DIFUSI, OSMOSIS DAN IMBIBISI

DIFUSI, OSMOSIS DAN IMBIBISI

Pendahuluan

Di dalam kita mencari keterangan-keterangan tentang bagaimana dan dengan jalan apa unsure-unsur yang diperlukan tumbuhan itu masuk ke dalam tubuh tanaman, kita telah menjumpai sutau fenomena yang kita sebut pertukaran ion. Akan tetapi jika hanya ada pertukaran ion saja,maka tanaman belum pasti mendapatkan suatu keuntungan, sebab kalau ion-ion yang masuk dan ion-ion yang ke luar pada sel-sel akar itu setimbang, tentulah tanaman belum dapatmemperoleh unsure-unsur yang diperlukan.

Tukar menukar ion tidak saja terjadi di dalam sel-sel akar,akan tetapi kejaian itu kita dapati diseluruh bagian tubuh tanaman. Proses tukar-menukar zat terjadi di sunua bagian yang berklorofil, di mana CO ₂ yang masuk oleh O₂  yang keluar, yaitu pada proses fotosintesis. Demikian pula halnya di mana O­­­₂ yang masuk bertukar dengan  CO₂ yang keluar, pernapasan dilakukan oleh segenap sel hidup dari ujung akar sampai ujung tunas.

DIFUSI

Kita semua sudah memahami, bahwa molekul-molekul itu ada selalu di dalam keadaan gerak, dan gerak itu disebabkan oleh suatu tenaga dinamik yang kita sebut enrgi kinetis. Energi ini sumber tenaga yang menyebabkan molekul-molekul saling menarik, akan tetapi pada ketika itu juga saling menolak. Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis.

Difusi juga akan dilakukan oleh mulekul-molekul gula, apabila kita mencampur kan suatau gula denga air biasa; setelah kita beri waktu yang cukup lama, maka seluruh air akan berasa manis.

Dari contoh-contoh diatas ini teranglah, bahwa baik gas, zat cair maupun zat padat semuanya menaruh sifat yang kita sebut “suka berdifusi “. Adapun gerakan penyebaran atau gerakan difusi itu bukan suatu gerakan secara besar-besaran, di mana kelompok-kelompok molekul bersama-sama bergerak ke suatu arah, gerakan mana lazimnya kita sebut konvensi.

Gerakan difusi terdiri atas gerakan molekul per molekul yang lintasanya putus-putus karena perlanggaran yang homogen juga

-          Dari mana ke mana gerak difusi itu?

Difusi disebabkan oleh energi kinetis, maka mudahlah kita maklumi, bahwa sumber gerakan molekul-molekul itu ada di tempat dimana banyak terdapat molekul-molekul, dengan lain perkataan, di tempat yang konsentrasinya pekat. Dengan demikian, arah gerakan difusi nkiscayalah ke tempat kekurangan molekul, alias ke tempat berkonsentrasi rendah.

Takanan ini kita beri nama tekanan difusi, dipandang dari suatau tujuan dapatlah kita katakan, bahwa di tempat tujuan itu ada suatu kekurangan (defisit) akan molekul-moleku, dibandingkanlah hal ini dengan istilah yang terkenal dengfan sebagai daerah surplus molekul-molekuldan daerah minus molekul-molekul. Dapat pula kita katakana, bahwa di sumber itu ada tekanan difusi yang positif, sedangkan di daerah tujuan kita dapati tekanan difusi negatif. Istilah tekanan difusi negatif tidak lazim kita pakai, sebagai penggantinga kita pakai “kekurangan tekanan difusi” atau lebih biasa di sebut Defisit Tekanan Difusi (D.T.D). Untuk memahami istilah baru ini kita perhatika sekema ini : Di ruang A terdapat gas dengan tekanan satu atmosfer, sedangkan ruang B yang besarnya sama dengan ruang A tak berisi apa-apa, jadi vakum. Maka kita katakana, bahwa diruangan A ada tekanan difusi sebesar 1atmosfer, sedangkan di ruang B ada tekanan difusi (D.T.D) sebesar 1 atmosfer pula. Jika kita buka hubungan antar ruang A dan ruang B, maka gas yang ada di ruang A akan bedifusi ke ruang B, sehingga akhirnya kudua ruangan itu berisikan gas yang tekananya mesing-masing setengah atmosfer.

Baiklah kejadian ini kita alihkan kepada zat cair dan zat padat yang seperti telah kita lakukan, dua zat ini pun mempunyai “tingkah laku” seperti gas. Untuk keperluan fisiologi kita mengambil contoh-contoh dibawah ini :

2.      Jika  kita menuangkan suatu satuan volume larutan gula dan suatu satuan volume air murni bersama-sama ked alam suatu bejana, maka molekul-molekul gula akan berdifusi ke daerah air, sedangkan molekul-molekul air akan berdifusi ke darah gula, sehingga akhirnya di daerah air akan terdapat konsentrasi gula yang sama dengan konsentrasi gula di daerah air akan konsentrasi gula yang sama dengan konsentrasi di daerah air sendiri.

