Kita semua sudah memahami bahwa molekul-molekul itu ada selalu di dalam keadaan gerak, dan keadaan gerak itu disebabkan oleh sesuatu tenaga dinamik yang kita sebut energi kinetis. Energi ini sumber tenaga yang menyebabkan molekul-molekul saling menarik, akan tetapi pada ketika itu juga saling menolak. Difusi ialah penyebaran, disini penyebaran molekl-molekul suatu zat, penyebaran itu ditimbulkan oleh suatuu gaya yang identik dengan energi kinetis tersebut.
Baik gas, maupun zat cait dan zat padat, molekul-molekulnya ada kecenderungan untuk menyebar, mesra kesegala arah sampai dimana-mana terdapat suatu konsentrasi yang sama. Dari ketiga macam zat tersebut, maka gaslah yang paling mudah berdifusi.
Teranglah bahwa semua wujud zat semuanya menaruh sifat yang kita sebut “suka difusi”. Adapun gerakan penyebaran atau gerakan difusi itu bukan suatu gerakan secara besar-besaran, dimana kelompok-kelompok molekul bersama-sama bergerak kesuatu arah, gerakan ini lazimnya kita sebut konveksi.
Difusi
Difusi didefenisikan sebagai gerakan partikel dari tempat dengan potensial kimia lebih tinggi (hipertonik) ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah (hipotonik) karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis. Energi kinetic adalah energi yang dimiliki partikel dengan suhu di atas 0o K untuk melakukan gerakan.
Molekul-molekul gas seperti oksigen dan karbon dioksida selalu bergerak sepanjang waktu, demikian pula molekul-molekul cairan atau zat lain seperti gula yang terlarut dalam air. Sebagai akibat dari gerakan ini, molekul-molekul itu akan tersebar merata mengisi ruang yang ada. Proses ini disebut difusi. Berbagai ion dan molekul-molekul seperti glukosa, asam amino, asam lemak dan gliserol berdifusi lebih lambat. Molekul-molekul yang tidak bermuatan dan molekul lemak yang terlarut dapat bergerak melewati membran lebih cepat. Proses difusi gas, cairan atau zat-zat terlarut terjadi dari daerah kerapatan tinggi menuju daerah kerapatan rendah atau nol (mengandung sedikit molekul zat atau tidak ada), sehingga kerapatannya menjadi sama di mana – mana. Apakah peristiwa difusi akan terjadi atau tidak, tergantung apakah membran sel meluluskan meolekul melaluinya atau tidak. Hal ini sesuai dengan membran sel yang selektif permiabel. Molekul-molekul kecil seperti molekul H2O, CO2 dan O2 dapat dengan mudah dan cepat melalui membran, sehingga difusi cenderung untuk mempersamakan kerapatan atau konsentrasi molekul-molekul di dalam dan di luar sel sepanjang waktu. Misal pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 saat pernafasan, penyebaran setetes tinta dalam air.
Gerakan difusi terdiri atas gerakan molekul per molekul yang lintasannya putus-putus karena pelanggaran dengan molekul-molekul zat lain, akan tetapi akhirnya merupakan penyebaran yang homogen juga. . Difusi dibedakan menjadi difusi dipermudah dengan saluran protein dan difusi dipermudah dengan protein pembawa.
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 salauran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein ini disebut protein pembawa. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar, misalnya asam amino dan glukosa.
Karena difusi itu disebabkan oleh energi kinetis, maka mudahlah kita maklumi bahwa sumber gerakan molekul-molekul itu ada ditempat dimana banyak terdapat molekul-molekul, dengan kata lain ditempat yang konsentrasinya pekat. Dengan demikian, arah gerakan difusi niscayalah ketempat yang kekurangan molekul atau ketempat yang berkonsentrasi rendah. Keseimbangan dinamis : partikel tetap bergerak namun jumlah yang masuk seimbang dengan jumlah yang keluar, sehingga difusi berhenti.
Faktor yg mempengaruhi difusi:
1. Suhu, makin tinggi makin cepat
2. BM makin besar makin lambat
3. Kelarutan dalam medium, makin besar difusi
makin cepat
4. Beda potensial kimia, makin besar
beda difusi makin cepat
Osmosis
Osmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis. Contoh membran : membran plasma, membran vakuola, membran kloroplas.
Sifat membran solvent solut
permeabel + +
semi permeabel + -
selektif permeabel + +/-
impermeabel - -
+ = dapat lewat - = tidak
Perbedaan ketinggian di atas tentu saja akan menimbulkan adanya perbedaan tekanan. Tekanan inilah yang disebut sebagai tekanan osmosis yang besarnya dapat dirumuskan;
Dimana phi (?) untuk tekanan osmosis dalam atm, M adalah molaritas larutan, R adalah tetapan konstanta gas 0.08206 L • atm • mol-1 • K-1 , dan T adalah suhu dalam Kelvin.
