LAPORAN PRAKTIKUM ANATOMI FISIOLOGI TUMBUHAN “ TEKANAN OSMOSIS CAIRAN SEL DAN POTENSIAL AIR “

LAPORAN PRAKTIKUM ANATOMI FISIOLOGI TUMBUHAN

“ TEKANAN OSMOSIS CAIRAN SEL DAN POTENSIAL AIR “

OLEH

RISFI PRATIWI SUTRISNO (F16111004)

PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2013

ABSTRAK

Difusi merupakan proses fisika yang terjadi dalam kehidupan termasuk tumbuhan. Difusi terjadi sebagai suatu respon terhadap perbedaan konsentrasi. Selain perbedaan konsentrasi, perbedaan dalam sifat dapat juga menyebabkan difusi. Proses pertukaran gas pada tumbuhan yang terjadi pada daun adalah suatu contoh proses difusi. Dalam hal ini gas CO₂ dari atmosfir masuk kedalam rongga antar sel pada mesofil daun dan selanjutnya digunakan untuk proses fotosintesis. Potensial kimia adalah energi bebas per mol substansi di dalam suatu sistem kimia. Oleh karena itu, potensial kimia suatu senyawa di bawah kondisi tekanan dan temperatur konstan tergantung kepada jumlah mol substansi yang ada. Dalam hal hubungan air dan tanaman, potensial kimia dari air sering dinyatakan dengan istilah “ potensial air ”. Sel tumbuhan yang dimasukan dalam larutan sukrosa akan mengalami plasmolisis, dan semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis. Plasmolisis sel terjadi melalui proses osmosis yaitu proses gerakan cairan dari suatu larutan menembus membrane semipermeabel. Potensial osmosis cairan sel air murni cenderung untuk memasuki sel, sedangkan potensial turgor yang berada di dalam sel mengakibatkan air untuk cenderung meninggalkan sel. Berdasarkan hal tersebut, tujuan percobaan ini yaitu menghitung tekanan osmosis cairan sel.

Kata kunci : Difusi, Osmosis, Plasmolisis, Potensial Air, Tekanan, Potensial Turgor, Membrane Semipermeabel.

PENDAHULUAN

Tumbuhan merupakan makluk hidup multisekuler. Sel tumbuhan terdiri atas dinding sel, inti sel dan organel-organel yang ada di dalamnya. Selain itu pada sel tumbuhan terdapat sitoplasma yang dibungkus oleh membrane plasma. Larutan sukrosa diluar sel mengalami deficit tekanan difusi. Air akan bergerak melewati membrane sel ke larutan sukrosa. Karena air keluar, maka volume sel menyusut, tekanan turgor berkurang, setelah terjadi kesetimbangan, konsentrasi larutan dalam sel akan lebih pekat, defisit tekanan difusi bertambah, tekanan osmosis bertambah. Komponen potensial air tumbuhan terutama terdiri atas potensial osmosis ( solute ) dan potensial turgor ( tekanan ). Dengan adanya potensial osmosis cairan sel, air murni cenderung memasuki sel. Sebaliknya potensial turgor didalam sel mengakibatkan air meninggalkan sel. Untuk mengatur potensial osmosis, potensial turgor harus nol. Potensial turgor sama dengan nol jika sel mengalami plasmolisis. Plasmolisis adalah peristiwa lepasnya protoplasma dari dinding sel karena keluarnya sebagian air dari vakuola. Keadaan volume vakuola tepat untuk menahan protoplasma agar tetap menempel pada dinding sel, sehingga kehilangan air sedikit saja akan berakibat lepasnya protoplasma dari dinding sel. Peristiwa plasmolisis semacam ini disebut plasmolisis insipien. Plasmolisis insipien dapat dikenali jika dalam suatu larutan dijumpai sekumpulan sel yang 50% berplasmolisis dan 50% tidak berplasmolisis. Dalam hal ini digunakan nilai rata-rata karena potensial osmosis sel-sel tersebut tidak sama. Maka tujuan dari percobaan ini yaitu menghitung tekanan osmosis cairan sel.

