APLIKASI TEKANAN OSMOSIS DALAM
KEHIDUPAN SEHARI-HARI
1. 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 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.
2.
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.
3.
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.
Selain itu aplikasi tekanan osmosis dalam bidang kesehatan adalah pada
proses cuci darah. Terapi
menggunakan metode dialisis, yaitu proses perpindahan molekul kecil-kecil
seperti urea melalui membran semipermeabel dan masuk ke cairan lain, kemudian
dibuang. Membran tidak dapat ditembus oleh molekul besar seperti protein
sehingga akan tetap berada di dalam darah.
4.
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.
5.
Aplikasi tekanan
osmosis dalam desalinasi air laut
Osmosis balik adalah perembesan pelarut dari larutan ke pelarut, atau
dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer. Osmosis balik
terjadi jika kepada larutan diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan
osmotiknya.
Osmosis balik digunakan untuk membuat air murni dari air laut. Dengan memberi
tekanan pada permukaan air laut yang lebih besar daripada tekanan osmotiknya,
air dipaksa untuk merembes dari air asin ke dalam air murni melalui selaput
yang permeabel untuk air tetapi tidak untuk ion-ion dalam air laut. Tanpa
tekanan yang cukup besar, air secara spontan akan merembes dari air murni ke
dalam air asin.
Penggunaan lain dari osmosis balik yaitu untuk memisahkan zat-zat beracun dalam
air limbah sebelum dilepas ke lingkungan bebas.
Waktu : Kamis, 30 Agustus 2012 pukul
18.30