2.      Kita berikan  sekat yang permeable di tengah-tengah bejana, sekat permeable dapat dilewati oleh molekul-molekul air, maupun oleh molekul-molekul gula. Kalau dari kedua pihak sekat kita tuangkan larutan gula dan air biasa, maka molekol-molekul air berdifusi melalui celah-celah sekat kedaerah gula, sebaliknya molekul-molekul gula melewati celah-celah sekat berdifusi ke daerah air

OSMOSIS

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 merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.

Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel.

Osmosis terbalik adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalm sel hidup di mana molekul “solvent” (biasanya air) akan mengalir dari daerah “solute” rendah ke daerah “solute” tinggi melalui sebuah membran “semipermeable”. Membran “semipermeable” ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari “solvent” berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran.

Reverse osmosis adalah sebuah proses pemaksaan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi “solute” tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah “solute” rendah dengan menggunakan sebuah tekanan melebihi tekanan osmotik. Dalam istilah lebih mudah, reverse osmosis adalah mendorong sebuah solusi melalui filter yang menangkap “solute” dari satu sisi dan membiarkan pendapatan “solvent” murni dari sisi satunya.

-          Proses Osmosis pada Tumbuhan

Peristiwa osmosis juga terjadi pada penyerapan air tanah ke dalam sel akar. Berkaitan dengan pengertian konsentrasi maka dikenal larutan yang isotonis (konsentrasi zat pada larutan sama dengan cairan sel). Bila dimasukan kedalam larutan itu bentuk sel tetap karena keadaan seimbang. Akan tetapi jika sel tumbuhan berada dalam larutan hipertonis (konsentrasi larutan lebih tinggi dari pada cairan sil), maka air dalam plasma sel akan beerosmosis keluar sehingga sel mengerut. Protoplasma yang kekurangan air menyusut volumenya mengakibatkan membrane sel terlepas berada dalam larutan hipotonis, maka air dari luar akan mesuk kedalam sel sehingga sel menggembung

IMBIBISI

Peistiwa migrasi molekul-molekul air ke suatu zat lain yang berulang-ulang (pori) cukup besar untuk melewetkan molekul-molekul air dan kemudian molekul-molekul air itu menetap didalam zat tersebut. Peristiwa ini kita sebut imbibisi, perkataan ini berasal dari kata latin imbibere yang berarti menyeludup. Air yang menyeludup kita sebut air imbibisi, sedangkan zat yang kemasukan (keselundupan) air itu kita sebut imbiban.

-    Pengaruh teperatur pada imbibisi

Seperti halnya dengan difusi dan osmosis, maka imbibisi pun terpengaruh oleh temperatur. Kenaikan temperatur menambah giatnya difusi, osmosis maupun imbibisi. Untuk gas, kegiatan difusi itu bertambah 1,2 sampai1,3 – kali pada kenaikan suhu sebesar 10⁰ C; dengan lain perkataan K₁₀ dari difusi gas itu 1,2 sampai 1,3. untuk zat cair K₁₀ ini sangat berbeda.

Pada proses imbibisi ini ditimbulkan panas. Hal ini dapat diterangkan dan difahami, jika kita mengingat adanya keributan masuknya molekul-molekul air serta tersusunnya secara berjejal-jejal di dalam imbibiban, dimana meolekul-molekul air kehilangan sebagia dari energi kinetis, energi kinetis berubah menjadi panas.

TRANSPORTASI PADA TUMBUHAN

Transportasi tumbuhan adalah proses pengambilan dan pengeluaran zat-zat ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Pada tumbuhan tingkat rendah (misal ganggang) penyerapan air dan zat hara yang terlarut di dalamnya dilakukan melalui seluruh bagian tubuh. Pada tumbuhan tingkat tinggi (misal spermatophyta) proses pengangkutan dilakukan pembuluh pengangkut yang terdiri dari xylem dan phloem.

Tumbuhan memperoleh bahan dari lingkungan untuk hidup berupa O2, CO2, air dan unsur hara. Kecuali gas O2 dan CO2  zat diserap dalam bentuk larutan ion. Mekanisme proses penyerapan dapat belangsung karena adanya proses imbibisi, difusi, osmosis dan transpor aktif.

Imbibisi : merupakan penyusupan atau peresapan air ke dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang.  Misal masuknya air pada biji saat berkecambah dan biji kacang yang direndam dalam air beberapa jam.

Diffusi : gerak menyebarnya molekul dari daerah konsentrasi tinggi (hipertonik) ke konsentrasi rendah (hipotonik). Misal pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 saat pernafasan, penyebaran setetes tinta dalam air.

