[LAPORAN PRAKTIKUM] TEKANAN OSMOSIS CAIRAN SEL DAN POTENSI AIR | ANATOMI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN

TEKANAN OSMOSIS CAIRAN SEL DAN POTENSIAL AIR

ABSTRAK

Osmosis adalah perpidahan air dari  konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Osmosis dapat mengakibatkan terjadinya plasmolisis. Plasmolisis adalah suatu fenomena pada sel berdinding di mana sitoplasma mengkerut dan membran plasma tertarik menjauhi dinding sel ketika sel melepaskan airnya ke lingkungan hipertonik. Plasmolisis disebabkan oleh adanya perbedaan potensial air. Praktikum ini dilakukan dengan membandingkan jumlah sel sebelum dan setelah terjadinya plasmolisis serta membandingkan berat preparat sebelum dan setelah terjadinya plasmolisis. Adapu alat yang digunakan adalah beaker glass, tabung reaksi, mikroskop, dan silet. Sedangkan bahan yang digunakan adalah Rhoe discolor, Solanum tuberosum, aquades, dan larutan gula dengan konnsentrasi yang berbeda-beda. Hasil yang diperoleh adalah semakin besar larutan yang diberikan, akan semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis dengan demikian  persentase perubahan jumlah sel akan meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi. Seebaliknya persentase perubahan berat preparat akan semmakin kecil seiring dengan peningkatan konsentrasi.

Kata kunci : tekanan, osmosis, potensial, plasmolisis, plasmolisis inpisien

A. Pendahuluan

Osmosis adalah difusi saring molekul air melalui membran permeabel selektif; yaitu, membran yang tidak dapat dilewati secara bebas oleh semua zat terlarut yang ada. Zat yang tidak dapat berdifusi harus memiliki konsentrasi yang lebih tinggi di satu sisi membran dibandingkan dengan sisi lainnya. Pada osmosi, molekul air bergerak menembus membran dari area berkonsentrasi tinggi ke area berkonsentrasi air lebih rendah (Sloane, 2004). Tekanan osmotik adalah tekanan yang menyebabkan cairan berpindah dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah melalui selaput membran semipermiabel (Ronny, 2010).

Plasmolisis adalah suatu fenomena pada sel berdinding di mana sitoplasma mengkerut dan membran plasma tertarik menjauhi dinding sel ketika sel melepaskan airnya ke lingkungan hipertonik (Campbell, 2002). Peristiwa  plasmolisis  terjadi karena sitoplasma  sama  sekali  tidak  permeabel  terhadap  bahan  terlarut  baik  yang  ada  di dalam atau diluar sel. Potensial air larutan vakuola akan lebih besar (kurang negatif) dari pada potensial  air  larutan  luar  (negatif),  sehingga  air berdifusi ke  luar,  sebagai akibat aliran air keluar, menyebabkan vakuola tengah akan mengerut dan protoplasma serta diding sel yang menempel juga mengerut bersama vakuola. Apabila penurunan volume vakuola itu besar sekali protoplama akan terpisah dari dinding sel (Loveless dalam Azizah, 2008).

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 Rhoe discolor yang dimasukan ke dalam larutan sukrosa mengalami plasmolisis. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis.

Apabila gula ditambahkan ke dalam bahan makanan dalam konsentrasi yang tinggi (paling sedikit 40% padatan terlarut) sebagian  dari air yang ada menjadi tidak tersedia untuk pertumbuhan mikroorganisme dan aktivitas air (Aw) dari bahan pangan berkurang. Pada konsentrasi 40% gula sudah bersifat pengawet, karena sebagian dari air yang ada sudah tidak tersedia untuk pertumbuhan mikrobia dan Aw menjadi berkurang. Sedangkan pada konsentrasi mencapai 65% gula akan menyebabkan   sel-sel mikroorganisme yang terdapat dalam bahan pangan akan mengalami dehidrasi atau plasmolisis (Buckle, et al. dalam Suranto, 2010).

Incipient Plasmolisis adalah suatu keadaan dimana setengah sel dari jumlah seluruh sel yang dimasukkan ke dalam larutan sukrosa menunjukkan tanda-tanda plasmolisis. Keadaan volume vakuola dapat untuk menahan protoplasma 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 (Salisbury and Ross, 1992).

Meyer and Anderson  (1952) mengatakan bahwa komponen potensial air pada tumbuhan terdiri atas potensial osmosis (solut) dan potensial turgor (tekanan). Dengan adanya potensial osmosis cairan sel, air murni cenderung memasuki sel. Sebaliknya potensial turgor di dalam sel mengakibatkan air meninggalkan sel. Pengaturan potensial osmosis dapat dilakukan jika potensial turgornya sama dengan nol yang terjadi saat sel mengalami plasmolisis. Nilai potensial osmotik dalam tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : 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.

Bila suatu sel dengan potensial air 0 direndam dalam larutan hipertonis maka akan diketahui karena larutan eksternal memiliki potensial air yang lebih kecil , air akan meninggalkan sel tersebut dengan cara osmosis, sehingga sel tersebut akan mengalami plasmolisis, atau mengkerut dan menjauh dari dinding sel. Bila sel dengan potensial air negatif, direndam dalam larutan air murni, maka air akan masuk kedalam sel dan mengakibatkan sel mengembung  dan memberikan dorongan melawan dinding sel yang menghasilkan tekanan turgor. Tjitrosomo (1987) mengatakan bahwa sel yang isinya air murni tidak mengalami plasmolisis. Jika suatu sel dimasukan ke dalam air murni, maka struktur sel itu terdapat potensial air yang nilainya tinggi (=0), sedangkan di dalam sel terdapat nilai potensial air yang lebih rendah (negatif). Hal ini menyebabkan air akan bergerak dari luar sel masuk ke dalam sel sampai tercapai keadaan setimbang.

Atas dasar hal-hal tersebut diataslah dilakukan percobaan ini dimana diperuntukkan guna mengetahui tekanan osmosi cairan sel pada Rhoe discolor dan potensial air pada Solanum tuberosum L. Adapun permasalahan yang muncul adalah bagaimana pengaruh konsentrasi larutan terhadap jumlah sel pada Rhoe discolor  yang mengalami plasmolisis? Pada konsentrasi berapakah plasmolisis terjadi sebesar 50%? Apakah ada perbedaan berat pada Solanum tuberoosun sebelum dan sesudah dimasukkan ke dalam larutan dengan konsentrasi yang berbeda-beda? Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan terhadap potensial air di dalam sel Solanum tuberosum?

B. Tujuan

Praktikum kali ini bertujuan untuk menghitung tekanan osmosis cairan sel dan mengukur nilai potensial jaringan umbi kentang.

C. Material dan Metoda

a. Waktu dan Tempat

Percobaan ini dilaksanakan pada hari sabtu, 21 April 2012 bertempat di Laboratorium Pendidikan Biologi, FKIP Untan tepatnya pukul 07.30 sampai 09.30 WIB.

b. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam praktikum tekanan osmosis antara lain  Mikroskop, pisau silet, pinset, gelas objek, kaca penutup, tissu, pipet tetes, beaker glass dan gelas ukur. Sedangkan pada praktikum tentang potensial air digunakan beberapa alat, seperti, cork borer dengan diameter tengah 1 cm, pisau silet, timbangan, 12 tabung reaksi, rak tabung reaksi, penggaris, gelas ukur dan beaker glass.

