makalah fisiologi tumbuhan/VI

DIFUSI DAN OSMOSIS

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Terstruktur
Dosen : Dangi S.Si, MA
Mata Kuliah : Fisiologi Tumbuhan





Disusun Oleh :

VIVI AVIROH
07460919



TARBIYAH / IPA-BIOLOGI C / VI


KEMENTERIAN AGAMA RI
INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN)
SYEKH NURJATI
CIREBON
2010

DIFUSI DAN OSMOSIS
Tumbuhan mengambil bahan atau zat-zat yang diperlukan untuk hidupnya dari lingkungan. Tumbuhan memerlukan bermacam-macam zat. Penyerapan air dan zat-zat yang terlarut di dalamnya akan dilakukan oleh bagian-bagian tubuh tumbuhan yang langsung berhubungan dengan air atau zat yang terlarut di dalamnya. Proses penyerapan zat dapat berupa gas, air, dan ion-ion yang ada di dalam air tanah.

Artinya : ” Dan kami telah meniupkan angin untuk mengawinkan (tumbuh-tumbuhan) dan kami turunkan hujan dari langit, lalu kami beri minum kamu dengan air itu, dan sekali-kali bukanlah kamu yang menyimpannya”. (Q.S. Al-Hijr : 22)
Transpor pasif merupakan transpor ion, molekul, dan senyawa yang tidak memerlukan energi untuk melewati membran plasma. Transpor pasif mencakup osmosis dan difusi. Difusi dibedakan menjadi difusi dipermudah dengan saluran protein dan difusi dipermudah dengan protein pembawa.

A. Imbibisi
Imbibisi terjadi pada benda-benda yang bagian-bagiannya dapat mengikat molekul-molekul air pada permukaannya. Jadi, imbibisi adalah perpindahan molekul-molekul air ke suatu zat lain melalui lubang-lubang (pori) dan molekul-molekul air tersebut menetap di dalam zat tersebut.

B. Difusi
Molekul-molekul selalu berada dalam keadaan gerak. Gerakkan ini disebabkan oleh suatu tenaga yang dinamik yang disebut tenaga kinetik. Energi ini merupakan sumber tenaga sehingga molekul-molekul dapat menarik dan menolak. Baik gas maupun zat cair dan zat padat molekul-molekulnya ada kecenderungan untuk menyebar ke segala arah sampai terdapat suatu konsentrasi yang sama. Penyebaran molekul ini ditimbulkan oleh suatu gaya yang sama dengan energi kinetis.
Difusi terjadi karena perbedaan konsentrasi, adanya konsentrasi akan menimbulkan tekanan pada molekul-molekul maka terjadilah penyebaran yaitu penyebaran molekul dari daerah yang konsentrasinya lebih tinggi menuju ke daerah yang konsentrasinya lebih rendah. Peristiwa ini disebut difusi. Akhir dari proses difusi akan diperoleh tekanan difusi yang sama. Difusi dapat juga dikatakan sebagai usaha untuk meniadakan beda kadar antara dua larutan. Maka terjadilah larutan yang homogen.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi, yaitu:
1. Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak kecepatan difusi semakin tinggi.
2. Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.
3. Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.
4. Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.
5. Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya.

C. Difusi dengan Fasilitas
Difusi terbantu atau difusi dipermudah adalah difusi yang memerlukan bantuan protein, misalnya enzim. Contohnya pada bakteri Escherichia coli jika dipindahkan ke medium yang menganndung laktosa, maka metabolismenya menurun. Salah satu sebabnya ialah membran selnya tidak dapat menembus laktosa (impermeabel). Tetapi setelah beberapa menit laktosa mulai masuk ke dalam sel, karena terbentuknya enzim dalam sel yang disebut permease. Permease adalah suatu protein membran sel yang membuatkan jalan bagi laktosa agar dapat melintasi membran ganda fosfolipid dan hidrofobik dari membran sel. Difusi yang tergantung pada suatu organisme transport dari membran sel seperti permease disebut difusi terbantu. Difusi dipermudah dapat dibagi menjadi 2, yaitu :
a. Difusi dipermudah dengan saluran protein substansi seperti asam amino, gula, dan substansi bermuatan tidak dapat berdifusi melalui membrane plasma. Substansi-substansi tersebut melewati membran plasma melalui saluran yang di bentuk oleh protein. Protein yang membentuk saluran ini merupakan protein integral.
b. Difusi dipermudah dengan protein pembawa, proses difusi ini melibatkan protein yang membentuk suatu saluran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein ini disebut protein pembawa. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar, misalnya asam amino dan glukosa.

D. Mekanisme difusi
Difusi merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul zat atau gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga mekanisme, yaitu difusi sederhana (simple difusion), difusi melalui saluran yang terbentuk oleh protein transmembran (simple difusion by chanel formed), dan difusi difasilitasi (fasiliated difusion).
Difusi sederhana melalui membran berlangsung karena molekul -molekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, membran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O, CO2, HO, dan H2O.
Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul-molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa, dan beberapa garam–garam mineral, tidak dapat menembus membran secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membran.

E. Mekanisme Difusi dan Difasilitasi
Difusi difasiltasi (facilitated diffusion) adalah masuknya zat melalui rnembran plasrna yang melibatkan protein pembawa atau protein transporter. Protein transporter tergolong protein transmembran yang memliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul vang akan ditransfer ke dalam sel. Setiap molekul atau ion memiliki protein transporter yang khusus, misalnya untuk masuknya suatu molekul glukosa diperlukan protein transporter yang khusus untuk mentransfer glukosa ke dalam sel. Protein transporter untuk grukosa banyak ditemukan pada sel-sel rangka, otot jantung, sel-sel lemak dan sel-sel hati, karena sel–sel tersebut selalu membutuhkan glukosa untuk diubah menjadi energi.

F. Osmosis
Pada sel tumbuhan disebelah dalam dari dinding sel terdapat membran sel. Membran sel ini bersifat semipermeabel atau selektif permeabel. Membran sel ini mampu melakukan seleksi molekul zat tertentu karena komposisi kimia dari membran sel tersebut, sehingga membran sel dapat menentukan zat kimia apakah dapat masuk atau tidak ke dalam sel atau sebaliknya. Tumbuhan dapat mengambil air dan zat-zat larut di dalamnya melalui proses difusi atau osmosis. Osmosis pada dasarnya adalah difusi air, yaitu air dari yang memiliki potensial air lebih tinggi ke daerah yang potensial airnya lebih rendah melalui suatu membran yang bersifat semipermeabel. Zat-zat yang dapat melalui membran yang semipermeabel antara lain molekul air atau zat-zat tertentu yang terlarut di dalam air yang memiliki molekul zat yang berukuran kecil. Air dapat masuk ke dalam tubuh tumbuhan melalui sel bulu-bulu akar tanaman yang dapat menimbulkan tekanan pada dinding sel. Tekanan air pada dinding sel disebut dengan tekanan turgor. Proses Osmosis dalam Tumbuhan adalah sebagi berikut :

Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran.
Osmosis pada tumbuhan terjadi secara alami dengan adanya perbedaan konsentrasi air yang ada diluar dan didalam tumbuhan yang menyebabkan air keluar dan masuk. Peristiwa masuk dan keluarnya air dari tumbuhan dipengaruhi lingkungannya, pada saat keadaan hipotonik maka air akan masuk kedalam tumbuhan, namun apabila lingkungan sekitarnya hipertonik, maka air akan keluar dari tumbuhan yang akan menyebabkan tumbuhan kekurangan air.

Air yang ada ditanah masuk karena adanya perbedaan konsentrasi air dan akan masuk melalui akar dan akan melewati :
Epidermis  korteks  endodermis  perisikel  xylem.
Xylem yang merupakan pengangkut air akan membawa air keseluruh bagian tumbuhan hingga kedalam sel – sel tumbuhan itu sendiri dan akan diapakai untuk fotosintesis dan lain-lain.
Pada saat keadaan lingkungan hipotonik, air akan masuk kedalam sel dan sel akan mengembang dan turgid. Apabila ini terus terjadi akan mengakibatkan pecahnya sel itu sendiri akibat banyaknya air yang masuk kedalam sel, sedangkan pada keadaan hipertonik, air akan keluar meninggalkan sel menuju lingkungan, sehingga sel akan menciut serta mati.

