TEKANAN OSMOTIK

A. Tujuan Praktikum

A.1 Tujuan kegiatan:

a) Mengetahui kecepatan hemolisis dan krenasi eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan.

b) Mengetahui persentase hemolisis eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan.

A.2 Kompetensi khusus:

a) Mahasiswa dapat melakukan cara penentuan kecepatan hemolisis dan krenasi eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan.

b) Mahasiswa dapat menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi persentase hemolisis eritrosit pada berbagai konsentrasi larutan.

B. Landasan Teori

Darah merupakan cairan tidak tembus cahaya (opaque), agak kental, berwarna merah terang (oxygenated) dan merah gelap (deoxygenated), berat jenisnya berkisar antara 1,06, pH bersifat sedikit alkalis (7,2). Apabila disentrifus (sentrifuge) dengan kecepatan putaran tertentu, maka akan terpisah menjadi 2 bagian utama yaitu bagian yang berwarna merah gelap disebut benda-benda darah yang terdiri dari: sel darah merah (SDM), sel darah putih (SDP), dan keping darah (platelets, thrombocytes), dan bagian kuning jernih yang disebut plasma. Komposisi darah merupakan salah satu indikator parameter fungsi fisiologis hewan dan manusia. Perbandingan antara plasma dan benda-benda darah pada kondisi normal bervariasi pada laki-laki sekitar 47% dan perempuan 45%. Pada kondisi tertentu persentase darah mengalami penurunan atau sebaliknya peningkatan.

Pada hewan multiseluler, sel-sel yang menyusun organisme berada dalam suatu lingkungan yang disebut lingkungan interna. Claude Bernard (bangsa Perancis) menamakan lingkungan tersebut sebagai melieu interieur. Lingkungan interna tersebut tidak lain adalah ruang antarsel (intercelluler space). Ruang antarsel bukan merupakan suatu ruangan kosong, melainkan ruangan yang dipenuhi dengan cairan, demikian juga ruang dalam sel (sitoplasma). Setiap sel penyusun suatu organisme pasti berada dalam suatu cairan yang mengandung berbagai zat yang diperlukan oleh sel. Cairan tersebut berupa cairan ekstraseluler (CES) yang dapat dibedakan menjadi cairan interstitial dan/atau plasma darah. Sel pada umumnya berada dalam cairan interstitial, sedangkan eritrosit berada dalam plasma darah. Membran sel eritrosit seperti halnya membran sel lainnya tersusun atas lipid bilayer, dan bersifat semipermeabel. Pada kondisi cairan hipertonis, maka air akan berpindah dari dalam eritrosit keluar sehingga eritrosit akan mengalami penyusutan (krenasi). Sebaliknya pada kondisi larutan hipotonis, maka air akan masuk ke dalam sitoplasma eritrosit sehingga akan menggembung yang kemudian pecah (lisis). Kecepatan hemolisis dan krenasi eritrosit dipengaruhi oleh konsentrasi larutan.

Cairan tubuh hakekatnya merupakan pelarut zat-zat yang terdapat dalam tubuh, dengan demikian mengandung berbagai macam zat yang diperlukan oleh sel dan sisa-sisa metabolisme yang dibuang oleh sel. Selain itu, cairan tubuh juga pemberi suasana pada sel, sebagai contoh kehangatan (suhu), kekentalan (viskositas), dan keasaman (pH) yang dipengaruhi oleh faktor-faktor fisik maupun kimiawi dari dalam dan luar tubuh.

Zat-zat yang diperlukan sel antara lain:

1. Oksigen untuk pembakaran dan menghasilkan energi ensimatis.

2. Makanan dalam bentuk sari-sari makanan (glukosa, asam lemak, dan asam amino) untuk membentuk energi, dinding sel, dan sintesa protein.

3. Vitamin

4. Mineral sebagai katalisator proses ensimatis.

5. Air untuk pelarut dan media proses kimiawi dalam sel.

Zat-zat yang dihasilkan oleh sel anatara lain:

1. Karbon dioksida dari proses pembakaran.

2. Protein dari sintesis di ribosoma.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi cairan interseluler antara lain:

1. Suhu,

2. Derajat keasaman (pH), dan

3. Kekentalan (viskositas) cairan.

Cairan yang memiliki kekentalan atau konsentarasi sama dengan cairan dalam sel disebut isotonis (osmotic equilibrium), lebih tinggi daripada dalam sel disebut hipertonis, dan lebih rendah daripada sel disebut hiipotonis. Cairan hipertonis akan menarik air secara osmosis dari sitoplasma eritrosit ke luar sehingga eritrosit akan mengalami penyusutan dan membran selnya tampak berkerut-kerut atau yang disebut krenasi atau plasmolysis. Sebaliknya, cairan hipotonis akan menyebabkan air berpindah ke dalam sitoplasma eritrosit sehingga eritrosit akan menggembung (plasmoptysis) yang kemudian pecah (hemolisis).