Air menjadi kebutuhan pokok bagi semua tanaman juga merupakan bahan penyusun utama dari protoplasma sel. Rhoe discolor merupakan tumbuhan yang banyak tumbuh didaerah tropis. Umumnya tanaman ni tumbuh didaerah dingin dan cukup air. Tanaman ini tidak dapat tumbuh didaerah tanah yang jenuh atau tergenang karena batang dan daunnya akan cepat membusuk, dan tanaman ini juga tidak dapat tumbuh didaerah yang kurang air karena daun dan batangnya akan mengerdil. ( Fahn, 1991 ) .

Tanaman ini juga merupakan tanaman yang mempunyai ciri yaitu dengan bentuk daunnya yang memanjang seperti daun jagung, mempunyai warna ungu pada pada permukaan bawah dan warna hijau dipermukaan atas. Pada permukaan atas licin karena terdapat lapisan lilin. Tanaman ini mempunyai akar serabut sehingga termasuk tanaman monocotyledoneae. ( Haryadi, 1996 ) .

Rhoe mempunyai jaringan yang terdiri dari sel-sel yang bentuknya sama dapat juga melakukan fungsi khusus yang dapat juga bersama jaringan lain membentuk fungsi yang lebih kompleks. Pertumbuhan dari tanaman ini sangat penting pada aktivitas jaringan meristem. Dan jaringannya terbagi dua yang berdasarkan kemampuan untuk tumbuh dan memperbanyak diri yaitu jaringan meristem dan jaringan yang permanen. ( Sastrodinoto, 1980 ) .

Jika sebatang tanaman air tawar atau darat diletakkan ke dalam air laut sel – selnya dengan cepat kehilangan  turgornya dan tanaman tersebut menjadi layu. Hal ini disebabkan karena air laut itu hipertonik terhadap sitoplasma. Dengan demikian air berdifusi dari sitoplsama ke air laut sehingga sel – sel itu mengkerut. Keadaan ini disebut Plasmolisis. ( Kimball, 1994 ) .

Potensial kimia adalah energi bebas per mol substansi di dalam suatu system kimia. Oleh karena itu, potensial kimia suatu senyawa di bawah kondisi tekanan dan temperatur konstan tergantung kepada jumlah mol substansi yang ada. Dalam hal hubungan air dan tanaman, potensial kimia dari air sering dinyatakan dengan istilah “ potensial air ”. Selanjutnya, bila potensial kimia dapat dinyatakan sebagai ukuran energi dari suatu substansi yang akan bereaksi atau bergerak, maka potensial air merupakan ukuran dari energi yang tersedia di dalam air untuk bereaksi atau bergerak. Dengan kata lain, potensial air merupakan tingkat kemampuan molekul-molekul air untuk molekul difusi. ( Melin, 2007 ) .

Potensial air murni adalah nol (0), adanya beberapa substansi yang terlarut di dalam air tersebut akan menurunkan potensial airnya, sehingga potensial air dari suatu larutan adalah kurang dari nol. Definisi ini hanya berlaku pada tekanan atmosfir. Apabila tekanan di sekitar sistem di tingkatkan atau di turunkan, maka secara otomatis potensial air akan naik atau turun sesuai dengan perubahan tekanan tersebut. Di dalam suatu sel, potensial air memiliki dua komponen, yaitu potensial tekanan dan potensial osmosis. Potensial tekanan dapat menambah atau mengurangi potensial air, sedangkan potensial osmosis menunjukkan status larutan di dalam sel tersebut. Dengan memasukkan suatu jaringan tersebut ke dalam larutan yang telah di ketahui potensial airnya, maka potensial air jaringan tunbuhan tersebut dapat diketahui. Kelangsungan hidup sel tumbuhan bergantung pada kemampuannya untuk menyeimbangkan pengambilan dan pengeluaran air. Pengambilan atau pengeluaran air oleh suatu sel terjadi melalui osmosis. Osmosis merupakan proses gerakan cairan dari suatu larutan menembus membrane semipermeabel. Dalam hal sel tumbuhan, proses osmosis dapat berlangsung dari luar masuk ke dalam sel ( endoosmosis ) atau dari dalam sel keluar ( eksosmosis ). ( Wibisono, 1996 ) .

Tekanan osmosis cairan dapat ditentukan dengan cara mencari suatu larutan yang mempunyai tekanan 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. ( Lakitan, 2004 ) .