Osmosis : proses perpindahan air dari daerah yang berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah yang berkonsentrasi tinggi (hipertonik) melalui membran semipermiabel. Membran semipermiabel adalah selaput pemisah yang hanya bisa ditembus oleh air dan zat tertentu yang larut di dalamnya. Keadaan tegang yang timbul antara dinding sel dengan dinding isi sel karena menyerap air disebut turgor, sedang tekanan yang ditimbulkan disebut tekanan turgor. Untuk sel tumbuhan bersifat selektif semipermiabel. Setiap sel hidup merupakan sistem osmotik. Jika sel ditempatkan dalam larutan yang lebih pekat (hipertonik) terhadap cairan sel, air dalam sel akan terhisap keluar sehingga menyebabkan sel mengkerut. Peristiwa ini disebut plasmolisis.

Transpor aktif : pengangkutan lintas membran dengan menggunakan energi ATP, melibatkan pertukaran ion Na+ dan K+ (pompa ion) serta protein kontraspor yang akan mengangkut ion Na+ bersama melekul lain seperti asam amino dan gula. Arahnya dari daerah berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Misal perpindahan air dari korteks ke stele. 

Pengangkutan Zat Melalui Xylem     

Pengangkutan zat pada tumbuhan dibedakan menjadi :

1.      Pengangkutan vaskuler (intravaskuler) : pengangkutan melalui berkas pembuluh pengangkut.

2.      Pengangkutan ekstravaskuler : pengangkutan air dan garam mineral di luar berkas pembuluh pengangkut. Pengangkutan ini berjalan dari sel ke sel dan biasanya dengan arah horisontal. Di dalam akar pengangkutan ini melalui :

-          Bulu akar

-          Epidermis

-          Korteks

-          Endodermis

-          Xylem.

Penganngkutan ekstravaskluler dibedakan :

-          Transportasi/ lintasan apoplas : menyusupnya air tanah secara bebas atau transpor pasif melalui semua bagian tak hidup dari tumbuhan (dinding sel dan ruang antar sel)

-          Transportasi/ lintasan simplas : bergeraknya air dan garam mineral melalui bagian hidup dari sel tumbuhan (sitoplasma dan vakoula).

Air dan garam mineral akan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xylem). Komponen utama penyusun xylem adalah elemen pembuluh (trakea) dan trakeid.

Trakea dan trakeid merupakan sel-sel yang mati karena tidak mempunyai sitoplasma dan hanya mempunyai dinding sel. Sel trakea terdiri atas tabung yang berdinding tabal dan membentuk suatu pembuluh. Sel trakeid merupakan sel dasar penyusun xylem, yang terdiri dari sel memanjang dan berdinding keras karena mengandung lignin. Pada beberapa tempat dinding sel trakeid terdapat bagian-bagian yang tidak menebal yang disebut noktah.

Selain trakea dan trakeid xylem juga mengandung sel parenkim (parenkim kayu) yang merupakan sel hidup dan berfungsi untuk menyimpan bahan makanan. Xylem juga mengandung serabut kayu yang berfungsi sebagai penguat (penyokong)

Proses pengangkutan air dan zat zat terlarut hingga sampai ke daun pada tumbuhan dipengaruhi oleh :

-          Daya kapilaritas : pembuluh xylem yang terdapat pada tumbuhan dianggap sebagai pipa kapiler. Air akan naik melalui pembuluh kayu sebagai akibat dari gaya adhesi antara dinding pembuluh kayu dengan molekul air.

-          Daya tekan akar : tekanan akar pada setiap tumbuhan berbeda-beda. Besarnya tekanan akar dipengaruhi besar kecil dan tinggi rendahnya tumbuhan (0,7  -  2,0  atm). Bukti adanya tekanan akar adalah pada batang yang dipotong, maka air tampak menggenang dipermukaan tunggaknya.

-          Daya hisap daun : disebabkan adanya penguapan (transpirasi) air dari daun yang besarnya berbanding lurus dengan luas bidang penguapan (intensitas penguapan).

-          Pengaruh sel-sel yang hidup

Tumbuhan mengeluarkan cairan dari tubuhnya melalui 3 proses, yaitu  :

1.      Transpirasi : adalah terlepasnya air dalam bentuk uap air melalui stomata dan kutikula ke udara bebas (evaporasi). Transpirasi dipengaruhi oleh :

Faktor luar, meliputi :

-          Kelembaban udara : semakin tinggi kelembaban udara maka transpirasi semakin lambat. Pada saat udara lembab transpirasi akan terganggu, sehingga tumbuhan akan melakukan gutasi

-          Suhu udara : semakin tinggi suhu maka transpirasi semakin cepat.

