LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN: DIFUSI DAN OSMOSIS

LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN

DIFUSI DAN OSMOSIS

 

Oleh:

Zakyah

120210153086

A-International

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JEMBER

2014

I.                Judul

Difusi dan Osmosis

II.             Tujuan

A.    Permeabilitas Membran Sel: Pengaruh Suhu dan Pelarut

Mengamati perlakuan fisik (suhu) dan kimia (jenis pelarut) terhadap permeabilitas membran sel

B.    Plasmolisis

Untuk mengetahui pengaruh larutan hipertonik dan larutan hipotonik pada sel tumbuhan

III.           Tinjauan Pustaka

            Sitoplasma sel dikelilingi oleh membran plasma, dan struktur subselulernya seperti inti sel, lisosom dan mitokondria diselubungi oleh membran. Membran mengandung lipid, protein, dan sedikit karbohidrat. Membran terhadap sebagai lapisan ganda fosfolipid yang tertutup sehingga memisahkan sel dari lingkungannya, atau memisahkan bagian-bagian sel yang berbeda, sehingga aktivitas-aktivitas tertentu dapat berlangsung secara terpisah. Jadi membran adalah suatu pelinding fisik, yang mempunyai permeabilitas selektif yang sesuai, dimana ruang yang diselubunginya tersebut dapat memperoleh zat-zat yang berguna dan mengeluarkan zat-zat yang berbahaya, dan untuk membantu pengeluaran senyawa-senyawa tertentu. membran juga menyediakan suatu lingkungan dimana reaksi-reaksi kimia yang telah memerlukan kondisi berair dapat berlangsung di dalamnya (Kuchel, 2006).

            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 yang lainnya. Lubang ini disebut plasmodesmata, berdiameter sekitar 60 nm, sehingga dapat dilalui oleh molekul dengan berat molekul sekitar 1000 dalton (Tim dosen, 2014).

            Protoplasts isolated from the cells of higher plants provide a Novel system for studying the mechanism of ion transport. The Removal of the cell wall eliminates the confounding effects of ion Exchange properties of the cell wall on ion adsorption and allows Direct access to the plasmalemma. In addition the methods used In studying ion transport become simplified because the protoplasts Can be treated as single cells instead of as complex tissues. An important assumption that has some support, is That enzymic removal of the cell wall does not significantly alter The transport properties of the protoplast (Briskin, 1979).

            Lapisan sel selanjutnya adalah membran sel. Lipid (fosfolipid) dan protein merupakan komponen utama dari membran sel walaupun karbohidrat juga merupakan komponen penting. Fluid mosaic model menjelaskan bahwa membran sel berbentuk cairan dan memiliki mosaik protein yang bervariasi dan menyisip atau menempel pada lapisan ganda (bilayer) fosfolipid. Membran bukan merupakan lembaran statis dari molekul-molekul yang terkunci secara erat pada suatu tempat. Keutuhan sebuah membran dipertahankan oleh adanya interaksi hidrofobik (lebih lemah dari ikatan kovalen). Sebagian besar lipid dan beberapa jenis protein dalam membran dapat berpindah secara lateral. Perpindahan secara lateral dari fosfolipid dalam membran terjadi dengan sangat cepat. Fosfolipid berpindah posisi selama 107 kali per detik (berarti dapat berpindah sekitar 2 um, seperti panjang bakteria, 32 dalam 1 detik). Protein membran berbentuk lebih besar dari pada lipid sehingga bergerak lebih lambat dan sebagian besar protein membran adalah imobile (Campbell, 2005).

            The use of the "halftime" to describe the dynamics of diffusion between an individual cell and a large body of solution in which it is placed seems to have originated with Collander and Birlund. The concept depends on the primary resistance to diffusion residing in the membrane or wall enclosing the cell. It is simply shown that, if such a cell is suddenly immersed in the solution, the concentration of solute inside the cell (Philip, 1958).

            Osmosis merupakan fenomena pencapaian kesetimbangan antara dua larutan yang memiliki perbedaan konsentrasi zat terlarut, dimana kedua larutan ini berada pada satu bejana dan dipisahkan oleh lapisan semipermeabel. Kesetimbangan terjadi akibat perpindahan pelarut dari larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut rendah ke larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut tinggi. Saat kesetimbangan konsentrasi dicapai maka terdapat perbedaan tinggi larutan yang dapat didefinisikan sebagai tekanan osmosis seperti yang terlihat pada Gambar 1

Gambar 1 (Ariyanti, 2011)

            Tekanan osmosis cairan dapat ditentukan dengan cara mencari suatu larutan yang mempunyai teksanan osmosis sama dengan cairan tersebut. Dalam cara ini kita dapat mengambil patokan pada terjadinya peristiwa plasmolisis sel. Dalam keadan insipien plasmolisis tekanan osmosis cairan sel adalah sama dengan tekanan osmosis larutan dalam massa jaringan sel tersebut direndam. Plasmolisis dapat dilihat dibawah mikroskop sebagai suatu percobaan.