Bagiamana apabila kaki pada tabung U yang berisi larutan di beri tekanan yang besarnya lebih besar dari tekanan osmosisnya?
Makah hal sebaliknya yang akan terjadi, yaitu molekul-molekul air dari larutan akan mengalir melalui membrane semipermiabel menuju kaki pipa U yang berisi air (sebelah kanan), peristiwa inilah yang disebut sebagai “reverse osmosis atau osmosis balik”, peristiwa osmosis balik banyak dimanfaatkan untuk pembuatan air minum dari air laut.
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 termasuk kasus khusus dari transpor pasif, dimana molekul air berdifusi melewati membran yang bersifat selektif permeabel. Dalam sistem osmosis, dikenal larutan hipertonik (larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi), larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan isotonik (dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama). Jika terdapat dua larutan yang tidak sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampai kedua larutan seimbang. Dalam proses osmosis, pada larutan hipertonik, sebagian besar molekul air terikat (tertarik) ke molekul gula (terlarut), sehingga hanya sedikit molekul air yang bebas dan bisa melewati membran. Sedangkan pada larutan hipotonik, memiliki lebih banyak molekul air yang bebas (tidak terikat oleh molekul terlarut), sehingga lebih banyak molekul air yang melewati membran. Oleh sebab itu, dalam osmosis aliran netto molekul air adalah dari larutan hipotonik ke hipertonik. Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapat dan kehilangan air yang sama. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik dengan lingkungannya. Jika sel terdapat pada larutan yang hipotonik, maka sel tersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel berada pada larutan hipertonik, maka sel banyak kehilangan molekul air, sehingga sel menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian. Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.
Faktor yang mempengaruhi osmosis
Ukuran molekul yang meresap: Molekul yang lebih kecil daripada garis pusat liang membran akan meresap dengan lebih mudah.
Keterlarutan lipid: Molekul yang mempunyai keterlarutan yang tinggi meresap lebih cepat daripada molekul yang kelarutan yang rendah seperti lipid. Jika kadar resapan bagi dua bahan yang sama ukuran molekul dibandingkan, bahan yang lebih larut dalam lipid akan meresap lebih cepat daripada bahan yang mempunyai kelarutan yang rendah.
Luas permukaan membran: Kadar resapan menjadi lebih cepat jika luas permukaan membran yang disediakan untuk resapan adalah lebih besar.
Ketebalan membran: Kadar resapan sesuatu molekul berbanding terbalik dengan jarak yang harus dilaluinya. Berbanding dengan satu membran yang tebal, kadar resapan melaui satu membran yang tipis adalah lebih cepat.
Suhu: Pergerakan molekul dipengaruhi oleh suhu. Kadar resapan akan menjadi lebih cepat pada suhu yang tinggi dibandingkan dengan suhu yang rendah.
Cas elektrik pada molekul: Pada umumnya, resapan molekul bercas (ion) adalah lebih perlahan dibanding dengan molekul yang tidak bercas walaupun ukuran molekunya sama. Sampai akhirnya pada kesetimbangan maka kedua kaki pada tabung U akan menunjukkan perbedaan ketinggian tertentu. (lihat gambar)
Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel. Osmosis pada sel tumbuhan di sebelah luar terdapat dinding sel dan di dalamnya terdapat protoplasma dan vakoula. Vakoula ini dilapisi oleh lapisan proplasma yang sifatnya semipermiabel. Cairan protoplasma sel tumbuhan ini umumnya merupakan cairan yang hipertonik dibandingkan dengan dengan cairan disekelilingnya. Sel tumbuhan mengambil air dari sekelilingnya secara osmosis, air masuk vakuola dan menekan protoplasma. Protoplasma menekan dinding sel. Osmosis dapat menjaga keseimbangan konsentrasi larutan di dalam dan di luar sel. Jika terlalu banyak air masuk ke dalam sel, sel akan menggembung, bahkan mungkin dapat pecah. Tekanan pada dinding sel tersebut dinamakan takanan turgor. Karena turgor dinding sel sedikit mengembang. Waktu dinding sel mengembang secara secara maksimum dikatakan sel mempunyai turgor penuh atau turgid penuh. Keadaan menjadi sebaliknya jika sel diletakkan dalam suatu larutan yang yang bersifat hipertonik, maka air akan keluar dari sel. Bila air sel banyak keluar, maka isi sel terlepas dari dinding sel. Peristiwa telepasnya protoplasma dari dinding sel disebut plasmolisis.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar