Laporan Fisiologi Tumbuhan Difusi Osmosis

1.      Judul        : Difusi dan Osmosis

2.      Tujuan      :

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

·         Mengetahui pengaruh larutan hipertonik pada sel tumbuhan.

3.      Tinjauan Pustaka

Lingkungan suatu sel meliputi sel-sel di sekitarnya dan lingkungan luar yang meliputi air, tanah dan udara tempat tumbuh dan hidup tumbuhan tersebut. Sel-sel yang bersinggungan langsung dengan lingkungan luar antara lain sel-sel yang ada di akar, batang dan daun yang kemudian meluas ke suluruh tubuh tumbuhan melalui ruang-ruang dalam sel (Tjitrosomo, 1983).

Sel tumbuhan dibatasi oleh dua lapisan pembatas yang sangat berbeda komposisi dan strukturnya. Lapisan terluar adalah dinding sel yang tersusun atas selusosa, lignin dan polisakarida lain. pada dinding sel tumbuhan terdapat lubang yang berfungsi sebagai saluran antara satu sel dengan sel yang lain yang disebut dengan plasmodesmata. Lapisan dalam sel tumbuan adalah membran sel atau membran plasma (Tim pembina, 2014).

Membran plasma adalah tepi kehidupan, pembatasan yang memisahkan sel hidup dari lingkungan sekelilingnya. Membran plasma menunjukkan permeabilitas selektif artinya memungkinkan beberapa zat untuk menembus membran tersebut secara lebih mudah dari pada zat zat yang lain. Lipid dan protein adalah bahan penyusun utama membran disamping karbohidrat. Lipid yang paling melimpah disebagian besar membran adalah fosfolipid. Kemampuan fosfolipid ung pada untuk membentuk membran merupakan sifan inheren dalam struktur molekularnya (Campbell, 2008).

Molekul atau partikel air, gas dan mineral masuk ke dalam sel tumbuhan melalui proses difusi dan osmosis. Melalui proses-proses tersebut tumbuhan dapat memperoleh zat-zat yang diperlukan untuk pertumbuhannya. Proses difusi berlangsung dari daerah yang memilki konsentrasi partikel tinggi ke daerah yang konsentrasi partikelnya rendah. Difusi memiliki peranan penting dalam sel-sel tumbuhan yang hidup.

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.

Keluar masuknya zat-zat serta ion-ion melalui membran ini dikenal sebagai transportasi zat ke dalam dan keluar sel. Dalam keadaan istirahat pun, sel tetap melakukan transportasi zat. Zat-zat makanan, air, dan oksigen secara terus menerus ke dalam sel. Sebaliknya, zat – zat sisa metabolisme harus terus-menerus di keluarkan. Apabila tidak, zat-zat sisa tersebut akan tertimbun di dalam sel dan dapat menggangu fungsi sel secara keseluruhan.

Membran sel tersusun dari ± 50 % lipid dan 50 % protein. Karena susunan membran sel yang demikian, maka membran sel bersifat semipermeable atau selektif permeable. Artinya membran sel hanya dapat dilalui oleh air dan zat-zat tertentu yang terlarut di dalamnya. Berdasarkan kebutuhan energinya, materi-materi dapat bergerak melintasi membran plasma dengan cara transport pasif maupun transport aktif.

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 (Ariyanti, 2011).

Jika sel tumbuhan diletakkan di larutan terkonsntrasi (hipertonik), sel tumbuhan akan kehilangan air dan juga tekanan turgor, menyebabkan sel tumbuhan lemah. Tumbuhan dengan sel dalam kondisi seperti ini akan menjadi layu. Kehilangan air lebih banyak akan menyebabkan terjadinya plasmolisis (Tim pembina, 2014).

Hu dan Schimidhalder (2005) dalam Aminah (2013) menyatakan Bila sel tanaman dimasukkan dalam larutan berkadar garam tinggi, sel tersebut akan mengkerut. Proses ini disebut plasmolisis sehingga akan meningkatkan kadar garam dalam larutan. Fenomena ini disebabkan gerakan osmotik dari air melalui dinding sel ke arah larutan yang berkonsentrasi kadar garam tinggi.