Membran sel merupakan selaput yang luar biasa istimewanya. Sesuai dengan teori mosaik, membran sel tersusun atas lipid bilayer, dan terdapat protein integral, saluran-saluran. Bersifat semipermiabel. Ibaratnya berperan sebagai pintu gerbang seluler. Membran sel yaitu selaput yang membatasi sel dengan lingkungan disekelilingnya dan berfungsi sebagai pelindung, penyaring, dan pengatur masuknya zat-zat dari luar sel ke dalam sel dan keluarnya zat-zat dari luar sel (ekstrasel) ke dalam sel (intrasel) melewati membran sel. Zat-zat yang didapat dari pernafasan, makan dan minum, diangkut melalui sirkulasi darah kemudian melalui kapiler pindah ke cairan interseluler (ruang antarsel) selanjutnya pindah ke sitoplasma melalui membran sel. PlasmolisisPlasmolisis adalah suatu proses yang secara riil bisa menunjukkan bahwa sel sebagai unit terkecil kehidupan ternyata terjadi sirkulasi keluar masuk suatu zat , artinya suatu zat /materi bisa keluar dari sel , dan bisa masuk melalui membrannya. Adanya sirkulasi ini bisa menjelaskan bahwa sel tidak diam , ternyata sungguh dinamis dengan lingkungannya , jika memerlukan materi dari luar maka ia harus ambil materi itu dengan segala cara, yaitu mengatur tekanan agar terjadi perbedaan tekanan sehingga materi dari luar itu bisa masuk. Kondisi sel tidak selalu berada pada keadaan yang normal yang dengan mudah ia mengaturnya ia bisa mencapai homeostatis / seimbang. Terkadang sel juga bisa berada di lingkungan yang ekstrem menyebabkan semua isi sel dapaksakan keluar karena diluar tekanan lebih besar , jika terjadi demikian maka terjadilah lisis / plasmolisis yang membawa sel itu mati. Plasmolisis adalah contoh kasus transportasi sel secara osmosis dimana terjadi perpindahan larutan dari kepekatan yang rendah ke larutan yang pekat melalui membran semi permeable , yang akan dibahas drngan contoh pada darah .

OsmosisOsmosis memainkan peranan yang sangat penting pada tubuh makhluk hidup, misalnya, pada membrane sel darah merah. Jika meletakan sel darah merah dalam suatu larutan hipertonik (lebih pekat), air yang terdapat dalam sel darah akan ditarik keluar dari sel sehingga sel mengerut dan rusak. Peristiwa ini disebut krenasi. Sebaliknya, jika kamu meletakan sel darah merah dalam suatu larutan yang bersifat hipotonik (lebih encer), air dari larutan tersebut akan ditarik masuk kedalam sel darah sehingga sel mengembang dan pecah.Proses ini disebut hemolisis. Orang yang mengonsumsi terlalu banyak makanan berkadar garam tinggi, jaringan sel dan jaringan antar selnya akan mengandung banyak air.hal ini dapat menyebabkan terjadinya pembengkakan tubuh yang disebut OEDEMA.

Pemahaman mengenai proses osmosis ini sangat diperlukan dalam bidang biologi. Misalnya, dalam pemberian nutrisi bagi pasien melalui infus. Pada infus, larutan nutrisi dimasukan langsung kedalam pembuluh darah. Larutan ini harus memilik 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 C adalah 7,7atm oleh karena itu, jika pasien akan diberi larutan glukosa melalui infus,konsentrasi glukosa yang digunakan harus memiliki persen masa 5,3% . Osmosis yang terjadi juga bisa kita amati pada peristiwa alam lainnya ,dalam banyak contoh yang menarik. misalnya pada pengawetan selai dan jeli yang dilakukan di rumah merupakan contoh lain dari penerapan tekanan osmotik.

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 lewat osmosis. Proses ini yang disebut krenasi (crenation), menyebabkan sel mengerut dan akhirnya tidak berfungsi lagi. Keasaman alami buah-buahan juga menghambat pertumbuhan bakteri. Tekanan osmotik juga merupakan mekanisme utama dalam pengangkutan air ke bagian atas tumbuhan. Karena daun terus-menerus kehilangan air ke udara, dalam proses yang disebut transpirasi, konsentrasi zat terlarut dalam cairan daun meningkat. Air didorong ke atas lewat batang, cabang dan ranting-ranting pohon oleh tekanan osmotik. Diperlukan tekanan sebesar 10-15 atm untuk mengangkut air ke daun di pucuk pohon redwood di California, yang tingginya mencapai sekitar 120 m. Teknik mengeluarkan bisul pada tubuh dengan mekanisme osmosis dengan menerapkan gelli berupa balsam/salep yang hipertonik juga memudahkan bisul segera kempes, Pembuatan telur asin , ikan asin dan tentu contoh yang lain yang prinsipnya disitu ada perbedaan tekanan dipastikan proses osmosis akan berlangsung. Proses ini juga bisa terlihat pada tanaman yang dipupuk urea sangat pekat tanaman bisa diharapkan tumbuh dengan baik tetapi malah mati.