Lima faktor yang biasanya menghasilkan gradien potensial kimia atau gradien potensial air dalam sistem tanah-tumbuhan-udara sebagai berikut :
1. Konsentrasi atau aktivitas
Partikel berdifusi dari tempat berkonsentrasi tinggi ke tempat berkonsentrasi rendah. Berarti dari potensial kimia tinggi ke rendah. Air adalah pelarut yang lazim dalam tumbuhan. Air hampir tidak dapat dimampatkan maka konsentrasinya hampir selalu tetap.
2. Suhu
Air, cair, atau uap air sering berdifusi dari tanah lapisan dalam ke permukaan ketika permukaan itu mendingin pada malam hari, dan menuju ke dalam tanah pada siang hari. Proses ini juga meliputi penguapan, pengembunan, atau pembekuan dan pelelehan. Efek suhu perlu diperhatikan, sebab gradien suhu yang besar mungkin terjadi dalam tumbuhan, misalnya pada tumbuhan dari daerah artika atau daerah tundra alpin, yang kadang hanya beberapa cm tingginya-akarnya berada dalam tanah yang hampir beku, sedangkan daunnya dihangatkan oleh matahari sampai 20°C.
3. Tekanan
Naiknya tekanan akan menaikkan energi bebas dan karena itu juga menaikkan potensial kimia dalam suatu sistem.
4. Efek linarut terhadap potensial kimia pelarut
Partikel linarut dapat menurunkan potensial kimia molekul pelarut. Selisih potensial kimia linarut yang dibatasi oleh membran sel merupakan faktor pendorong utama dalam proses perpindahan ion dari tanah ke tumbuhan, dan dalam pengangkutan ion serta linarut tak mengion keluar-masuk sel tumbuhan. Ternyata, linarut juga berpindah melintasi membran, melawan gradien potensial kimia, tapi energi metabolic harus berperan dalam hal ini. Yang penting, potensial kimia linarut tidak boleh dirancukan dengan potensial kimia air atau potensial air.
5. Matriks
Bahan yang permukaannya mengikat air dinamakan matriks (salah satu dari beberapa makna kata ini). Pengikatan merupakan proses spontan yang melepaskan energi bebas (∆G negatif). Proses penyerapan air oleh matriks disebut hidrasi. Inilah yang terjadi pada proses penyerapan air oleh benih, sebelum berkecambah. Bersama dengan gravitasi, hidrasi merupakan pendorong terjadinya aliran air di tanah.

G. Mekanisme Osmosis
Jika di dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel, ditempatkan dua Iarutan glukosa yang terdiri atas air sebagai pelarut dan glukosa sebagai zat terlarut dengan konsentrasi yang berbeda dan dipisahkan oleh selaput selektif permeabel, maka air dari larutan yang berkonsentrasi rendah akan bergerak menuju larutan glukosa yang konsentrainya tinggi melalui selaput permeabel. jadi, pergerakan air berlangsung dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi menuju kelarutan yang konsentrasi airnya rendah melalui selaput selektif permeabel. Larutan vang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi dibandingkan dengan larutan di dalam sel dikatakan .sebagai larutan hipertonis. sedangkan larutan yang konsentrasinya sama dengan larutan di dalam sel disebut larutan isotonis. Jika larutan yang terdapat di luar sel, konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah daripada di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipotonis.
Pada larutan isotonis, sel tumbuhan dan sel darah merah akan tetap normal bentuknya. Pada larutan hipotonis, sel tumbuhan akan mengembang dari ukuran normalnya dan mengalami peningkatan tekanan turgor sehingga sel menjadi keras. Berbeda dengan sel tumbuhan, jika sel hewan/sel darah merah dimasukkan dalam larutan hipotonis, sel darah merah akan mengembang dan kemudian mengalami lisis. Hal ini karena sel hewan tidak memiliki dinding sel. Pada larutan hipertonis, sel tumbuhan akan kehilangan tekanan turgor dan mengalami plasmolisis (lepasnya membran sel dari dinding sel), sedangkan sel hewan/sel darah merah dalam larutan hipertonis menyebabkan sel hewan/sel darah merah mengalami krenasi sehingga sel menjadi keriput karena kehilangan air.

H. Potensial Osmotik
Proses osmosis berlangsung dari larutan yang memiliki potensial air tinggi menuju larutan dengan potensial air rendah. Potensial air adalah kemampuan air untuk berdifusi, yang nilainya dalam satuan tekanan. Sesuai kesepakatan, potensial air (PA) air murni adalah 0 atmosfer. Besarnya PA larutan tergantung pada potensial osmotik (PO) dan potensial tekanan (PT). Keadaan ini dapat ditulis dalam persamaan:
PA = PO + PT