Plasmolisis adalah suatu proses lepasnya protoplasma dari dinding sel yang diakibatkan keluarnya sebagian air dari vakuola. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis. Proses plasmolisis dapat diketahui dengan membran protoplasma dan sifat permeabelnya. Permeabilitas dinding sel terhadap larutan gula diperlihatkan oleh sel-sel yang terplasmolisis. Jika pada mikroskop akan tampak di tepi gelembung yang berwarna kebiru-biruan itu berarti ruang bening diantara dinding dengan protoplas diisi udara. Jika isinya air murni maka sel tidak akan mengalami plasmolisis. 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.

Plasmolisis merupakan dampak dari peristiwa osmosis. Jika sel tumbuhan diletakkan di larutan garam terkonsentrasi (hipertonik), sel tumbuhan akan kehilangan air dan juga tekanan turgor, menyebabkan sel tumbuhan lemah. Tumbuhan dengan sel dalam kondisi seperti ini layu. Kehilangan air lebih banyak akan menyebabkan terjadinya plasmolisis: tekanan terus berkurang sampai di suatu titik di mana protoplasma sel terkelupas dari dinding sel, menyebabkan adanya jarak antara dinding sel dan membran. Akhirnya cytorrhysis - runtuhnya seluruh dinding sel - dapat terjadi. Tidak ada mekanisme di dalam sel tumbuhan untuk mencegah kehilangan air secara berlebihan, juga mendapatkan air secara berlebihan, tetapi plasmolisis dapat dibalikkan jika sel diletakkan di larutan hipotonik.

Protoplasma dapat Keadaan menahan volume vakuola agar tetap menempel pada dinding sel sehingga kehilangan sedikit air saja akan berakibat lepasnya protoplasma dari dinding sel. Peristiwa plasmolisis seperti ini disebut plasmolisis insipien. Plasmolisis insipien terjadi pada jaringan yang separuh jumlahnya selnya mengalami plasmolisis. Hal ini terjadi karena tekanan di dalam sel = 0. potensial osmotik larutan penyebab plasmolisis insipien setara dengan potensial osmotik di dalam sel setelah keseimbangan dengan larutan tercapai (Frank B, Salisbury. et al.).

4.      Metodologi

4.1 Alat dan bahan

Alat

·         Bunsen/ pemanas Listrik

·         Tabung reaksi

·         Gelas kimia atau wadah tahan panas

·         Mikroskop

·         Object glass

·         Cover glass

·         Pipet tetes

·         Pisau silet

Bahan

·         Umbi kunyit

·         Metanol

·         Aseton

·         Aquades

·         Umbi bawang merah (Allium cepa)

·         Daun Rhoeo discolor

·         Larutan gula

·         Larutan grafis

5. Hasil Pengamatan

Pengaruh Suhu dan Pelarut

Kelompok	Perlakuan		Warna Larutan
5 & 6	Fisik	400 C	+ + +
		500 C	+ +
		700 C	+ + + +
	Kontrol	Aquades	+
	Pelarut Organik	Metanol	+ +
		Aseton	+

1.      Pembahasan

DIFUSI DAN OSMOSIS

Pada praktikum kali ini kami mengamati mengenai Difusi dan Osmosis yang mana sub bab nya ialah Permeabilitas membran sel yaitu Pengaruh Suhu dan Pelarut. Praktikum ini bertujuan untuk mengamati pengaruh perlakuan fisik (Suhu) dan kimia (jenis pelarut) terhadap permeabilitas membran sel. Bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini ialah kunyit yang mana dipotong dadu agar massa pada kunyit tersebut sama. Setelah itu mencuci dengan air mengalir yang mana bertujuan untuk menghilangkan pigmen yang ada pada permukaan silinder.

Menurut Dwijoseputro (1994), perbedaan permeabilitas sangat bergantung pada besar kecilnya molekul yang lewat dan ditentukan dengan besarnya pori-pori membran. Tapi pada membran plasma sel hidup besarnya molekul tidak berpengaruh, hal ini disebabkan adanya kaitan antara kelarutan zat dalam salah satu komponen membran.

