DIFUSI DAN OSMOSIS

I.       Judul  : Difusi Dan Osmosis, Pengaruh Suhu Terhadap Permeabilitas Membran Sel.

ITujuan:Mengamati Pengaruh Perlakuan Fisik (Suhu) dan kima (jenis pelarut) terhadap Permeabilitas Membran Sel

III. Dasar Teori:

Peranan membran dalam aktivitas seluler yaitu mengatur keluar masuknya bahan antara sel dengan lingkungannya, antara sel dengan organel-organelnya. Selain itu membran juga berperan dalam metabolisme sel. Organel-organel sel seperti nukleus, kloroplas, mitokondria, dan retikulum endoplasma juga diselubungi membran. Berdasarkan dari komposisi kimia membran dan pemeabilitasnya terhadap solut maka dapat disimpulkan bahwa membran sel terdiri atas lipid dan protein. Pada membran terdapat lapisan ganda dan molekul-molekul posfolipid yang letaknya teratur sedemikian rupa sehingga ujung karbon yang hidropobik terbungkus sedemikian rupa di dalam sebuah lapisan amorf dalam senyawa lipid. Komponen protein membran digambarkan sebagai suatu selaput yang menutupi kedua belah permukaan dan lapisa biomolekul posfolipid (Prawiranata, 1981:82).

Membran plasma merupakan batas kehidupan, batas yang memisahkan sel hidup dari sekelilingnya yang mati. Lapisan tipis yang luar biasanya ini tebalnya kira-kira hanya 8 nm dibutuhkan lebih dari 8000 membran plasma mengontrol lalu lintas ke dalam dan ke luar sel yang dikelilinginya. Seperti semua membran biologis, membran plasma memiliki permeabilitas selektif, yakni membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengannya lebih mudah dari pada substansi yang lainnya. Salah satu episode yang paling awal dalam evolusi kehidupan mungkin berupa pembentukan membran yang membatasi suatu larutan yang mempunyai komposisi yang berbeda dari larutan sekelilingnya, tetapi masih bisa melakukan penyerapan nutrien dan pembuangan produk limbahnya. Kemampuan sel untuk membedakan pertukaran kimiawinya ini dengan lingkungannya merupakan hal yang mendasar bagi kehidupan, dan membran plasma inilah yang membuat keselektifan ini bisa terjadi (Campbell, 2002:146).

Adanya sifat hidrofobik di bagian tengah lapisan lipid membran plasma menyebabkan membran tersebut tidak mudah ditembus oleh molekul polar, sehingga membran sel mencegah keluarnya komponen-komponen dalam sel yang larut dalam air. Namun, sel juga memerlukan bahan-bahan nutrisi dan membuang limbahnya ke luar sel. Untuk memenuhi kebutuhan ini, sel harus mengembangkan suatu sistem/mekanisme khusus untuk transpor melintasi membran sel (Subowo, 1995:58).

Membran sel merupakan permeabel terhadap bagian pelarut larutan secara eksternal maka interaksi fisiologi dapat terjadi diantara aliran-aliran antara pelarut. Untuk mengukur berbagai pelarut berbagai membran “nilella transinans” bahwa membran terutama plasmolemma dan protoplasma yang diplasmolisis mungkin sangat berbeda dengan sel yang normal kurang atau lebih lumid karena tingkat volumenya dari protoplas yang diplasmolisi sulit diukur dengan tiap terjadinya (Willking, 1989:73).

Sel tumbuhan dibatasi oleh dua lapis pembatas yang sangat berbeda komposisi dan strukturnya. Lapisan terluar adalah dinding sel yang tersusun atas selulosa, lignin, dan polisakarida lain. Dinding sel memberikan kekakuan dan memberi bentuk sel tumbuhan. Pada beberapa bagian, dinding sel tumbuhan terdapat lubang yang berfungsi sebagai saluran antara satu sel dengan sel lainnya. Lubang ini disebut plasmodesmata, berdiameter sekitar 60 nm, sehingga dapat dilalui oleh molekul dengan berat molekul sekitar 1000 Dalton. Lapisan dalam sel tumbuhan adalah membran sel. Membran sel terdiri atas dua lapis molekul fosfolipid. Bagian ekor dengan asam lemak yang bersifat hidrofobik (non polar), kedua lapis molekul tersebut saling berorientasi kedalam, sedangkan bagian kepala bersifat hidrofilik (polar), mengarah ke lingkungan yang berair. Komponen protein terletak pada membran dengan posisi yang berbeda-beda. Beberapa protein terletak periferal, sedangkan yang lain tertanam integral dalam lapis ganda fosfolipid. Membran seperti ini juga terdapat pada berbagai organel di dalam sel, seperti vakuola, mitokondria, dan kloroplas .