-          Intensitas cahaya : semakin banyak intensitas cahaya maka transpirasi semakin giat.

-          Kecepatan angin : semakin kencang angin maka transpirasi semakin cepat.

-          Kandungan air tanah

Faktor dalam, meliputi :

-          Ukuran (luas) daun

-          Tebal tipisnya daun

-          Ada tidaknya lapisan lilin pada permukaan daun

-          Jumlah stomata

-          Jumlah bulu akar (trikoma)

Jadi semakin cepat laju transpirasi berarti semakin cepat pengangkutan air dan zat hara terlarut, demikian pula sebaliknya. Alat untuk mengukur besarnya laju transpirasi melalui daun disebut fotometer atau transpirometer.

2                Gutasi : adalah pengeluaran air dalam bentuk tetes-tetes air melalui celah-celah tepi atau ujung tulang tepi daun yang disebut hidatoda/ gutatoda/ emisarium. Terjadi pada suhu rendah dan kelembaban tinggi sekitar pukul 04.00 sampai 06.00 pagi hari. Di alami pada tumbuhan famili Poaceae (padi, jagung, rumput, dll)

3                Perdarahan : adalah pengeluaran air cairan dari tubuh tumbuhan berupa getah yang disebabkan karena luka atau hal-hal lain yang tidak wajar. Misalnya pada penyadapan pohon karet dan pohon aren.

Pengangkutan Melalui Phloem

Air dan zat terlarut yang diserap akar diangkut menuju daun akan dipergunakan sebagai bahan fotosintesis yang hasilnya berupa zat gula/ amilum/ pati. Pengangkutan hasil fotosintesis berupa larutan melalui phloem secara vaskuler ke seluruh bagian tubuh disebut translokasi.

Untuk membuktikan adanya pengangkutan hasil fotosintesis melewati phloem dapat dilihat dari pada proses pencangkokan. Batang yang telah kehilangan kulit (phloem) mengalami hambatan pengangkutan akibat terjadinya timbunan makanan yang dapat memacu munculnya akar apabila bagian batang yang terkelupas kulitnya tertutup tanah yang selalu basah.

Beberapa tumbuhan menyimpan hasil fotosintesis pada akarnya atau batangnya. Pada umumnya jaringan phloem tersusun oleh 4 komponen, yaitu :

-    buluh tapis

-    sel pengiring

-    parenkim phloem

-    serabut-serabut

Kesimpulan

Seperti yang dikumukakan pada pembahasan bab ini tentang materi difusi, osmosis, dan imbibisi. Maka dapat disimpulkan bahwa dalam suatu kehidupan telah menjumpai beberapa fenomena yang disebut “Pertukaran Ion”. Dan pembahasan tadi dapat dipahami juga bahwa molekul-molekul itu ada selalu didalam keadaan gerak, dan gearak itu disebabkan oleh suatu tenaga dinamik yang disebut energi kenetik. Energi ini sumber tenaga yang menyebabkan molekul-molekul saling tarik-menari, akan tetapi pada ketika itu juga saling menolak.

Difusi adalah bergeraknya suatu zat molekul, atom dan ion dari suatu titik lain secara bebas yang disebabkan oleh gerak kinetik. Difusi merupakan perpundahan partikel dari tempat yang konsentrasi partikelnya tinggi ke konsentrasi yang partikelnya rendah. Begitu juga osmosis dan imbibisi merupakan kebalikan dari peristiwa migrasi dari molekul-molekul air itu menetapkan didalam zat.

Dari ketiga peristiwa itu, bahwa difusi, osmosis dan imbibisi dapat dipengaruhi temperatur. Karena temperatur menambah giatnya difusi, osmosis dan imbibisi, misalnya untuk gas, kegiatan difusi itu bertambaha 1,2 sampai 1,3 kali pada kenaikan suhu sebesar 10⁰ C. Peristiwa imbibisi itu pada hakekatnya bukan hanya peristiwa difusi belaka, juga sebenarnya merupakan peritiwa osmosis sebabketiga peristiwa itu sama-sama molekul-molekulnya bersifat permiabel terhadap air.

Saran-saran

1. Kami dari kelompok 4 meminta dukuakan dari pertanyaan saudara/i guna meningkatkan pengetahuan kami.


2. Daftar pustaka

4                Dwidjoseptro D. Prof. DR. 1990. Penghantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta. PT. Gramedia purtaka utama.

5                Syamsuri, Istamas. Dr, M.pd, sulisetijono, Drs, M.si, Ibrohim, Drs. M.si, Rahayu Ely Sofia, S.pd.M.si, 2004, SAINS BIOLOGI jilid 2 untuk SMP kelas VIII, Jakarta, Penerbit Erlangga.

Sumber lain : www.googel .com

 www.difusi osmisis, dan imbibisi.com