Pada pengamatan yang pertama yaitu dengan cara perlakuan fisik yang mana masing-masing kunyit yang telah dipotong, dimasukkan kedalam tabung reaksi yang telah berisi suhu-suhu yang berbeda yaitu 70⁰ C, 50⁰ C dan 40⁰ C selama 1 menit yang mana perbedaan suhu ini digunakan untuk mengetahui respon membran sel terhadap peningkatan suhu dan mengetahui perubahan suhu terhadap sel. Pemilihan kunyit yaitu dikarenakan kunyit memiliki kurkumin yaitu zat warna sejenis karoten yang mana didalam sel yang memberi warna pada sel terlihat kuning atau oranye. Dengan adanya zat warna tersebut, respon membran sel terhadap pengaruh suhu dapat diketahui dengan adanya suatu pergerakkan isi sel (cairan sel) dapat dengan mudah teramati karena adanya kurkumin tersebut. Setelah 1 jam potongan kunyit terendam dalam aquades bersuhu kamar, mengamati pengaruh yang terjadi secara fisik. 

Berdasarkan pengamatan tersebut membuktikan bahwa suhu mempengaruhi permeabilitas membran. Adanya suatu perlakuan panas menyebabkan membran sel menjadi rusak karena protein yang menyusun membran mengalami suatu denaturasi sehingga pigmen dan isi sel lainnya keluar. Hal ini dibuktikan dengan warna yang dihasilkan yang mana lebih pekat pada suhu 70⁰ C. Semakin tinggi suhu perendaman semakin keruh/kuning tua warna aquades dalam tabung reaksi dan sebaliknya semakin rendah suhu maka warna aquades semakin bening atau kuning bernih. Hhal ini sesuai dengan teori yang mana menyebutkan bahwa peningkatan suhu rendaman menyebabkan semakin banyak konsentrasi kurkumin di dalam larutan, karena terjadi proses pengeluaraan cairan sel dari dalam sel yang mana dipacu oleh kerusakkan membran plasma.

Pada perendaman aquades tanpa adanya perlakuan suhu diperoleh suatu hasil bahwa larutan yang dihasilkan ialah kuning bening. Hal ini dapat terjadi dikarenakan cairan didalam sel lebih tinggi konsentrasi zat terlarutnya dibandingkan dengan konsentraasi pada aquades di luar sel, sehingga menyebabkan terjadinya osmosis dari luar ke dalam sel yang mana melalui membran semipermeabel dari luar ke dalam sel. Warna kuning bening itu nampak pada pelarut bukan dari dalam sel kunyit tersebut melainkan berasal dari sel yang pecah karena adanya pengirisan dan pembentukkan balok kunyit sehingga kurikumin dari sel yang pecah tersebut larut dalam aquades. Karena adanya peristiwa osmosis dari luar ke dalam sel maka menyebabkan tidak adanya isi sel yang keluar dari dalam sel tersebut.

Selanjutnya pada perendaman aquades dengan pengaruh suhu 40⁰C pada hasil pengamatan menunjukkan warna kuning dengan tingkat warna + + +, pada suhu 50⁰C menunjukkan warna kuning dengan tingkat + + dan pada suhu 70⁰C menunjukkan warna kuning keruh pada tingkat warna + + + +. Hal ini kurang sesuai dengan teori karena pada suhu 50⁰C warna pada aquades menurun dalam arti warna yang dikeluarkan tidak sebanyak pada suhu 40⁰C. Teori menyebutkan bahwa suhu yang tinggi menyebabkan protein dan lipid penyusun membran plasma terdenaturasi sehingga menyebabkan membran plasma rusak dan bersifat tidak semipermeabel, sehingga dengan adanya perbedaan konsentrasi ini menyebabkan cairan sel keluar dari dalam sel ke cairan diluar yang mana lebih rendah dengan cara difusi. Sehingga dapat dikatakan bahwa sesuai dengan teori. Tingkat kekuningan itu menunjukkan seberapa besarnya rusaknya membran plasma. Pengaruh perendaman dengan suhu 40⁰C merupakan suatu batas toleransi enzom termasuk didalamnya yaitu protein yang mana bekerja dengan baik namun tidak maksimal.

