FISIOLOGI: DIFUSI MOLEKUL DAN TEKANAN OSMOTIK CAIRAN SEL

SEL DAN LINGKUNGAN

(DIFUSI MOLEKUL DAN TEKANAN OSMOTIK CAIRAN SEL)

Shara Aljogja Sandra

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Riau

sharaasandra@gmail.com

ABSTRAK

Percobaan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui proses difusi suatu molekul dalam pelarut dan untuk mengukur besar tekanan osmosis cairan sel epidermis bawah daun Rhoediscolor dalam larutan glukosa. Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode eksperimen. Dari hasil percobaan difusi molekul diperoleh bahwa semakin kecil ukuran molekul maka semakin besar kecepatan difusi. Sedangkan dari percobaan tekanan osmotik diperoleh hasil tekanan osmosis cairan sel epidermis bawah daun Rhoediscolor sebesar 6,46 atm dengan konsentrasi glukosa sebesar 0,26 M.

Kata kunci: difusi, tekanan osmotik, cairan sel

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi. Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari sebuah lapisan molekul yang diam dari solid atau fluida (Uwie 2010: 1).

Nilai potensial air di dalam sel dan nilainya di sekitar sel akan mempengaruhi difusi air dari dan ke dalam sel tumbuhan. Dalam sel tumbuhan ada tiga faktor yang 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). 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. Menurut Salisbury and Ross (1992) menyatakan bahwa Plasmolisis adalah suatu proses lepasnya protoplasma dari dinding sel yang diakibatkan keluarnya sebagian air dari vakuola.

Berdasarkan hal diatas, terdapat rumusan permasalahan yaitu bagaimana proses difusi suatu molekul dalam pelarut dan bagaimana tekanan osmosis cairan sel epidermis bawah daun Rhoediscolor dalam larutan glukosa. Maka perlu dilakukan percobaan dengan tujuan untuk mengetahui proses difusi suatu molekul dalam pelarut dan mengetahui bagaimana tekanan osmosis cairan sel epidermis bawah daun Rhoediscolor.

METODOLOGI PENELITIAN

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah cawan petri, sendok plastik, mikroskop, gelas ukur, pipet tetes, jarum oase, kaca objek, pisau silet, dan cover glass. Sedangkan bahan yang digunakan adalah kristal KMnO₄, aquades, daun Rhoediscolor dan larutan glukosa.

Adapun cara kerja dalam percobaan difusi molekul adalah (1) air sebanyak 15 ml dituangkan ke dalam cawan petri, lalu diletakkan di tempat datar yang dialasi dengan kertas putih, (2) kristal kecil KMnO₄ dimasukkan ke dalam air di cawan tadi, lalu diameter sebaran air diukur setelah selang waktu tertentu, (3) kegiatan tersebut diulangi beberapa kali, lalu rata-rata kecepatan difusi dihitung, (4) kecepatan di selang waktu mula-mula diperhatikan apakah sama dengan berikutnya sampai percobaan dihentikan. Pada percobaan tekanan osmotik cairan sel adalah (1) larutan glukosa dengan konsentrasi 0,20 M, 0,22 M, 0,26 M, 0,28 M, 0,30 M masing-masing disiapkan dengan 20 ml dalam cawan petri, (2) epidermis bawah daun Rhoediscolor disayat dan direndam dalam aquades, (3) tiga sayatan epidermis bawah daun Rhoediscolor dimasukkan ke dalam cawan petri yang telah berisi larutan sesuai dengan konsentrasi yang telah ditetapkan, (4) agar pengamatan berjalan dengan baik dilakukan perendaman sayatan dengan interval waktu lima menit antar masing-masing larutan, (5) hasil pengamatan melalui mikroskop dicatat setelah perlakukan selama 10 menit, (6) suhu selama percobaan berlangsung (0C) dicatat dan dihitung besar tekanan osmotik cairan sel melalui rumus :

TO =

Dimana :

TO         = Tekanan osmotik dalam atmosfir (atm)

M           = Konsentrasi larutan eksternal pada kondisi incipient plasmolysis (mole/liter)

T            = Temperatur absolut (0⁰C = 273⁰T); tambahkan nilai ini dengan temperatur ruangan (⁰C) selama percobaan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Difusi molekul

Diameter sebaran air berdasarkan hasil percobaan difusi molekul dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.

Tabel 1. Diameter sebaran air

Ulangan	Waktu (menit)
	1	2	3	4	5	6	7
1	2,5 cm	3,3 cm	4,1 cm	5 cm	5,5 cm	6,2 cm	6,5 cm
2	2 cm	2,7 cm	3,5 cm	4,5 cm	5 cm	5,5 cm	6 cm

Berdasarkan Tabel 1, semakin lama waktu yang dibutuhkan maka diameter sebarin airnya akan semakin besar. Diameter sebaran pada ulangan pertama lebih besar dibandingkan dengan diameter sebaran air pada ulangan kedua. Hal tersebut disebabkan karena pada ulangan pertama merupakan perlakuan dimana KMnO₄ diberi lebih sedikit dibandingkan dengan KMnO₄ pada ulangan kedua.  Apabila konsentrasi dan ukuran partikel KMnO₄ lebih kecil, maka semakin cepat partikel itu bergerak dan kecepatan difusi akan semakin cepat sehingga diameter sebaran air akan lebih besar (ulangan pertama). Sebaliknya, apabila konsentrasi dan ukuran partikel KMnO₄ lebih besar, maka semakin lambat partikel itu bergerak dan kecepatan difusi akan semakin lambat sehingga diameter sebaran air akan lebih kecil (ulangan kedua).