Bahan yang digunakan pada praktiku tekanan osmosis yaitu Rhoe discolor segar serta larutan sukrosa dengan konsentrasi 0,26; 0,24; 0,22; 0,20;0,18; 0,16; 0,14 M. Sedangkan pada praktikum potensial air bahan yang digunakan yaitu umbi kentang (Solanum tuberosum L.), aquades, dan larutan sukrosa dengan konsentrasi 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,60 M.

c. Cara Kerja

Pada percobaan pertama mengenai tekanan osmosis, yang pertama dilakukan adalah menyiapkan 1 buah gelas beaker yang kemudian diisi dengan llarutan gula dengan konsentrasi yang telah ditentukan untuk setiap kelompok. Selanjutnya Rhoe discolor disayat ssetipis mungkin pada permukaan bawah daun untuk dijadikan preparat. Setelah itu, sayatan tersebut diletakkan di atas kaca benda, ditetesi air dan ditutupp dengan cover glass. Berikutnya dilakukan pengamatan di mikroskop untuk menghitung jumlah sel yang berwarna ungu. Seteah selesai menghitung, sayatan tersebut direndam ke dalam larutan gula yang telah dibuat sebelumnya. Setelah 30 menit, sayatan tersebut diambil kembali untuk diamati jumlah sel yang berwarna ungu. Data yang telah didapatkan selanjutnya dicatat pada tabel pengamatan untuk dijadikan data kelas. Dari semua data tersebut ditentukan pada konsentrasi mana yang mengalami plasmolisis sebesar 50% atau disebut insipien plasmolisis.

Untuk percobaan yang kedua yaitu penetapan potensial air jarinngan tumbuhan, yang pertama dilakukan adalah menyiapkan 12 tabung reaksi untuk memasukkan 12 larutan dengan konsentrasi yang berbeda yaitu: akuades (0M); 0,05 M; 0,15 M; 0,20 M; 0,25 M; 0,30 M; 0,35 M; 0,40 M; 0,45 M; 0,50 M; 0,60 M masing-masing 50 ml. Dengan menggunakan cork borrer, dibuat silinnder dari kentang sebanyak 12 buah dengan bagian kulit yang telah dihilangkan. Setiap silinder diiris kkembali menjadi 12 bagian yang sama besar kira-kira dengan tebal 1-2 mm. Irisan-irisan tersebut dibilas kemudian ditimbang berat awalnya selanjutnya dimasukkan ke dalam masing-masing tabung reaksi secara bersamaan. Didiamkan selama 2 jam, selanjutnya ditimbang berat  akhirnya. Setelah menimbang, dilakukan penghitungan perubahan berat dengan menggunakan rumus:

Kemudian dibuat grafik dan diplotkan persen perubahan berat pada ordinat dan konsentrasi larutan sukrosa pada absis. Potensial air dalam jaringan dapat diperoleh dengan menghitung terlebih dahulu  potensial osmosis (ψs) untuk masing-masing konsentrasi larutan sukrosa dengan menggunakan rumus –φs = C.i.R.T. Selanjutnya poensial dari larutan-larutan lainya ditentukan dengan menggunakan rumus: M1/φs1 =M2/φs2. Kemudian ditentukan konsentrasi sukrosa yang tidak menghasilkan perubahan berat dengan menginterpolasikan dari grafik. Dihiutng ψs dari larutan. Nilai ψs tersebut sebanding dengan potensial air (ψs) jaringan.

D. Data Pengamatan

Tabel 1. Pengamatan Jumlah sel pada daun Rhoe discolor yang mengalami Plasmolisis

E. Pembahasan

Praktikum kali ini dilakukan untuk mengukur tekanan osmosis pada daun Rhoe discolor dan potensial air pada jaringan Solanum tuberoosum. Plasmolisis adalah lepasnya selaput plasma dari dinding sel. Plasmolisis terjadi akibat peristiwa osmosis. Osmosis adalah perpindahan molekul pelarut secara netto melalui membran semipermeabel dari pelarut murni ke larutan yang memiliki konsentrasi lebih besar (mengandung zat terlarut) sampai laju aliran molekul pelarut murni ke larutan sama dengan laju aliran molekul pelarut dalam larutan ke pelarut murni (Destiani, 2011). Jika sel tumbuhan diletakkan di dalam larutan dengan konsentrasi yang tinggi (hipertonik), sel tumbuhan akan kehilangan air dimana air yang berada di dalam sel akan keluar karena perbedaan potensial air di dalam dan di luar sel dimana potensial air di dalam lebih besar dibandingkan dengan di luar sel. Hal ini dapat mengakibatkan tumbuhan menjadi lemah atau layu. Kehilangan air dalam jumlah yang banyak akan mengakibatkan terjadinya plasmolisis, tekanan terus berkurang sampai suatu titik dimana sel terkelupas dari dinding sel, menimbulkan adanya jarak antara dinding sel dan membran.

