APLIKASI TEKANAN OSMOSIS DALAM
KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Aplikasi tekanan osmotik pada mekanisme transportasi air
dalam sel tanaman.
Setiap makhluk hidup disusun dari
miliaran sel. Sebagian besar sel makhluk hidup mengandung air yang
disimpan dalam plasma sel (sitoplasma). Sel ini dibungkus oleh selaput
tipis yang disebut membran plasma. Selaput ini merupakan membran dwi lapis
membran yang bertugas mengatur secara selektif, keluar masuknya cairan dari dan
ke dalam sel.
Pada dasarnya pengangkutan melalui
membrane sel dapat terjadi secara pasif maupun secara aktif. Pengangkutan
secara pasif terjadi jika mengikuti arah gradient konsentrasi, artinya dari
larutan yang memiliki konsentrasi tinggi menuju larutan yang memiliki
konsentrasi rendah. Proses ini terjadi tanpa memerlukan energi hasil
metabolisme. Sedangkan pada proses pengangkutan secara aktif memerlukan energi
hasil metabolisme seperti ATP (Adenosin Tri Phospat) karena prosesnya terjadi
melawan arah gradient konsentrasi.
Proses difusi dan osmosis merupakan
contoh proses pengangkutan secara pasif. Osmosis adalah proses perpindahan
partikel air dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran
semipermeabel. Sedangkan difusi adalah proses perpindahan partikel dari
konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dengan tenaga kinetiknya sendiri.
Tenaga yang mendorong masuknya air ke dalam sel adalah aktifitas molekul,
tekanan hidrostatik,dan tekanan osmosis. Bila isi sel menyerap larutan maka
terjadilah tekanan turgor yang menekan membran plasma keluar ke arah dinding
sel. Karena dinding sel merupakan massa yang kaku, maka akan terjadi tekanan
yang melawan arah tekanan turgor.
Proses osmosis sangat berperan dalam
proses penyerapan air dalam tumbuhan. Sedangkan penyerapan mineral yang
terlarut dalam tanah dilakukan secara difusi, yang nanti akan di edarkan ke
seluruh bagian tumbuhan. Terjadinya pengangkutan itu akan menyebabkan
tekanan turgor sel, sehingga mampu membesar dan mempunyai bentuk tertentu. Osmosis
juga memungkinkan terjadinya membuka dan menutupnya stomata.
Salah satu alasan mengapa tekanan osmotik juga merupakan
mekanisme utama dalam pengangkutan air ke bagian atas tumbuhan adalah karena
daun terus-menerus kehilangan air ke udara. Proses ini disebut transpirasi.
Akibat transpirasi konsentrasi zat terlarut dalam cairan daun
meningkat. Oleh karena itu air didorong ke atas lewat batang, cabang, dan
ranting-ranting pohon oleh tekanan osmotik. Sebagai contoh diperlukan tekanan
sebesar 10-15 atm untuk mengangkut air ke daun di pucuk pohon redwood di
California, yang tingginya mencapai sekitar 120 m.
Daun memiliki daya isap. Daya
isap daun merupakan kemampuan daun untuk mengambil atau menyerap air dari
batang karena tekanan osmosis sel-sel daun lebih tinggi dibandingkan
sel-sel pada batang. Perbedaan tekanan osmosis disebabkan daun selalu
mengeluarkan airnya lewat peristiwa gutasi.
Suatu keadaan yang menarik adalah
terjadinya plasmolisis. Keadaan ini 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. Proses yang sama
terjadi pada sel hewan yang disebut krenasi.
Plasmolisis hanya terjadi pada
kondisi ekstrem, dan jarang terjadi di alam. Biasanya terjadi secara sengaja 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 menggunakan mikroskop.
Bila sel tumbuhan dimasukkan kedalam cairan
hipotonik, turgor sel akan meningkat. Bila berada dalam keadaan isotonik
(larutan yang konsentrasinya sama dengan konsentrasi isi sel,maka sebagian sel
yang ada mengalami plasmolisis,sebagian sel tidak. Keadaan ini dapat dipakai
untuk menentukan tekanan osmosis sel dengan meletakkan pada larutan yang
ditentukan molaritas larutan atau tekanan osmotiknya dan melihat berapa banyak
sel yang terplasmolisis.
Tekanan osmosis
dalam membran sel darah merah
Selain pada sel
tanaman, peristiwa osmosis memainkan peranan yang sangat penting pada tubuh
makhluk hidup manusia dan hewan, misalnya, pada membran sel darah merah.