Komposisi lipid dan protein penyusun membran bervariasi, bergantung pada jenis dan fungsi membran itu sendiri. Namun demikian membran mempunyai ciri-ciri yang sama, yaitu bersifat selektif permeabel terhadap molekul-molekul. Air, gas, dan molekul kecil hidrofobik secara bebas dapat melewati membran secara difusi sederhana. Ion dan molekul polar yang tidak bermuatan harus dibantu oleh protein permease spesifik untuk dapat diangkut melalui membran dengan proses yang disebut difusi terbantu (fasilitated diffusion). Kedua cara pengangkutan ini disebut transpor pasif. Untuk mengangkut ion dan molekul dalam arah yang melawan gradien konsentrasi, suatu proses transpor aktif harus diterapkan. Dalam hal ini protein aktifnya memerlukan energi berupa ATP, ataupun juga digunakan cara couple lewat proses antiport dan symport.

Membran bukanlah lembaran molekul statis yang terikat kuat di tempatnya. Membran ditahan bersama terutama oleh interaksi hidrofobik, yang jauh lebih lemah dari ikatan kovalen. Sebgain besar lipid dan sebagian protein dapat berpindah secara acak dalam bidang membrannya. Akan tetapi, jarang terjadi suatu molekul bertukar tempat secara melintang melintasi membran, yang beralih dari satu lapisan fosfolipid ke lapisan yang lainnya. Untuk melakukan hal seperti itu, bagian hidrofilik molekul tersebut harus melewati inti hidrofobik membranya (Campbell, 2002:146).

Suatu membran tetap berwujud fluida begitu suhu turun, hingga akhirnya pada beberapa suhu kritis, fosfolipid mengendap dalam suatu susunan yang rapat dan membrannya membeku, tak ubahnya seperti minyak babi yang membentuk kerak lemak ketika lemaknya mendingin. Suhu beku membran tergantung pada komposisi lipidnya. Membran tetap berwujud fluida pada suhu yang lebih rendah jika membran itu mengandung banyak fosfolipid dengan ekor hidrokarbon tak jenuh. Karena adanya kekusutan di tempat ikatan gandanya, hidrokarbon tak jenuh tidak tersusun serapat hidrokarbon

Membran haruslah bersifat fluida agar dapat bekerja dengan baik, membran itu biasanya sekental minyak salad. Apabila membran membeku, permeabilitasnya berubah, dan protein enzimatik di dalamnya mungkin menjadi inaktif. Suatu sel dapat mengubah komposisi lipid membrannya dalam tingkatan tertentu sebagai penyesuaian terhadap suhu yang berubah. Misalnya, dalam banyak tumbuhan yang dapat bertahan pada kondisi yang sangat dingin, persentase fosfolipid tak jenuh meningkat dalam musim gugur, suatu adaptasi yang menghalangi pembekuan membran selama musim dingin.

Terdapat dua populasi utama protein membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran, dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satau atau lebih rentangan asam amino nonpolar. Protein periferal sama sekali tidak tertanam dalam bilayer lipid, protein ini merupakan anggota yang terikat secrara longgar pada permukaan membran, sering juga pada bagian integral yang dibiarkan terpapar. (Campbell, 2002:146).

Membran sangat beragam, tapi osmosis terjadi tanpa menghiraukan bagaimana fungsi membran, sepanjang pergerakan pergerakan linarut lebih dibatasi dibandingkan dengan pergerakan air. Membran bisa berupa satu lapis bahan yang lebih mampu melarutkan pelarut daripada partikel linarut, sehingga melewatkan lebih banyak molekul pelarut daripada partikel linarut. Selapis udara diantara dua larutan air merupakan pembatas yang menahan sama sekalim perpindahan linarut yang tidak menguap, yang ketiga berupa saringan (tapis) dengan sejumlah lubang berukuran tertentu sehingga molekul air dapat melaluinya, tapi partikel linarut yang lebih besar tidak. (Salisbury dan Ross, 1995:43).

Pergerakan air yang cepat melintasi antar permukaan ke dalam larutan akan menciptakan tegangan dalam air yang tertinggal di pori, dan akan menarik air bersamanya dalam bentuk aliran massa. Mekanisme membran ini menggambarkan kerumitan alam. Ada beberapa perbedaan besar antara karakter permeabilitas pada tanaman yang berbeda tetapi mempunyai prinsip umum yang sama. Salah satu faktanya adalah komposisi relatif dari daerah lipid dan area penjaringan terhadap permeabilitas yang berbeda dari tiap tanaman. Pada Chara, permeabilitas diatur oleh solubilitas lipid pada penyerapan larutan. Sedangkan pada Beggiataa, ukuran merupakan penentu paling utama. Pada tumbuhan tingkat tinggi yang memiliki sifat permeabilitas yang sama dengan Chara, solubilitas lipid merupakan faktor dominan penyerapan walaupun perbedaan kuantitatif dapat diperhitungkan pada angka penyerapan. (Kimball, 2000:101).