Keterangan :
PA = Potensial Air
PO = Potensial Osmotik
PT = Potensial Tekanan

Potensial tekanan suatu larutan adalah tambahan tekanan yang dapat meningkatkan nilai potensial airnya. Dalam kehidupan tumbuhan, potensial tekanan diperoleh dalam bentuk tekanan turgor. Tekanan turgor adalah tekanan balik dari dinding sel terhadap tekanan air isi sel.
Potensial osmotik lebih menunjukkan suatu status larutan, yaitu menunjukkan perbandingan antara pelarut dengan zat terlarut yang dinyatakan dalam satuan energi. Potensial osmotik menunjukkan kecenderungan molekul air pada suatu larutan untuk melakukan osmosis berdasarkan konsentrasi molekulnya. Air murni mempunyai PA = 0 atm, dan karena PT = 0 maka PO air murni = 0. Hal ini menunjukkan PO air murni yang paling tinggi, dan PO larutan akan lebih rendah dari 0 atau dinyatakan minus.
Satuan besaran potensial osmotik dinyatakan dalam atmosfer (atm), bar (2,5 MPa = 25 bar = 24,67 atm), MPa = megapaskal. J.H. Van’t Hoff telah berhasil menciptakan rumus untuk menghitung besarnya tekanan osmotik, yaitu dengan persamaan sebagai berikut : Π = - miRT
Keterangan :

Π = potensial osmotik (MPa)
m = molaritas (mol zat terlarut / 1000 mL)
i = konstanta ionisasi
R = konstanta gas (0,00831 l.MPa / mol.K)
T = temperature absolute (K)

Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa tekanan osmotik dipengaruhi oleh 4 faktor, yaitu :

1. Molaritas zat terlarut = m
2. Konstanta ionisasi = i
3. Konstanta gas = R
4. Temperatur absolut = T

Untuk zat terlarut bukan elektrolit, dan molekulnya tidak mengikat air hidrasi, maka potensial osmotiknya (PO) sebanding dengan konsentrasinya molalnya. Dengan demikian potensial osmotik 1 molal larutan adalah -22,4 atmosfer 0°C. rumus di atas menjadi Π = - m.

I. Pentingnya Proses Transpor Membran dalam Kehidupan
Pemahaman tentang transpor pasif (difusi, osmosis) dapat membantu mengatasi permasalahan dalam pertanian. Misalnya, untuk menentukan dosis pupuk dan obat-obatan yang aman untuk tanaman. Jika dosis terlalu pekat maka akan menimbulkan plasmolisis yang dapat mematikan tanaman. Penyemprotan pupuk daun dengan dosis berlebihan pada tanaman anggrek dapat mematikan tanaman tersebut. Selain itu, dengan memahami transpor pasif, kita dapat mengetahui bahwa macam zat yang diberikan kepada tanaman sebagai nutrien hendaknya yang berupa ion-ion yang mudah masuk ke dalam sel-sel tanaman. Zat-zat organik seperti gula dan protein, tidak akan masuk ke dalam sel tanaman karena membran sel impermeabel terhadap zat-zat tersebut. Zat-zat tersebut justru memicu plasmolisis dan akhirnya mematikan tanaman.
Bagi tanaman itu sendiri, sifat semipermeabel dari membran plasma dapat mengakibatkan tanaman mampu memilih zat-zat yang dapat masuk ke dalam sel dan yang tidak. Saat ini telah dapat dibuat membran semipermeabel yang digunakan untuk memisahkan larutan. Pemisahan zat secara difusi osmosis lebih murah karena bebas energi, akan tetapi waktu yang diperlukan lebih lama. Pemahaman tentang transpor aktif dapat digunakan untuk memahami munculnya penyakit silikosis dan reumatik.

J. Kesimpulan
Osmosis adalah perpindahan zat terlarut dari konsentrasi tinggI ke rendah melalui membran semipermiabel. Difusi adalah perpindahan zat terlarut dari konsentrasi tinggi kerendah. Difusi dan osmosis adalah termasuk transport pasif artinya transport yang tidak memerlukan energi (ATP). Tumbuhan memerlukan tekanan osmotik yang cukup untuk dapat tumbuh secara tepat dan benar, dan tidak mengalami kerusakan sel akibat proses osmosis.


REFERENSI
http://rioardi.wordpress.com/2009/01/21/air-dalam-tumbuhan/
http://iqbalali.com/2009/03/28/potensial-osmotik-tumbuhan/
http://www.forumsains.com/index.php?page=sistem-transportasi-dan-transpirasi-dalam-tanaman
http://tedbio.multiply.com/journal/item/17
http://id.wikipedia.org/wiki/Transpor_pasif
Campbell, Neil A. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta : Erlangga
Salisbury, Frank B & Cleon W Rose. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. Bandung : ITB Bandung