            Potensial osmotik ( solut ) sangat terkait dengan adannya tekanan osmosis. Hakikatnya tekanan osmosis merupakan suatu proses tekanan yang menyebabkan difusi. Difusi adalah peristiwa mengalirnya/ berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian yang berkonsentrasi tinggi kebagian yang berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Sedangkan osmosis juga merupakan difusi dari tiap pelarut melalui suatu selaput yang permeabel secara difertensial. Membran sel yang meloloskan molekul tertentu, tetapi menghalangi molekul lain dikatakan permeabel secara diferensial.

            Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri (Salisbury dkk, 1995).

            Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi dan osmosis, yaitu (Dwidjoseputro, 1984) :

a.     Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel zal yang berosmosis, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehingga kecepatan osmosis semakin tinggi dan sebaliknya.

b.     Ketebalan membran sel. Masing-masing membran sel memiliki kebelana yang berbeda-beda tergantung dari banyaknya penyusun yang terkandung didalam membran sel. Semakin tebal suatu membran sel, semakin lambat kecepatan osmosis, dan sebaliknya.

c.      Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya karena semakin luas suatu area osmosis, menyebabkan penyebaran partikel juga semakin luas yang mengakibatkan proses difusi lebih cepat berlangsung.

d.     Jarak. Semakin jauh jarak antara dua konsentrasi yang akan melakukan difusi, maka semakin lambat kecepatan difusinya.

e.      Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya.

            Proses fisika difusi (dengan osmosis sebagai bagian khususnya) memainkan peranan sangat penting pada fisiologi tumbuhan, sehingga pengertian yang jelas mengenai proses ini perlu sekali dimiliki, tetapi agar mudah dimengerti, beberapa sifat umum materi harus diperhatikan lebih dahulu. Telah diketahui benar bahwa semua zat, baik unsur maupun senyawa, pada hakikatnya tersusun atas partikel-partikel kecil. Partikel-partikel ini memiliki dua sifat umum yang penting, yaitu :

1. Kemampuan untuk bergerak bebas

2. Kecenderungan bagi partikel yang sama untuk tarik-menarik

            Kedua sifat ini sangat bertentangan. Kemampuan untuk bergerak bebas cenderung untuk memisahkan partikel penyusun suatu zat, sedangkan gaya tarik-menarik cenderung untuk mempersatukan partikel-partikel itu. Efek pengaruh-mempengaruhi antara kecenderungan yang bertentangan itu (misalnya, apakah kecenderungan bagi gerakan bebas lebih besar dari pada gaya tarik, atau sebaliknya) menentukan keadaan fisik suatu zat. Sebagai perkiraan dapat dikatakan bahwa jika kecenderungan untuk gerakan bebas lebih unggul, zat itu akan berada dalam bentuk gas; jika kecenderungan untuk gaya tarik lebih unggul, zat itu akan berada dalam bentuk padat, sedangkan jika kedua kecenderungan itu kira-kira sama kuat, zat itu akan berada dalam bentuk cair.

            Ada dua faktor penting yang menentukan apakah suatu zat tertentu berkelakuan sebagai zat padat, zat cair, atau gas:

1. Mobilitas dasar suatu zat (misalnya partikel oksigen sangat mobil, sedangkan besi saling terikat kuat-kuat)

2. Suhu zat itu (mialnya penggunaan panas dapat mengubah zat cair menjadi gas dengan meningkatkan kemampuan gerakan bebas partikel zat itu).