Model membran uap merupakan contoh membran semipermeabel yang sejati, padahal semua membran pada tumbuhan harus dapat melewatkan linarut tertentu saja. Membran seperti itu dikatakan bersifat permeabel diferensial, tidak lagi disebut semi permeabel sejati. Meskipun membran hidup bersifat permeabel terhadap pelarut maupun linarut, tapi umumnya jauh lebih permeabel terhadap pelarut. Permeabilitas membran terhadap linarut membuat keruwetan lagi pada model osmosis, mempengaruhi laju pergeseran titik keseimbangan secara bertahap (ditentukan oleh konsentrasi linarut dan tekanan) saat potensial osmotik di kedua sisi membran berubah, sebagai akibat dari lalu lalangnya partikel linarut. (Salisbury dan Ross, 1995:45).

Jaringan dewasa mengandung sebuah lapisan tipis protoplasma yang mengelilingi vakuola inti yang terletak di dinding sel. Dinding sel yang mempunyai banyak pori merupakan suatu proporsi penting dari sebuah struktur sel yang tidak hanya berupa sebuah penghalang dari larutan yang akan masuk. Batasan ini merupakan jalur untuk keluar masuknya larutan ke dalam sel dan berupa dua lapisan membran. Membran ini tipis untuk dilihat dan secara mikroskopis berbeda dari protoplasma. Membran ini dapat dikenali dengan mudah karena komponen selektif permeabelnya. (Bonner, 1961:67).

Difusi merupakan salah satu prinsip yang menggerakkan partikel zat seperti CO2, O2 dan H2O masuk ke dalam jaringan. Gerak partikel zat ini dipengaruhi oleh beberapa faktor penting, meliputi :

1) Beda suhu: Setiap zat cenderung dalam keadaan bergerak. Tenaga gerak semakin besar pada suhu yang semakin tinggi, sehingga gerak zat akan semakin cepat. Coba perhatikan saat kita memanaskan air. Molekul air akan bergerak semakin cepat bikla akan semakin panas. Adanya gerakan zat ini dapat menjadi salah satu pendorong masuknya zat ke dalam akar.

2) Beda konsentrasi: Bila kita membuka botol minyak wangi, apa yang terjadi? Bau minyak wangi akan segera menyebar ke luar, bukan ? Hal ini terjadikarena konsentrasi zat minyak wangi dalam botol sangat tinggi, sebaliknyakeadaan di luar botol. Adanya perbedaan  konsentrasi zat antara botol dan diluarbotol, mendorong zat minyak wangi menyebar ke luar. Dengan kata lain, perbedaan konsentrasi zat membangkitkan tenaga gerak suatu zat.

3) Beda tekanan. Pergerakan zat juga terjadi karenaadanya beda tekanan antara dua daerah. Misalnya, antara daerah di sekitar akar (rizhosfir) dengan keadaan di dalam sel atau jaringan.

4) Zat-zat adsorptif (permukaannya mudah mengikat zat). Adanya daya ikat permukaan partikel zat menyebabkan gerak zat dihambat. Suatu zat juga akan bergerak menyebar karena adanya perbedaan (gradien) tekanan atau suhu. Angin merupakan udara yang bergerak. Udara bergerak dari daerah bertekanan kuat ke daerah bertekanan lemah, dari daerah dingin ke daerah yang lebih panas. Suatu zat juga akan bergerak menyebar dari daerah berkonsentrasi lebih besar (lebih pekat) ke daerah yang konsentrasinya lebih rendah. Jadi, pada dasarnya setiap zat akan bergerak bila terjadi perbedaan suhu, tekanan atau konsentrasi.Pada saat kita melarutkan gula dalam segelas air, atau membuat minuman sirup, kadang dengan air dingin atau air panas. Dengan air manakah gula atau sirup akan lebih cepat larut ? Bila gerak partikel zat gula lebih cepat maka zat gula akan lebih cepat larut menyebar. Gerak penyebaran zat akan berhenti setelah larutan gulamenyebar merata (larutan menjadi homogen).

