DIFUSI DAN OSMOSIS

 

DIFUSI DAN OSMOSIS

III.1 Pendahuluan

                Membrane sel pada organism berperan dalam mengatur homeostatis yang berkaitan dengan control terhadap substansi yang keluar dan masuk ke dalam sel. Zat-zat yang keluar masuk ke dalam akar atau daun  dapat berupa gas, cairan maupun ion-ion. Sifat dari ketiga golongan zat tersebut berbeda, maka permeabilitas membran terhadap zat-zaat tersebut juga berbeda. Karena itu cara penyerapannya juga berbeda.

Transport/penyerapan yang terjadi pada membrane sel dapat dibedakan menjadi 2 yaitu transport aktif (transport zat yang menggunakan energy) dan transport pasif (transport zat yang tidak menggunakan energy yang meliputi difusi dan osmosis).

III.2. Difusi

Difusi merupakan proses fisika yang prosesnya dapat terjadi setiap saat di alam maupun di dalam tumbuhan atau organisme lainnya. Difusi berarti  perpindahan molekul dari daerah berkonsentrasi lebih tinggi ke daerah berkonsentrasi lebih rendah sehingga tercapai keseimbangan. Difusi seperti yang dijelaskan di atas terjadi sebagai respon terhadap perbedaan konsentrasi, hal ini dapat diamati pada sebutir Kristal zat warna yang dimasukkan ke dalam gelas piala berisi air. Ketika zat warna tersebut larut maka akan menyebar (berdifusi) dengan lambat dari sumbernya ke seluruh bagian cairan. Difusi yang terjadi di udara jauh lebih cepat terjadi dibandingkan difusi dalam air. Sebagai contoh, ketika sebuah botol berisi bahan berbau keras (ammonia) dibuka pada jarak 1 atau 2 meter maka bau tersebut akan segera tercium oleh hidung. Difusi bau dari botol ke hidung sering dibantu oleh aliran udara.

                                  

Gbr. 8 :  Proses Difusi. Bulatan pada gambar di atas menunjukkan molekul atau ion. Setelah periode waktu, partikel menjadi tersebar (samping). Pergerakan molekul mulanya dari daerah berkonsentrasi tinggi ke daerah berkosentrasi rendah.

Kandungan sel tumbuhan berada di bawah tekanan yang amat besar, kira-kira sebesar tekanan air dalam pipa air minum yaitu 0,4-0,5 Mpa (megapascal, setara dengan 4-5 kg/cm²). Jika kita membuat sebuah lubang kecil menembus dinding sel dan membran plasma, maka isi sel akan mengalir keluar melalui lubang tersebut, sampai tekanan di luar sel sama dengan tekanan yang ada di dalam sel. Pada tumbuhan, zalir (bahan seperti zat cair) mengalir melalui jaringan pembuluh sebagai aliran massa akibat selisih tekanan yang mampu menimbulkan difusi.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi, yaitu:

• Ukuran partikel

Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak kecepatan difusi semakin tinggi.

• Ketebalan membran.

Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.

• Luas suatu area

Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.

• Jarak

 Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.

• Suhu

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

Laju difusi antara lain tergantung pada suhu dan densitas (kepadatan) medium. Gas berdifusi lebih cepat dibandingkan dengan zat cair, sedangkan zat padat berdifusi lebih lambat dibandingkan dengan zat cair. Molekul berukuran besar lebih lambat pergerakannya dibanding dengan molekul yang lebih kecil. Pertukaran udara melalui stomata merupakan contoh dari proses difusi. Pada siang hari terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan O2 sehingga konsentrasi O2 meningkat. Peningkatan konsentrasi O2 ini akan menyebabkan difusi O2 dari daun ke udara luar melalui stomata. Sebaliknya konsentrasi CO2 di dalam jaringan menurun (karena digunakan untuk fotosintesis) sehingga CO2 dari udara luar masuk melalui stomata. Penguapan air melalui stomata (transpirasi) juga merupakan contoh proses difusi. Di alam, angin, dan aliran air menyebarkan molekul lebih cepat dibanding dengan proses difusi

2.    Osmosis   

Osmosis merupakan difusi air melintasi membran semipermeabel dari daerah dimana air lebih banyak ke daerah dengan air yang lebih sedikit. Osmosis sangat ditentukan oleh potensial kimia air atau potensial air, yang menggambarkan kemampuan molekul air untuk dapat melakukan difusi. Sejumlah besar volume air akan memiliki kelebihan energi bebas daripada volume yang sedikit, di bawah kondisi yang sama. Energi bebas zuatu zat per unit jumlah, terutama per berat gram molekul (energi bebas mol^-1) disebut potensial kimia. Potensial kimia zat terlarut kurang lebih sebanding dengan konsentrasi zat terlarutnya. Zat terlarut yang berdifusi cenderung untuk bergerak dari daerah yang berpotensi kimia lebih tinggi menuju daerah yang berpotensial kimia lebih kecil.

                          

Gbr. 9 : Difusi air melintasi membran.

Pengaruh larutan tersebut terhadap sel ditunjukkan dalam gambar berikut:

Gbr. 10 :  Pada gambar, tanda panah ke arah kanan (larutan hipotonik), air masuk sel karena konsentrasi larutan dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel, sel menjadi turgid. Pada gambar tengah (isotonik), konsentrasi larutan di luar sel seimbang dengan dengan di dalam sel, air yang masuk seimbang dengan air yang ke laur. Tanda panah ke arah kiri (hipertonik), konsentrasi larutan di luar sel lebih tinggi daripada di dalam sel, air ke luar sel, terjadi plasmolisis.

Salah satu dampak terjadinya osmosis adalah peristiwa plasmolisis dimana membrane sel terlepas dari dinding sel akibat kehilangan air. Jika sel tumbuhan diletakkan di larutan garam terkonsentrasi (hipertonik), maka sel tumbuhan akan kehilangan air dan juga tekanan turgor, hal ini menyebabkan sel tumbuhan menjadi lemah. Tumbuhan dengan sel yang lemah akan terlihat  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. Sehingga  cytorrhysis (runtuhnya seluruh dinding sel)  dapat terjadi. Tidak ada mekanisme di dalam sel tumbuhan yang dapat mencegah kehilangan air secara berlebihan juga untuk  mendapatkan air secara berlebihan, tetapi plasmolisis dapat diatasi  jika sel diletakkan di larutan hipotonik.
            Proses sama pada sel hewan disebut krenasi. Cairan di dalam sel hewan keluar karena peristiwa difusi. Plasmolisis hanya terjadi pada kondisi ekstrem, dan jarang terjadi di alam. Umumnya  dilakukan  di laboratorium dengan meletakkan sel pada larutan bersalinitas tinggi atau larutan gula untuk menyebabkan ekosmosis, seringkali menggunakan tanaman Elodea atau sel epidermal bawang yang memiliki pigmen warna sehingga proses dapat diamati dengan jelas.

Dua faktor penting yang mempengaruhi osmosis adalah :
1. Kadar air dan materi terlarut yang ada di dalam sel.
2. Kadar air dan materi terlarut yang ada di luar sel. 

                                 

               

                                                                        Gambar 11 : Dampak dari osmosis