Pengukuran yang pertama dilakukan adalah mengenai tekanan osmosis pada sel Rhoe discolor. Data yang digunakan adalah data kelas dimana setiap kelompok melakukan pengamatan dengan konsentrasi larutan yang berbeda-beda. Konsentrasi yang digunakan antara lain 0,4 M; 0,16 M; 0,18 M; 0,20 M; 0,22 M; 0,24M dan 0,26 M.

Berdasarkan hasil praktikum yang dilakukan, jumlah sel yang ditemukan berwarna ungu sebelum dimasukkan berturut-turut ke dalam larutan tersebut di atas adalah 135, 72, 166, 66, 86, 55, 136. Dan setelah dimasukkan ke dalam larutan masing-masing, jumlah sel ber warna ungu yang tertinggal berturut-turut adalah 124, 13, 79, 2, 75, 37, 113.

Dengan demikian, jika dikonfersikan dalam bentuk persen, masing masing perubahan jumlah sel sebelum dan setelah dimasukkan ke dalam larutan dengan konsentrasi yang berbeda adalah 8, 14 %; 81,9 %; 52,4 %; 96,4 %; 12,8 %; 13,73 %; dan16,9 %.

Dari data tersebut di atas, terlihat bahwa insipien plasmolisis terjadi pada konsentrasi  larutan 0,18 M. Pada konsentrasi ini, perubahan jumlah sel sebelum dan sesudah dimasukkan ke dalam larutan adalah sebesar 52,4%, dengan pengurangan jumlah sel sebesar 87 sel.

Pada prinsipnya, penambahan konsentasi akan semakin meningkatkan jumlah sel yang akan mengalami plasmolisis. Dengan demikian persentase perubahan jumlah sel akan semakin besar tiap terjadi penambahan konsentrasi. Sehingga jika dibuat dalam bentuk grafik akan terlihat seperti berikut:

Namun, dalam praktikum yang telah dilakukan tidak demikian. Perubahan terjadi naik turun setiap penambahan konsentrasi. Perubahan tersebut dapat dilihat padagrafik  berikut:

Hal ini dapat terjadi dikarenakan pembuatan preparat yang memiliki ukuran yang berbeda-beda. Selain itu, perbedaan ketebalan sayatan juga mempengaruhi jumlah sel awal dan akhir setelah dimmasukkan ke dalam larutan.

Pada pengamatan potensial air pada Solanum tuberosun L., perubahan berat irisan kentang sebelum dan setelah dimasukkan ke dalam larutan dengan konsentrasi yang telah ditentukan, disebabkan oleh suatu peristiwa yang dinamakan plasmolisis. Plasmolisis adalah suatu fenomena pada sel berdinding di mana sitoplasma mengkerut dan membran plasma tertarik menjauhi dinding sel ketika sel melepaskan airnya ke lingkungan hipertonik (Campbell, 2002). Hubungannnya dengan potensial air terletak pada perbedaan konsentrasi yang digunakan.

Larutan gula dengan konsentrasi tinggi berarti memiliki potensial solut (zat terlarut) yang lebih besar. Karena potensial air berlawanan dengan potensial solut, maka potensial airnya adalah rendah. Karena lingkungan luar sel memiliki konnsentrasi yang lebih besar (potensial air rendah), dan air mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, cairan sel akan berpindah menuju larutan hipertonik tersebut karena cairan sel memiliki potensial air yang lebih besar. Karena cairan sel telah berpindah kelingkungan luar, maka berat kentang setelah direndam ke dalam larutan tersebut selama dua jam ditimbang  kembali, berat awal akan lebih besar dibandingkan berat akhir.