Namun dalam hal ini kehadiran dinding sel menjadi faktor kedua yang mempengaruhi osmosis tersebut yaitu adanya tekanan fisik. Pengaruh gabungan kedua faktor ini antara konsentrasi zat terlarut dengan tekanan disebut potensial air. Hal yang penting dalam potensial air adalah bahwa air akan bergerak melewati membrane dari larutan dengan larutan potensial air yang tinggi ke larutan dengan potensial air yang rendah. ( Campbell, 2003 ) .

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, dibawah kondisi yang sama. 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 potensial kimianya lebih kecil. ( Sasmitamihardja, 1996 ) .

Dehidrasi osmosis dilakukan dengan merendam pangan di dalam larutan dengan tekanan osmosis lebih tinggi daripada tekanan osmosis intraselular bahan pangan tersebut. Akibatnya, air dalam bahan akan keluar melintas membran sel menuju larutan perendam itu. ( Wirawan, 2006 ) .

METODOLOGI

Praktikum mengenai tekanan osmosis cairan sel dan potensial air, dilaksanakan pada tanggal 13 juni 2013 di laboratorium pendidikan biologi, fakultas keguruan dan ilmu pendidikan, universitas tanjungpura pontianak, pukul 08.00-selesai WIB.

Adapun alat dan bahan yang digunakan saat praktikum ini, yaitu Alat yang digunakan berupa mikroskop, pisau silet, pinset, kaca objek, kaca penutup, cork borer dengan garis tengah 1cm untuk membuat potongan umbi kentang, pisau silet, timbangan analitik, gelas piala, dan gelas aqua. Sedangkan bahan yang digunakan berupa daun Rhoe discolor yang masih segar, larutan sukrosa dengan konsentrasi 0.26, 0.24, 0.22, 0.20, 0.18, 0.16 M, Solanum tuberosum L, akuades dan larutan sukrosa 0.05, 0.25, 0.45 M.

Langkah kerja pada praktikum ini sebagai berikut :

-       Cara kerja tekanan osmosis pada Rhoe discolor

Dua gelas aqua disiapkan dan kemudian diisi larutan sukrosa ke dalam gelas kira-kira 1/3 bagian, 1 gelas untuk 1 konsentrasi. Lapisan tipis epidermis berwarna ungu daun Rhoe discolor disayat menggunakan pisau silet. Diusahakan menyayat hanya selapis saja. Sayatan tersebut diperiksa dengan menggunakan mikroskop. Apabila sayatan cukup representatif, sayatan tadi dimasukkan kedalam gelas aqua dan dicatat waktu mulai perendaman. Sayatan dibiarkan dalam larutan selama 15 menit. Setelah 15 menit sayatan epidermis tadi diperiksa dari berbagai konsentrasi sukrosa dengan mikroskop. Dicari larutan gula dimana 50% dari jumlah sel epidermis tadi telah terplasmolisis yang keadaan ini disebut insipient plasmolisis. Sel pada keadaan insipient plasmolisis memiliki potensial osmotic sama dengan potensial osmotik larutan yang digunakan. Potensial osmotik sel pada insipient plasmolisis ditentukan.

-       Cara kerja potensial air pada Solanum tuberosum L

Dua gelas piala atau gelas beaker disiapkan dengan masing-masing tabung diisi dengan 100 ml larutan berikut ini: akuades, sukrosa dengan konsentrasi 0,05 molar; 0,25 molar; 0,45 molar. Tahap-tahap berkut ini harus dilakukan dengan cepat. Umbi kentang dibuat 12 silinder dengan bor yang bergaris tengah 1 cm, dengan panjang 4 cm. Bagian luar kulitnya dihilangkan. Sebaiknya semua silinder umbi kentang dibuat dari satu umbi saja dan diletakkan di sebuah wadah tertutup. Silinder kentang dipotong dengan pisau silet menjadi irisan-irisan tipis dengan tebal 1-2 mm. Irisan kentang dibilas dengan akuades dengan cepat dikeringkan dengan kertas hisap dan ditimbang. Selanjutnya di masukkan ke dalam salah satu larutan sukrosa yang telah disiapkan. Hal ini dilakukan pada setiap silinder kentang untuk masing-masing larutan berikutnya. Tepat 15 menit setelah direndam, irisan-irisan tersebut dikeluarkan dari masing-masing tabung. Lalu dikeringkan dengan kertas handuk atau hisap, semua hal ini dilakukan untuk semua contoh percobaan. Untuk menghitung perubahan berat digunakan rumus berikut:

               % perubahan berat =

Kemudian dibuat grafik dan diplotkan persen perubahan berat pada ordinat dan konsentrasi larutan sukrosa ( dalam molar ) pada absis. Potensial air jaringan dapat diperoleh setelah dihitung potensial osmotik ( ᴪ_s ) untuk masing-masing konsentrasi larutan sukrosa dan digunakan rumus berikut:

                           -φ_s = C.i.R.T

Dimana : -φ_s = Potensial air

               I = Konstanta ionisasi sukrosa = 1

               R= Konstanta gram (0,0831 bar/derajat mol)

               T= Suhu absolut (⁰C + 273)

Rumus diatas cukup digunakan untuk menghitung potensial osmotik suatu larutan sukrosa ( -φ_s ), selanjutnya potensial dari larutan-larutan lainnya dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut ini :

M_{1 =} M₂

φ_s1   φ_s2

Kemudian tentukan konsentrasi sukrosa yang tidak menghasilkan perubahan berat dengan menginterpolasikandari grafik. Dan dihitung φ_s  dari larutan ini. Nilai φ_s tersebut sebanding dengan potensial air ( φ_w )  jaringan.

DATA DAN PEMBAHASAN

Data Pengamatan :

1.    Tabel Pengamatan jumlah sel pada daun Rhoe discolor yang mengalami plasmolisis.

Konsentrasi larutan sukrosa (M)	Jumlah sel sebelum direndam dalam larutan sukrosa	Jumlah sel setelah direndam dalam larutan sukrosa	Selisish
0,26	180	0	180
0,24	140	10	130
0,22	306	187	219
0,20	257	112	145
0,18	45	14	31
0,16	63	60	3

2.    Tabel pengamatan berat umbi Solanum tuberosum L

Konsentrasi  larutan sukrosa (M)	Berat sebelum direndam dalam larutan sukrosa (gr)	Berat sesudah direndam dalam larutan sukrosa (gr)	% perubahan berat
0,05	1,88	2	6,28 %
0,25	2	1,9	-5 %
0,45	1,92	1.69	-11,97 %
kontrol	1,96	2,04	4,08 %

Pembahasan :

Pada praktikum ini yang dilakukan yaitu mengukur potensial air dalam jaringan tumbuhan, yaitu pada umbi kentang dan daun Rhoeodiscolor. Untuk mengukur potensial pada umbi kentang, digunakan larutan sukrosa dengan berbagai konsentrasi, yaitu 0,05 ; 0,25 ; 0,45 M. Umbi kentang terlebih dahulu di buat silinder menggunakan cork borer. Setelah dimasukkan ke dalam larutan sukrosa dengan berbagai konsentrasi, umbi kentang mengalami perubahan berat. Sedangkan konsentrasi untuk larutan Rhoediscolor adalah 0.26, 0.24, 0.22, 0.20, 0.18, 0.16 M.

Berdasarkan hasil praktikum, sel tumbuhan Rhoe discolor yang dimasukan kedalam larutan sukrosa dengan konsentrasi yang berbeda mengalami penurunan jumlah sel ( table pengamatan 1 ), hal tersebut terjadi karena sel mengalami  plasmolisis atau sel mengkerut dan menjauh dari dindingnya. Peristiwa plasmolisis terjadi karena larutan eksternal sel memiliki potensial air yang lebih kecil ( lebih negative ), sehingga air didalam sel, meninggalkan sel dengan cara osmosis. ( Campbell, 2003 ) .

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.