Jadi, Plasmolisis 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. Dampak plasmolisis yang meneyebabkan 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 sama pada sel hewan disebut krenasi.

Sel hewan (darah) dalam kondisi lingkungan berbeda

Sel tumbuhan sebelum plasmolisis Sesudah plasmolisis

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. 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. Jika konsentrasi larutan yang menyebabkan 50% sel terplasmolisis diketahui ,maka nilai tekanan osmosis sel dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

= M x R x T di mana

= tekanan osmotik (atm)=Tekanan Osmotik sel

M = Molaritas , Konsentrasi larutan yang menyebabkan 50% sel terplasmolisis

R = tetapan gas (0.082 )

T = suhu (Kelvin ) =Temperatur mutlak (273+t 0C)

Dalam proses osmosis terdapat tekanan osmosis yang merupakan tekanan hidrostatik yang terdapat suatu larutan pada keseimbangan osmosis. Tekanan yang diberikan pada suatu larutan akan meningkatkan energi bebas ,sehingga PA meningkat dan juga meningkatkan kemampuan difusi dalam larutan. Tekanan yang diberikan atau sering disebut PT yang disebut juga tekanan turgor.Dari ketiga potensial tersebut dapat dilihat adanya hubungan yang dapat dituliskan rumus sebagai berikut :

PA = PO + PT

Dari rumus tersebut terlihat,apabila tidak ada tekanan maka rumusnya menjadi :

PA = PO

Keterangan :

PA = Potensial air

PO = Potensial osmotik

PT = Potensial tekanan

C. Metode Praktikum

C.1 Jenis kegiatan: Observasi

C.2 Objek pengamatan: sel darah merah manusia

C.3 Bahan dan Alat:

a) Mikroskop cahayab) Kaca benda dengan cekungan dan gelas penutup (Cover Glass),

c) Pipet pasteurd) Garam fisiologis 3%, 1%, 0,9 %, 0,7 %, 0,5 %

e) Vaselin album,

f) Antikoagulan (Heparin atau Kalium Oksalat)g) Darah perifer (probandus)

C.4 Prosedur Percobaan:a) Mengambil darah perifer dari ujung jari manis sesuai SOP (standar operasional prosedur)

b) Meneteskan 1 tetes darah di atas cekungan kaca objek, kemudian menambahkan 1 tetes NaCl 0,7 %, mengamati di bawah mikroskop dengan hati-hati dan mengamati kapan eritrosit tampak mulai hemolisis.

c) Melakukan seperti cara1 untuk larutan NaCl 0,5% dan aquades, mencatat hasilnya, dan membahas

d) Umtuk mengetahui kecepatan terjadinya reaksi melakukan seperti di atas dengan menggunakan larutan NaCl lebih pekat daripada 0,7%. Mencatat hasilnya dan membuat pembahasan.

D. Hasil Percobaan:

Tabel 1. Hasil Pengamatan Pengaruh Tekanan Osmotik Terhadap Membran Eritrosit

NoKepekatan larutan NaClKelompok 1Kelompok 2Kelompok 3Kelompok 4Kelompok 5

Hemolisis/ krenasiHemolisis/ krenasiHemolisis/ krenasiHemolisis/ krenasiHemolisis/ krenasi

1.0,5 %

2.0,7 %

3.0,9 %

4.1,0 %

5.3,0 %

E. Analisa Data

F. PembahasanG. KesimpulanH. Daftar Pustaka

Campbell, Neil A, Jane B.Reece & Lawrence G. Mitchell. (2002). Biologi (ed 5-jilid 3 terjemahan). Jakarta: Erlangga.

Djukri dan Heru Nurcahyo. (2011). Petunjuk Praktikum Biologi Lanjut. Yogyakarta: Program Pascasarjana UNY.

Gabriel. (1996). Fisika Kedokteran. Jakarta: Buku Kedokteran EGC

13. lampiran

Hemolisis (pada kosentrasi 0,5%)

Hemolisis (pada kosentrasi 0,7%)

Krenasi (pada kosentrasi 1%)

Krenasi (pada kosentrasi 3%)

Petunjuk Praktikum Biologi Lanjut --- | 20