2) Osmosis

Difusi terjadi pada semua jenis zat, termasuk gas-gas, ion-ion dan air. Masuknya air dari luar ke jaringan akar juga merupakan peristiwa difusi. Air bergerak dari daerah yang airnya lebih banyak ke daerah yang airnya lebih sedikit. Kandungan air dalam tanah relatif tidak terbatas (potensial air sebesar-besarnya =mendekati 0) daripada air jaringan akar. Adanya perbedaan kadar air ini mendorong air berdifusi masuk ke dalam akar. Air yang masuk ke dalam akar akan mengisi ruang-ruang antar sel atau masuk ke dalam sel. Air dapat masuk ke dalam sel-sel akar setelah air menembus dindingdan membran sel. Air yang bergerak menembus membran sel inilah yang disebut osmosis. Dengan kata lain, osmosis adalah difusi air menembus membran sel. Daun layu terjadi karena sel-sel jaringan kehilangan air (Meyer, 2001).

Faktor penyerapan secara Osmosis

Terdapat dua (2) faktor penting sesuai dengan hukum Fick pertama yang menentukan laju osmosis ke dalam jaringan (melewati membran), yaitu :

1) Faktor perbedaan (gradien) potensial air antara cairan sel penyerapan dengan

larutan tanah di luarnya.

2) Permeabilitas membran terhadap zat-zat (Suyitno, 2008).

IV. Metode Penelitian

4.1 Alat dan Bahan

-Alat

1. Pelubang gabus berdiameter 0,5 cm

2. Bunsen atau pemanas listrik

3. Tabung reaksi bertutup ulir (10 buah, diameter 2,5 cm)

4. Gelas kimia atau wadah tahan panas

-Bahan

1. Umbi kunyit

2. Metanol

3. Aseton

4. Aquades

4.2 Cara kerja perlakuan fisik (suhu)

Membuat 10 silinder umbi kunyit dengan ukuran 0,8 X 0,8 cm dengan menggunkan silet

Mencelupkan masing-masing dua potong kunyit kedalam aquades yang bersuhu 70C, 50C, dan 40C selama 1 menit

Setelah itu memindahkan silinder umbi langsung kedalam 5 ml aquades bersuhu kamar dan membiarkannya statis selama 1 jam.

Mencuci kunyit dengan air mengalir untuk menghilangkan pigmen yang ada pada permukaan silinder

 

4.2 Cara kerja perlakuan kimia (pelarut organik)

Merendam dua potong silinder umbi kunyit kedalam 5 ml metanol

Masing-masing rendaman di biarkan selama 30-40 menit pad asuhu kamar

Sebagai kontrol, memasukkan dua potong silinder umbi kunyit ke dalam aquades dan menbiarkannya pada suhu kamar dalam waktu yang sama

Bersamaa dengan itu juga merendam dua potong silinder umbi kunyit kedalam 5 ml aseton

 

4. 3 HASIL PENGAMATAN

Kelompok	Perlakuan		Warna larutan
1	Fisik Kontrol	40 C 50 C 70 C Aquades	Kuning agak keruh Kuning Kuning agak bening Kuning keruh
2	Fisik Kontrol	40 C 50 C 70 C Aquades	Kuning muda keruh Kuning muda agak keruh Kuning muda bening Kuning agak keruh
3	Fisik Kontrol	40 C 50 C 70 C Aquades	Kuning tua keruh Kuning agak bening Kuning bening Kuning bening
4	Pelarut organik Kontrol	Metanol Aseton Aquades	Kuning keruh Kuning bening Bening
5	Pelarut organik Kontrol	Metanol Aseton Aquades	Orange keruh Kuning bening Bening agak kekuningan
6	Pelarut organik Kontrol	Metanol Aseton Aquades	Kuning keruh Kuning bening Putih agak keruh

DAFTAR PUSTAKA

Bonner, J. 1961. Priciples of Plant Physiology. Canada : Pasadena.

Campbell, dkk. 2002 Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Gelston, A. 1961. The Life of Green Plant. New Jessey : Prentice Hall.

Kimball, J.W. 2000. Biologi Jilid I. Jakarta : Erlangga.

Lovelles. 1991. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropika. Bandung : Gramedia Pustaka Utama.

Meyer, Bernard S. 2001. “A critical evaluation of the terminology of difuison phenomene”. (http://www.plantphysiol.org/content/20/1/142.full.pdf).

Diakses 28 oktober 2013

Prawinata, W. 1981. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan Jilid I. Bandung : ITB.

Salisbury, J.W. dan Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. Bandung : ITB.

Subowo. 1995. Biologi Sel. Bandung : Angkasa.

Suyitno. 2008. Osmosis Dan Penyerapan Pada Tumbuhan.(online: http://staff.uny.ac.id /sites/default/files/pengabdian/suyitno-aloysius-drs-ms/osmosis-dan-penyerapan-zat-pada-tumbuhan.pdf)

Di akses 26 oktober 2013

Willking. 1989. Fisiologi Tanaman II. Bandung : Bina Angkasa.

Yatim, W. 2000. Embriologi. Semarang : CV. Tarsito.