IV.           Metode Penelitian

4.1  Alat dan Bahan

Alat

A.    Permeabilitas membran sel

-        Pelubang gabus berdiameter 0,5 cm

-        Bunsen/pemanas listrik

-        Tabung reaksi bertutup ulir (10 buah; diameter 2,5 cm)

-        Gelas kimia atau wadah tahan panas

B.    Plasmolisis

-        Mikroskop

-        Object glass

-        Cover glass

-        Pipet tetes

-        Pisau silet

Bahan

A.    Permeabilitas membran sel

-        Umbi kunyit/bit gula

-        Metanol

-        Aseton

-        Akuades

B.    Plasmolisis

-        Umbi bawang merah (Alium cepa) atau Rhoeo discolor

-        Larutan gula

-        Larutan grafis

-        Akuades

4.2  Cara kerja

A.    Permeabilitas Membran Sel

 

Perlakuan Fisik (Suhu)

 

Perlakuan dengan Pelarut Organik

 

Kontrol

 

Analisis

 

B.    Plasmolisis

 

4.3 Hasil Pengamatan

A.    Permeabilitas Membran Sel

Perlakuan		Warna Larutan
Fisik (Suhu)	400C	Kuning Cukup/Sedang
	500C	Kuning Cukup/Sedang
	700C	Kuning Cukup/Sedang
Pelarut Organik	Metanol	Orange Jernih
	Aceton	Orange Kurang
Kontrol	Akuades	Sangat Kuning

B.    Plasmolisis

Tanaman	Perlakuan
Bawang Merah (Allium cepa)	Garfis	Aquades
	M: 400x	M: 400x
	Garfis	Aquades
	M: 400x	M: 400x
Daun Jadam (Rhoeo discolor)	Garfis	Aquades
	M: 100x	M: 400x
	Garfis	Aquades
	M: 100x	M: 400x

V.              Pembahasan

          Pada praktikum difusi osmosis ini bertujuan untuk mengamati perlakuan fisik (suhu) dan kimia (jenis pelarut) terhadap permeabilitas membran sel dan untuk mengetahui pengaruh larutan hipertonik dan larutan hipotonik pada sel tumbuhan.    

          Pada percobaan pertama yaitu membuat 10 kubus dari umbi kunyit dengan ukuran 1cm x 1cm. Kemudian membuat kontrol dengan cara memasukkan 2 kubus umbi kunyit tersebut kedalam tabung reaksi yang berisi akuades dengan suhu kamar selama 30-40 menit. Hasil yang diperoleh dari memasukkan kunyit tersebut menghasilkan warna sangat kuning. Kemudian yaitu percobaan tentang perlakuan fisik terhadap permeabilitas membras sel. Pada percobaan tersebut dilakukan dengan cara mencelupkan masing-masing 2 kubus umbi kunyit ke dalam akuades bersuhu 70°C, 50°C, dan 40°C selama 1 menit. Kemudian, memindahkan ke dalam 5 ml akuades bersuhu kamar dan membiarkan terendam dalam keadaan statis selama 1 jam. Dari percobaan tersebut di dapatkan hasil sebagai berikut untuk perlakuan fisik sebagai berikut; pada suhu 40^oC warna larutan menjadi kuning cukup/sedang, pada suhu 50^oC larutan berwarna kuning cukup/sedang dan pada suhu 70^oC larutan juga berwarna kuning cukup/sedang. Dari hasil pengamatan yang diperoleh, seharusnya pada suhu 70^oC warna yang dihasilkan lebih perkat dari pada suhu 50^oC dan 40^oC. Sehingga hasil yang diperoleh dari percobaan tersebut tidak sesuai dengan teori. Luas permukaan kunyit mempengaruhi terjadinya difusi. Karena semakin luas permukaan kunyit maka semakin cepat terjadinya difusi. Perlakuan kontrol hanya digunakan sebagai pembanding, karena tidak mengalami perubahan.

Pengaruh suhu terhadap permeabilitas membran sel yaitu semakin tinggi suhu maka warna yang dihasilkan semakin pekat, maka permeabilitas membran akan semakin berkurang karena komponen membran akan mengalami kerusakan yang disebabkan oleh suhu yang terlalu tinggi artinya, semakin tinggi suhu maka tingkat kerusakan yang dialami oleh membran sel dengan perlakuan tersebut juga tinggi (banyak pigmen yang keluar dari sel). Suhu tinggi sangat mempengaruhi protein dan fosfolipid lemak penyusun membran. Akibatnya, sel mengalami difusi cairan sel ke luar membran sel. Semakin menurun suhunya maka penyerapan yang teramati semakin rendah. Sehingga, permeabilitas membrane akan semakin berkurang.

