952. Plant Physiology. D Van Nostrand Company Inc., New York. Salisbury, Frank B dan Ross, C.W. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. Bandung: ITB. Salisbury, Frank B. et al. 1995. Plant Physiology 2nd Edition. Mc Graw Hill Company. New York. Sasmihardja, Darjat. 1990. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Bandung: ITB Tjitrosomo.1987. Botani Umum 2. Bandung: Penerbit Angkasa. Wilkins, M. B. 1992. Fisiologi Tanaman. Jakarta: Bumi Angkasa.
LAMPIRAN
Gambar 1.
Gambar 2.