Hal berbeda akan terjadi jika kentang dimasukkan ke dalam aquades. Akuades memiliki potensial air yang paling besar yaitu 0 karena tidak  memiliki zat terlarut di dalamnya. Dengan demikian, potensial air yang ada di dalam kentang akan lebih kecil dibandingakan dengan lingkungan luarnya. Sehingga jika kentang direndam di dalam aquades selama 2 jam, maka air dari luar akan berpindah ke lingkungan dalam sel yang menyebabkan sel menjadi turgor. Jadi jika kentang yang telah dimasukkan ke dalam aquades ditimbang kembali, beratnya akan lebih besar dibandingkan dengan berat semula. Jika digambarkan dalam bentuk grafik, perbandingan konsentrasi larutan dengan % perubahan berat dapat terlihat seperti berikut:

Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan, persen perubahan jumlah sesuai dengan teori yang ada. Meskipun grafik tidak lurus turun, namun secara umum persen perubahan berat mengalami penurunan. Perssen perubahannya dapat dilihat dalam grafik berikut:

F. Kesimpulan dan Rekomendasi

Osmosis adalah perpindahan air melalui membran semipermiabel dari konsentrasi rendah (potensial air tinggi) ke konsentrasi tinggi (potensial air rendah). Osmosis dapat menyebabkan terjadinya plasmolisis yaitu suatu fenomena pada sel berdinding di mana sitoplasma mengkerut dan membran plasma tertarik menjauhi dinding sel ketika sel melepaskan airnya ke lingkungan hipertonik. Insipien plasmolisis terjadi  pada konsentrasi larutan sebesar 0,18 M. Seharusnya peningkatan konsentrasi akan meningkatkan julah sel yang mengalami plasmolisis sehingga akan meningkatkan persen perubahan jumlah sel.

Plasmolisis pada sel akan mengakibatkan sel mengalami pengurangan air. Dengan demikian, peningkatan konsentrasi akan mengakibarkan semakin banyak sel yang mengalami plasmolisis yang berakibat semakin banyak pula tumbuhan akan mengalami pengurangan cairan. Perpindahan air ini terjadi akibat perbedaan potensial air di dalam dan di luar sel, dimana potensial ai di luar lebih rendah dibandingkan di dalam sel. Jadi, peningkatan konsentrasi berbanding terbalik dengan persentase perubahan berat tanaman. Sebaliknya air akan berpindah dari lingkungan luar ke lingkungan dalam jika tanaman dimmasukkan ke  dalam aquades.

Adapun rekomendasi yang dapat saya berikan dalam praktikum ini adalah buatlah irisan kentang dengan ukuran sama sehingga hasil praktikum akan lebih maksimal. Selain itu, berat irisan kenntang untuk setiap tabung reaksi diusahakan sama, atau setidaknya hanya berbeda sedikit.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Sloane, Ethel. 2004. Anatomi dan Fisiologi Untuk Pemula. Jakarta: EGC

Ronny, dkk. Fisiologi Kardiovaskular berbasis Masalah Keperawatan. 2010. Jakarta:EGC

Loveless dalam Azizah, Imroatul. 2008. Uji Ketahan Aksesi Kapas (Gossypium hirsutum L.) Terhadap Cekaman Salinitas (NaCl) Pada Fase Perkecambahan. Skripsi. Malang: Universitas Islam Negeri Malang

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

Buckle, et al. dalam Suranto, Agus. 2010. Pengaruh Perbandingan Daun Pandan Dengan Gula Aren dan Konsentrasi Gum Arab Terhadap Mutu Bandrek Instan. Skripsi. Sumatera: USU

Salisbury, F. B. & Ross, C. W. 1992. Plant Physiology. California: Wadswovth Publishing co