Pada percobaan melalui perlakuan dengan merendam umbi kunyit kedalam pelarut organik, yaitu larutan metanol, aceton dan akuades selama 30-40 menit diperoleh hasil sebagai berikut; pada larutan metanol diperoleh warna orange Jernih, pada aceton diperoleh larutan berwarna Orange kurang dan pada akuades diperoleh larutan berwarna Sangat kuning. Selanjutnya, yaitu percobaan dengan perlakuan dengan pelarut organic. Untuk tahap ini dilakukan dengan cara merendam 2 potong umbi kunyit ke dalam 5 ml methanol selama 30 - 40 menit, kemudian merendam 2 potong umbi kunyit lainnya ke dalam 5 ml aseton selama 30 – 40 menit. Untuk tahap ke empat (control) dilakukan dengan memasukkan 2 potong umbi kunyit ke dalam akuades, kemudian mendiamkan dalam suhu kamar dalam waktu yang sama. Kemudian langkah terakhir yaitu (analisis) dilakukan diakhir perendaman, semua perlakuan dan control dikocok (tabung). Lalu, mengamati perbedaan warna pada masing – masing. Kemudian, menulis hasil pengamatan pada tabel.

Dilihat dari tingkat kepekatan warna seharusnya methanol memiliki warna yang paling pekat setelah dilakukan perlakuan. Hal ini dikarenakan methanol memiliki daya serap paling besar, dikarenakan metanol merupakan senyawa alkohol yang bersifat polar dan mudah berikatan dengan membran sel. Ikatan ini menyebabkan senyawa organic penyusun  membrane sel menjadi larut (adhesi) terjadi gaya tarik menarik antar molekul yang tidak sejenis sehingga warna akan menjadi lebih pekat dari yang lain. Pada pelaksanaan perlakuan pada bahan organic, dan karena senyawa organik memiliki daya kelarutan yang tinggi pada bahan organik maka pigmen yang ada banyak yang terlarut. Hal ini akan mempengaruhi permebealitas dari sel, akibat kenaikan nilai absobrsi sel menyebabkan sel dan pori-pori sel pada dindingnya makin kecil membrane semi permeabel atau permeable sel aktif yang hanya bisa dilalui pelarut saja.

Sedangkan pada percobaan dengan menggunakan bahan kimia, yaitu dengan mengambil lapisan dalam dari umbi bawang merah atau bagian yang berwarna merah daun Rhoeo discolor dan kemudian meletakkan pada kaca benda lalu, menetesi dengan larutan glukosa selama 10-15 menit. Selanjutnya, mengamati di atas mikroskop, dan mencatat hasil yang diperoleh. Kemudian, larutan glukosa diserap menggunakan tissue sampai kering. Kemudian menetesi dengan aquades dan membiarkan selama 10-15 menit. Lalu, mengamati di atas mikroskop dan mencatat hasil yang diperoleh. Selanjutnya, mengambil potongan daun/umbi bawang merah yang baru dan meneliti dengan menggunakan larutan garfish sebagai pembanding.

Berdasarkan hasil pengamatan yang diperoleh kelompok kami mengenai plasmolisis dengan bahan yang digunakan kelompok kami ialah bawang merah. Pertama. menetesi dengan akuades, NaCl dan larutan glukosa dan diperoleh hasil sebagai berikut; pada saat ditetesi dengan akuades sel menjadi membengkak, pada saat ditetesi dengan larutan NaCl sel mengkerut dan pada saat ditetesi dengan larutan glukosa sel menjadi menggembung. Dari hasil yang diperoleh dari percobaan tersebut bahwa seharusnya ketika sel bawang merah di tetesi dengan larutan akuades menggembung karena akuades bersifat hipotonik. Karena air masuk kedalam sel. Hal ini menunjukkan bahwa air dapat melewati membran semipermeable dari sel tumbuhan. Air dapat masuk dengan cara difusi sederhana karena konsentrasi medium lebih encer daripada di dalam sel. Selain itu, sel dapat kembali mengembang (kembali ke bentuk semula) karena aquadest merupakan larutan yang bersifat hipotonik. Dimana hipotonik merupakan suatu larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut rendah sehingga ketika sifat ini mengelilingi sebuah sel, larutan hipotonik ini akan menyebabkan sel dimasuki oleh air. Ketika sel bawang merah diberi larutan gula, seharusnya sel tersebut mengkerut karena larutan gula bersifat hipertonik. Hal ini dikarenakan larutan gula yang digunakan sebagai medium percobaan bersifat hipertonis daripada keadaan di dalam sel itu sendiri sehingga air keluar dengan mudah mengikuti gradien konsentrasi. Pada perlakuan ini proses plasmolisis belum terjadi dengan sempurna karena larutan glukosa tidak terlalu pekat konsentrasinya. Dengan demikian sel masih bisa bertahan hidup. Dan ketika ditetesi dengan larutan NaCl, sel bawang merah menjadi tetap atau tidak berubah karena larutan NaCl bersifat isotonik.