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi, yaitu: (1) Ukuran partikel, Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak kecepatan difusi semakin tinggi. (2) Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi. (3) Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya. (4) Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya. (5) Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya (Adrimarsya, 2012).

Tekanan osmotik cairan sel

Tekanan osmotik cairan sel epidermis bawah pada daun Rhoediscolor dapat dilihat pada Tabel 2 berikut ini.

Tabel 2. Tekanan osmotik cairan sel epidermis daun Rhoediscolor

Larutan glukosa (M)	Sel dalam keadaan biasa	Sel dalam keadaan plasmolisis	Presentase plasmolisis (%)	TO (atm)
0	10	-	0	0
0,2	8	4	33	4,97
0,22	10	7	41	5,46
0,24	4	3	42	5,96
0,26	7	6	46	6,46
0,28	6	10	62	6,96
0,30	4	10	71	7,45

Berdasarkan Tabel 2 diatas dapat dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan glukosa maka semakin tinggi persentase sel daun Rhoediscolor mengalami  plamolisis. Pada larutan glukosa dengan konsentrasi 0 M terdapat sel dalam keadaaan tidak berplasmolisi sebanyak 10 sel dan tidak ada sel yang berplasmolisis, hal tersebut sesuai dengan pendapat Tjitrosomo (1987) bahwa sel yang isinya air murni tidak mengalami plasmolisis.

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. 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 and Anderson, 1952).

Pada konsentrasi larutan glukosa 0,26 M jumlah sel yang mengalami plasmolis telah mencapai 46% atau hampir mencapai 50%. Hal tersebut menandakan bahwa dala kondisi tersebut merupakan kondisi yang hampir mendekati isotonik, dimana dalam kondisi tersebut potensial air yang ada di dalam sel epidermis Rhoediscolor maupun di luar sel (larutan glukosa) menjadi sama, sehingga tidak terjadi lagi difusi air karena air yang masuk ke dalam sel epidermis Rhoediscolor dan air yang keluar dari sel terdapat dalam jumlah yang sama atau dapat dikatakan terjadi keseimbangan yang dinamis. Jika potensial di dalam sel dan di luar sel sama, maka besarnya potensial osmosis yang ada di dalam dan di luar sel juga akan sama.

Setelah diketahui bahwa pada konsentrasi 0,26 M, jumlah sel epidermis Rhoediscolor mencapai 46% (mendekati 50%), maka dapat dihitung nilai tekanan osmosis yang ada pada sel epidermis Rhoediscolor. Dalam menghitung tekanan osmosis pada sel epidermis Rhoediscolor, temperatur ruangan yang digunakan sebesar 30⁰C.

TO          = 22,4 . M. T

                        273

                 = 22,4 . 0,24 . (273+30)

                                 273

                        = 6,46 atm

Berdasarkan hasil hitungan tekanan osmotik, diperoleh hasil tekanan osmosis sel epidermis Rhoediscolor pada konsentrasi glukosa 0,26 M yaitu sebesar 6,46 atm.

KESIMPULAN

Proses difusi suatu molekul dipengaruhi oleh ukuran molekul tersebut. Semakin kecil ukuran molekul tersebut maka semakin besar kecepatan difusi yang terjadi. Sebaliknya, semakin besar ukuran molekul maka semakin lambat difusi yang terjadi.

Sedangkan besar tekanan osmosis cairan sel akan semakin besar apabila konsentrasi larutan glukosa semakin tinggi. Apabila persentase plasmolisis mencapai 50% maka dapat dikatakan bahwa potensial osmotik larutan sama dengan potensial osmotik cairan sel.

DAFTAR PUSTAKA

Meyer, B.S and Anderson, D.B. 1952. Plant Physiology. D Van Nostrand Company Inc., New York.

Uwie. 2010. Anonim.  2004. Difusi Osmosis dan Plasmolisis.  http://www.e-dukasi.net. Diakses pada tanggal 1 November 2014

Adrimarsya. 2012. Difusi Dan Osmosis. http://Adrimarsya.wordpress.com/2012/12/05/difusi-dan-osmosis/. Diakses pada tanggal 1 November 2014

Tjitrosomo.1987. Botani Umum 2. Penerbit Angkasa, Bandung.

Wilkins, M. B. 1992. Fisiologi Tanaman. Bumi Angkasa, Jakarta.

Salisbury, F. B. & Ross, C. W. 1992. Plant Physiology. Wadswovth Publishing co, California.