Larutan yang di dalamnya terdapat sekumpulan sel dimana 50% berplasmolisis dan 50% tidak berplasmolisis disebut plasmolisis insipien. Plasmolisis ini terjadi apabila sel berada dalam keadaan tanpa tekanan. Nilai potensial osmosis sel dapat diketahui dengan menghitung nilai potensial osmosis larutan sukrosa yang isotonik terhadap cairan sel. Berdasarkan hasil praktikum, plasmolisis insipien terjadi pada konsentrasi 0,18 M. Menurut ( Salisbury, 1992 ), potensial air murni pada tekanan atmosfer dan suhu yang sama dengan larutan tersebut sama dengan nol, maka potensial air suatu larutan air pada tekanan atmosfer bernilai negatif.

Nilai potensial osmotik dalam tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain yaitu 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.

Adanya potensial osmosis cairan sel air murni cenderung untuk memasuki sel, sedangkan potensial turgor yang berada di dalam sel mengakibatkan air untuk cenderung meninggalkan sel. Saat pengaturan potensial osmosis maka potensial turgor harus sama dengan 0. Agar potensial turgor sama dengan 0 maka haruslah terjadi plasmolisis. Plasmolisis adalah suatu proses lepasnya protoplasma dari dinding sel yang diakibatkan keluarnya sebagian air dari vakuola.

Untuk mengukur potensial air ( Solanum tuberosum L ), dibutuhkan larutan sukrosa dengan konsentrasi 0 ( aquades ); 0,05; 0,25; 0,45 M. Solanum tuberosum L yang telah di bor menggunakan cork borer sebanyak 12 potong, dimasukkan kedalam larutan sukrosa yang telah disiapkan. Umbi kentang yang direndam dalam larutan aquades mengalami penambahan berat yaitu dari 1,96 gr menjadi 2,04 gr, hal ini disebabkan karena potensial air sel didalam kentang lebih kecil dibandingkan potensial air murni ( 0 M ) sehingga air masuk ke dalam melalui osmosis.

Berbeda dengan kentang yang direndam dalam larutan sukrosa, kentang yang direndam dalam larutan sukrosa mengalami penurunan berat ( tabel pengamatan 2 ), penurunan massa ini semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi sukrosa ( dapat dilihat pada grafik pengamatan ). Hal ini terjadi karena potensial sukrosa lebih kecil ( lebih negatif ) dibandingkan dengan potensial kentang sehingga sel kentang kehilangan air dan mengalami plasmolisis dan menyebabkan kentang menjadi lembek dan mengkerut sebagai akibatnya massa kentang menjadi menurun.

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.  

KESIMPULAN

Sel tumbuhan yang dimasukan dalam larutan sukrosa akan mengalami plasmolisis, dan semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis. Plasmolisis insipien terjadi pada konsentrasi 0,18 M. Nilai potensial osmotik dalam tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain yaitu tekanan, suhu, adanya partikel-partikel bahan terlarut yang larut di dalamnya, matrik sel, larutan dalam vakuola dan tekanan hidrostatik dalam isi sel. Plasmolisis sel terjadi melalui proses osmosis yaitu proses gerakan cairan dari suatu larutan menembus membrane semipermeabel. potensial osmosis cairan sel air murni cenderung untuk memasuki sel, sedangkan potensial turgor yang berada di dalam sel mengakibatkan air untuk cenderung meninggalkan sel.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell. 2004. Biologi Edisi ke 5 jilid II. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Fahn. 1991. Anatomi Tumbuhan Edisi Ketiga. Yogyakarta: Gajah Mada Universitas Press.

Haryadi. 1996. Pengantar Agronomi. Jakarta:  PT. Gramedia Pustaka Utama.

Lakitan. 2004. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.

Melin. 2007. State-of-the-art of reverse osmosis desalination. http://www.4shared.com/document/t7rx7Ouo/state_of_the_art_of_reverse_os.htm . diakses tanggal 24 juni 2013.

Salisbury. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Bandung: ITB.

Sasmitamihardja. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Jurusan Biologi. Bandung: ITB.

Sastrodinoto. 1980. Biologi Umum II. Jakarta: PT. Gramedia.

Tjitrosomo. 1987. Botani Umum 2. Bandung: Angkasa.

Wibisono. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Depdikbud.

Wirawan. 2006. Studi Transfer Massa pada Proses Dehidrasi Osmosis Kentang ( Solanum tuberosum L ), jurnal volume 30. www.chuibar.comnolaporan percobaan osmosis pada kentang.html. diakses tanggal 24 juni 2013.