Untuk epidermis daun Rhoeo discolor dan umbi bawang merah pada dasarnya sama, yaitu pada perlakuan pemberian larutan glukosa, setelah diamati dibawah mikroskop warna menjadi lebih pudar dibandingkan pada NaCl, sel mengalami plasmolisis. Sel-selnya semakin mengkerut dari posisi awal. Hal ini dikarenakan larutan gula yang digunakan sebagai medium percobaan bersifat hipertonik daripada keadaan di dalam sel itu sendiri sehingga air keluar dengan mudah mengikuti gradien konsentrasi. Pada larutan aquadest (larutan yang bersifat hipotonik) tidak terjadi perubahan warna, sel-selnya menggembung karena air masuk ke dalam sel. Hal ini menunjukkan bahwa air dapat melewati membran semipermeable dari sel tumbuhan. Air dapat masuk dengan cara difusi sederhana karena konsentrasi medium lebih encer daripada di dalam sel. Selain itu, sel dapat kembali mengembang (kembali ke bentuk semula) karena aquadest merupakan larutan yang bersifat hipotonik. Dimana hipotonik merupakan suatu larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut rendah sehingga ketika sifat ini mengelilingi sebuah sel, larutan hipotonik ini akan menyebabkan sel dimasuki oleh air. Sedangkan pemberian larutan NaCl menyebabkan warna lebih pudar dibandingkan aquadest, sel tetap normal. Karena larutan NaCl ini merupakan larutan isotonik.

Jika sel tumbuhan diletakkan dalam larutan garam terkonsentrasi (hipertonik), sel tumbuhan akan kehilangan air dan juga tekanan turgor, sehingga menyebabkan terjadinya proses plasmolisis, tekanan terus berkembang sampai di suatu titik dimana protoplasma sel terkelupas dari dinding sel, menyebabkan adanya jarak antara dinding sel dan membran. Ada beberapa mekanisme didalam sel tumbuhan untuk mencegah kehilangan air secara berlebihan, tetapi plasmolisis dapat dibalikkan jika sel diletakkan di larutan hipertonik. Dimana plasmolisis adalah proses pengkerutan protoplasma dan diikuti dengan penarikan sitoplasma dari dinding sel karena gerakan air keluar sel yang disebabkan oleh osmosis.

VI.           Penutup

6.1  Kesimpulan

-        Semakin tinggi suhu maka permeabilitas membran sel semakin berkurang karena komponen mebran akan mengalami kerusakan karena suhu yang terlalu tinggi. Suhu tinggi mempengaruhi protein dan fosfolipid lemak penyusun membran. Sehingga menyebabkan sel mengalami difusi cairan sel keluar membran sel. Semakin menurunnya suhu, maka penyerapan yang teramati semakin rendah sehingga permeabilitas membran semakin berkurang.

-        Akuades bersifat hipotonik sehingga menyebabkan sel menggembung. Karena air masuk kedalam sel. Larutan gula bersifat hipertonik sehingga menyebabkan sel mengkerut. Karena sel tumbuhan akan kehilangan air dan juga tekanan turgor, sehingga menyebabkan terjadinya proses plasmolisis. Larutan NaCl bersifat isotonik sehingga menyebabkan sel tidak berubah atau tetap.

6.2  Saran

Sebaiknya praktikan lebih teliti lagi dalam melakukan percobaan agar hasil yang diperoleh sesuai dengan teori

Daftar Pustaka

Ariyanti, I N. Widiasa. Aplikasi Teknologi Reverse Osmosis  Untuk Pemurnian Air Skala Rumah Tangga. Vol. 32 No.3 Tahun 2011

Briskin , Donald p. and robert t. Leonard. 1979. Ion Transport in Isolated Protoplasts from Tobacco Suspension Cells. Plant Physiol. Vol. 64.  Department of botany and plant sciences, university of california, riverside, california 92521.

Campbell, 2005. Biologi Edisi Kelima-Jilid 3. Jakarta : Erlangga.

Dwidjoseputro, D. 1984. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Gramedia.

Kuchel, Philip, Gregory B Ralston. 2006. Biokimia. Jakarta: Erlangga.

Philip, J. R. 1958. Osmiosis and diffusion in tissue: half-ti-mes and Internal gradients. Division of biology, california institute of technology. Pasadena An-d division of plant industry, c. S. I. R. O., Australia.

Salisbury, B. Frank dan Cleon W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. ITB: Bandung.

Tim Dosen Pembina Fisiologi Tumbuhan. 2014. Buku Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Jember: Universitas Jember.