Pengaruh suhu 50⁰C, menunjukkan warna yang lebih jernih, hal ini tidak sama dengan teori yang mengatakan bahwa semakin tinggi suhu makan air akan semakin keruh karena telah banyak komponen pada membran plasma yang mana seperti lipid dan protein yang rusak sehingga permeabilitas membran sangat lemah yang mana menyebabkan cairan di dalam sel keluar ke aquades secara difusi karena adanya perbedaan konsentrasi larutan. Ketidaksesuaian dengan praktikum kemungkinann terjadi karena prosedur kerja yang salah. Pengaruh suhu 70⁰C, menunjukkan warma kuning pekat lebih keruh dari pada suhu 40⁰C. Hal ini terjadi karena komponen membran plasma rusak keseluruhan, sehingga sel kehilangan permeabilitasnya dan mentebabkan adanya cairan didalam sel keluar ke aquades secara difusi karena tejadinya suatu perbedaan konsentrasi larutan yang signifikan.

 Pada perlakuan berikutnya yaitu dengan pelarut organik yang mana seperti; Metanol dan Aseton. Metanol merupakan suatu senyawa alkohol yang mana bersifat polar, sehingga mampu melarutkan senyawa organik seperti membran sel. Ikatan ini menyebabkan senyawa organik penyusun membran sel yang juga bersifat polar pada bagian luar cenderung saling berikatan dengan senyawa polar sehingga larut di dalam metanol. Apabila di lihat dari sifat kimia metanol, menyebabkan membran sel dan dinding sel lebih cepat untuk rusak dan kehilangan permeabilitasnya, sehingga menyebabkan cairan sel keluar dari dalam sel keluar sel secara difusi karena adanya perbedaan konsentrasi dengan aquades pada bagian luar sel. Pada saat kunyit diletakkan pada metanol warna yang dihasilkan ialah oranye  + + yang mana artinya bahwa tiingkat kerusakkan membran sel yang tinggi.

Perlakuan berikutnya ialah dengan aseton yang mana menyebabkan warna yang dihasilkan berwarna kuning jernih (bening), apabila dibandingkan dengan hasil dari perendaman metanol yang mana warna yang dihasilkan lebih keruh. Aseton merupakan senyawa aljohol yang mana bersifat polar dan dapat berikatan dengan membran sel, yang mana apabila dibandingkan dengan metanol, aseton tidak dengan cepat berikatan dengan membran plasma karena gugus OH pada aseton lebih panjang dan memerlukan waktu yang lama untuk beikatan dengan membran plasma. Rusaknya sebagian komponen pada membran menyebabkan membran berlubang dan terjadinya difusi pada membran yang rusak. Didalam sel pada kunyit memiliki konsentrasi yang tinggi dan pada luar sel memiliki konsentrasi rendah sehingga cairan sel keluar dari sel. Hal ini terbukti dengan adanya suatu perubahan warna pada aquades dari bening menjadi kuning jernih.

PLASMOLISIS

Pada percobaan ini kami mengamati mengenai pengaruh larutan hipotonik pada sel tumbuhan yaitu plasmolisis yang mana terpisahnya membran plasma dari dinding sel. Praktikum ini dilakukan dengan cara mengambil lapisan dalam dari umbi bawang merah serta bagain yang berwarna ungu pada Rhoeo discolor. Kemudian kedua sayatan ini nantinya akan diberi larutan glukosa dan membiarkannya selama 10-15 menit untuk menunggu proses plasmolisisnya. Pada keadaan ini sayatan yang berada pada objek gelas tidak ditutup dengan cover glass agar selama proses plasmolisis sempurna terjadi tanpa ada tindihan dari cover glass, apabila cover glass dipasang maka proses plasmolisis akan terganggu karena cairan yang akan keluar dari sel sedikit banyak terhalangi oleh adanya cover glass. Setelah 15 menit sayatan dibiarkan dengan larutan gula, kemudian sayatan tersebut diamati di mikroskop untuk mengetahui apa saja yang terjadi pada sel tersebut. Setelah di amati, larutan gula diserap dengan menggunakan kertas tissue yang kemudian sayatan akan ditetesi dengan larutan aquades. Larutan aquades ini dibiarkan pada objek glass tempat sayatan berada selama 15 menit. Setelah itu praktikan mengamati lagi dibawah mikroskop untuk mengetahui perbedaan antara sayatan pada saat di beri glukosa dengan saat sayatan saat diberi aquades. Larutan glukosa dibuat untuk membuat adanya perbedaan antara konsentrasi larutan antara di luar dan di dalma sel. Sehingga larutan gula bersifat hipertonis dan cairan sel bersifat hipotonis.