Apakah yang terjadi jika sel darah merah dimasukkan ke dalam suatu larutan
hipertonik (lebih pekat)? Di sini akan terjadi yang disebut krenasi. Air
yang terdapat dalam sel darah akan ditarik keluar dari sel sehingga sel
mengerut dan rusak. Sebaliknya, jika Anda meletakan sel darah merah dalam
suatu larutan yang bersifat hipotonik (lebih encer) maka sel darah merah akan
mengembang dan akhirnya pecah. Mengapa? air dari larutan di sekitar sel
darah merah akan ditarik masuk ke dalam sel. Proses ini disebut hemolisis.
Aplikasi
tekanan osmosis dalam dunia kedokteran
Ketika
pasien tidak mampu lagi mengonsumsi minuman dan makanan maka dokter akan
memberikan nutrisi melalui infus. Dalam hal ini larutan nutrisi dimasukan
langsung ke dalam pembuluh darah. Larutan ini harus memiliki
tekanan osmotik yang sama dengan tekanan osmotik darah agar sel darah
tidak mengalami krenasi atau hemolisis karena sangat membahayakan jiwa
pasien. Tekanan osmotik darah pada suhu 25 o C adalah 7,7 atm
oleh karena itu, jika pasien akan diberi larutan glukosa melalui
infus,konsentrasi glukosa yang digunakan harus berkadar 5,3%. Mengapa?
Dalam dunia farmasi, balsam atau salap dibuat secara
hipertonik agar dapat mengeluarkan bisul pada tubuh. Dengan demikian
bisul akan segera kempes.
Aplikasi
tekanan osmosis dalam industri makanan.
Industri
makanan ringan baik skala rumah tangga maupun pabrik sering memanfaatkan konsep
tekanan osmosis pada pengawetan selai dan jeli. Gula dalam jumlah yang
banyak ternyata penting dalam proses pengawetan karena gula membantu membunuh
bakteri yang bisa mengakibatkan botulisme. Bila sel bakteri berada dalam
larutan gula hipertonik (konsentrasi tinggi), air intrasel cenderung untuk
bergerak keluar dari sel bakteri ke larutan yang lebih pekat. Proses ini
yang disebut krenasi (crenation), menyebabkan sel mengerut dan akhirnya
tidak berfungsi lagi. Keasaman alami buah-buahan juga menghambat pertumbuhan
bakteri.
PERTANYAAN
Mengapa tekanan osmosis merupakan tekanan hidrostatis?
Mengapa
jika Anda memupuk tanaman dengan menggunakan pupuk yang terlalu banyak (pekat)
justru membuat tanaman mati.
Jelaskan
bagaimana terjadinya pembengkakan tubuh yang disebut OEDEMA
jika kita
mengonsumsi makanan berkadar garam tinggi?
Bagaimana cara
tumbuhan mempertahankan tekanan osmosisnya terkait transpirasi maupun gutasi?
FUN
WITH CHEMISTRY
PERCOBAAN
PLASMOLISIS Pada Daun Rhoeo discolor (
Daun Adam and Eva)
Air menjadi
kebutuhan pokok bagi semua tanaman juga merupakan bahan penyusun utama dari
protoplasma sel. Rhoeo discolor merupakan tumbuhan yang banyak tumbuh di daerah
tropis dengan ciri yaitu dengan bentuk daunya yang memanjang seperti daun
jagung, mempunyai warna ungu pada pada permukaan bawah dan warna hijau di
permukaan atas.
Suatu percobaan
yang menunjukan proses osmosis adalah suatu percobaan yang mengamati suatu
lubang bawah dari tabung gelas ditutup dengan selaput. Selaput itu berfungsi
sebagai membran permeabel secara differensiasi, yang meloloskan melekul-molekul
air secara cepat, tetapi menghalangi molekul yang lebih besar
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. Peristiwa
plasmolisis yang terjadi dapat dilihat di bawah mikroskop.
Konsep Kerja
Membuktikan Adanya Plasmolisis adalah:
Daun Rhoeo
Discolor disayat kecil dan rendam dalam air gula (sukrosa) dengan berbagai
kepekatan.
(1) Lakukan pada 0
M sukrosa (sebagai blanko atau variabel kontrol)
(2) Lakukan pada 1
M dan 2 M sukrosa (sebagai variabel variasi).
Pengamatan
penampang sel dilakukan di bawah mikroskop.
Dengan kondisi diluar sangat pekat ( Hypertonis ) maka
pigmen daun ungu pada Rhoeo discolor akan keluar terserap larutan diluar yang
pekat. Keadaan sel dapat dilihat di bawah mikroskop. Semakin pekat larutan maka
plasmolisis akan makin cepat terjadi. Buatlah grup percobaan Anda dan kerjakan
eksperimen ini.