Hasil perendaman larutan gula selama 10 hingga 15 menit pada sel epidermis daun Rhoeo discolor dan epidermis umbi lapis bawang merah menunjukkan terpisahnya membran plasma dengan dinding sel. Hal ini ditandai dengan adanya ruang kosong tidak perpigmen diantara dinding sel dan membran plasma. Ruang kosong ini disebabkan karena keluarnya cairan sel dari dalam sel keluar sel karena adanya konsentrasi larutan di luar sel yang mana lebih tinggi sehingga cairan pada sel keluar dari dalam sel secara eksosmosis.

Setelah mengamati plasmolisis, larutan glukosa dihilangkan dengan cara menggunakan kertas hisap dan diganti dengan aquades. Setelah proses perendaman selama 10-15 menit dan diamati dibawah mikroskop sel yang mengalami plasmolisis kembali tidak mengerut dan membran plasma memenuhi dinding sel tanpa adanya ruang kosong. Hal ini ditandai dengan adanya pigmen warna sel yang mana mengisi penuh seluruh bagian sel. Proses ini menyebabkan sel mengalami deplasmolisis, yaitu kembalinya sel kebentuk semula dimana membran plasma memenuhi dinding sel. Proses ini dapat terjadi karena perbedaan konsentrasi pelarut antara diluar dan didalam sel, yang mana larutan diluar sel bersifat hipotonis dan didalam sel bersifat hipertonis sehingga terjadi perpindahan sel secara osmosis dari luar sel kedalam cairan sel dan menyebabkan cairan sel bertambah dan memenuhi seluruh bagian sel tanpa adanya rongga kososng seperti plasmolisis. Apabila proses ini terjadi secara lama maka akan menyebabkan cairan didalam sel sesak karena aquades terus menerus mendesak masuk kedalam sel.

Sebagai pembanding maka merendam epidermis bawang merah dan daun Rhoeo discolor pada larutan grafis. Larutan grafis yang mana bersifat isotonis, yaitu konsentrasi larutannya sama dengan konsentrasi larutan di dalam sel, yang mana menyebabkan sel akan tetap mengandung cairan dan tidak mengalami plasmolisis maupun kelebihan cairan. Waktu perendaman berpengaruh pada hasil pengamatan pada proses plasmolisis dan deplasmolisis, yang mana pada plasmolisis semakin lama waktu perendaman semakin banyak cairan didalam sel yang keluar dan rongga antara dinding sel dan membran plasma semakin besar, begitu pula sebaliknya. Sedangkan pada deplasmolisis semakin lama waktu perendaman semakin banyak cairan didalam sel yang terisi dan rongga antara dinding sel dan membran plasma semakin kecil. Apabila perendaman pada plasmolisis dan deplasmolisis seharusnya digunakan dengan lama waktu yang sama maka respon yang dihasilkan juga akan sama, sehingga sel dapat terlihat kembali ke bentuk semula.

2.      Penutup:

a.       Kesimpulan

Berdasarkan praktikum kali ini dapat disimpulkan bahwa, Pengaruh faktor fisik terhadap permeabilitas membran menunjukkan semakin tinggi suhu, semakin rusak permeabilitas membran dan larutan pada aquades semakin kuning dan keruh. Sedangkan pengaruh faktor kimia menunjukkan lebih kuning larutan pada rendaman metanol dari pada larutan aseton karena struktur kimia dan gugus OH pada metanol lebih sederhana dan mudah berikatan dengan komponen membran sel.

Pengamatan selanjutnya yaitu mengenai pengaruh larutan hipertonis pada sel tumbuhan yang mana dapat disimpulkan bahwa larutan hipertonis pada sel tumbuhan dapat menyebabkan plasmolisis yang mana berarti lepasnya membran sel dari dinding sel, sedangkan pengaruh larutan hipotonis pada sel tumbuhan menyebabkan cairan didalam sel berlebih dan sel akan mengembang.

b.      Saran

Seharusnya alat praktikum seperti mikroskop dapat dilengkapi.