Pengaruh Konsentrasi Larutan Sukrosa Terhadap Perubahan Panjang Potongan Jaringan Tumbuhan Dan Penentuan Potensial Air Pada Jaringan Tumbuhan Kentang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang  

Osmosis didefinisikan sebagai pergerakan air dari potensial tinggi menuju ke potensial yang lebih rendah. Pergerakan ini berlangsung secara parsial melalui membran permeabel, yaitu membran sel. Membran sel melewatkan molekul-molekul kecil seperti air, tetapi tidak mengizinkan molekul besar lainnya untuk lewat. Molekul-molekul ini terus berdifusi sehingga mencapai titik keseimbangan, yang dapat diartikan bahwa molekul tersebut terdistribusi secara acak di dalam sel.

Osmosis juga dapat terjadi dari sitoplasma ke organel-organel bermembran. Osmosis dapat dicegah dengan menggunakan tekanan. Oleh karena itu, ahli fisiologi tanaman lebih suka menggunakan istilah potensial osmotik yakni tekanan yang diperlukan untuk mencegah osmosis, jika sel direndam dalam suatu larutan garam maka sel-selnya akan kehilangan rigiditas kekakuannyanya. Hal ini disebabkan potensial air dalam sel tersebut lebih tinggi dibanding dengan potensial air pada larutan garam sehingga air dari dalam sel akan keluar ke dalam larutan tersebut. Jika diamati dengan mikroskop maka vakuola sel-sel tersebut tidak tampak dan sitoplasma akan mengkerut dan membran sel akan terlepas dari dindingnya. Peristiwa lepasnya plasma sel dari dinding sel ini disebut plasmolisis. (Larasati, 2011)

Sel tumbuhan memiliki dinding sel yang kuat. Sewaktu sel-sel ini mengambil air dari lingkungan dengan osmosis, sel tersebut mulai mengembang. Pengembangan ini tidak membuat sel pecah, namun turgiditasnya menjadi meningkat. Turgiditas berarti kaku dan keras. Tekanan di dalam sel bertambah besar, sehingga air tidak dapat memasuki sel lagi. Tekanan hidrostatik berupa turgiditas ini bekerja berlawanan arah dengan osmosis, dan merupakan agen penyetimbang dari proses-proses selular yang dinamis.

Pada praktikum ini kita akan melakukan pengamatan terhadap potensial kimia air untuk mengetahui pergerakan kimia air dalam tumbuhan yang mengalami kelebihan ataupun kekurangan cairan. Kita akan mengamati pergerakan air yang terjadi pada kentang dan larutan sukrosa. Caranya yaitu dengan merendam potongan jaringan dalam suatu seri larutan yang diketahui konsentrasinya. Dari sini kita akan mengetahui apakah kentang yang memiliki Potensial air tinggi ataupun larutan suksrosa. Namun dalam percobaan ini kita juga harus memperhatikan faktor-faktor yang dapat menyebabkan penyimpangan hasil dari teori yang ada sebelumnya. Berdasarkan hal tersebut, maka praktikum Fisiologi Tumbuhan ini dilaksanakan.         

1.2 Rumusan Masalah

1.      Apa pengaruh konsentrasi larutan terhadap perubahan panjang potongan jaringan tumbuhan ?

2.      Konsentrasi larutan sukrosa yang tidak nenyebabkan perubahan panjang irisan jaringan umbi?

3.      Berapa nilai potensial air jaringan tumbuhan ?

1.3 Tujuan                                        

1.      Menjelaskan pengaruh konsentrasi larutan terhadap perubahan panjang potongan jaringan tumbuhan

2.      Mengidentifikasi konsentrasi larutan sukrosa yang tidak menyebabkan perubahan panjang irisan jaringan umbi

3.      Menghitung nilai potensial air jaringan tumbuhan

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

Sistem yang menggambarkan tingkah laku air dan pergerakan air dalam tanah dan tubuh tumbuhan didasarkan atas suatu hubungan energy potensial. Air mempunyai kapasitas untuk melakukan kerja, yaitu akan bergerak dari daerah dengan energy potensial tinggi ke daerah dengan energy potensial rendah. Energy potensial dalam sistem cairan dinyatakan dengan cara membandingkannya dengan energy potensial air murni. Karena air dalam tumbuhan dan tanah biasanya secara kimia tidak murni, disebabkan oleh adanya bahan terlarut dan secara fisik dibatasi oleh berbagai gaya, seperti gaya tarik-menarik yang berlawanan, gravitasi, dan tekanan, maka energy potensialnya lebih kecil dari pada energi potensial air murni (Gardner, 1991).

Potensial air adalah potensial kimia air dalam suatu system atau bagian system. Dinyatakan dalam satuan tekanan dan dibandingkan dengan potensial kimia air murni (juga dalam satuan tekanan) pada tekanan atmosfer dan pada suhu serta ketinggian yang sama potensial murni ditentukan sama dengan nol. Faktor-faktor penghasil gradient yaitu konsentrasi atau aktifitas, suhu, tekanan, efek larutan terhadap potensial kimia pelarut, matriks. Mengukur metode air dengan metode volume jaringan, metode chordate, metode tekanan uap (Salisbury dan ross, 1995)

Hubungan antar potensial air adalah dengan melibatkan peristiwa osmose karena osmose merupakan difusi air melintasi membran semipermeabel dari daerah dimana air lebih banyak ke daerah dengan air yang lebih sedikit . Osmosis sangat ditentukan oleh potensial kimia air atau potensial air , yang menggambarkan kemampuan molekul air untuk dapat melakukan difusi. Sejumlah besar volume air akan memiliki kelebihan energi bebas daripada volume yang sedikit, di bawah kondisi yang sama. Energi bebas zuatu zat per unit jumlah, terutama per berat gram molekul (energi bebas mol-1) disebut potensial kimia. Potensial kimia zat terlarut kurang lebih sebanding dengan konsentrasi zat terlarutnya. Zat terlarut yang berdifusi cenderung untuk bergerak dari daerah yang berpotensi kimia lebih tinggi menuju daerah yang berpotensial kimia lebih kecil (Ismail, 2006).

Struktur dinding sel dan membran sel berbeda. Membran memungkinkan molekul air melintas lebih cepat daripada unsur terlarut; dinding sel primer biasanya sangat permeable terhadap keduanya. Memang membran sel tumbuhan memungkinkan berlangsungnya osmosis, tapi dinding sel yang tegar itulah yang menimbulkan tekanan. Sel hewan tidak mempunyai dinding, sehingga bila timbul tekanan didalamnya, sel tersebut sering pecah, seperti yang terjadi saat sel darah merah dimasukkan dalam air. Sel yang turgid banyak berperan dalam menegakkan tumbuhan yang tidak berkayu (Salisbury, 1995).

Besar jumlah potensial air pada tumbuhan dipengaruhi oelah 4 macam komponen potensial, yaitu gravitasi, matriks, osmotic dan tekanan. Potensial gravitasi bergantung pada air didalam daerah gravitasi . potensial matriks bergantung pada kekuatan mengikat air saat penyerapan. Potensial osmotic bergantung pada hidrostatik atau tekanan angin dalam air.

a.       Air dalam tumbuhan

Air merupakan 85 – 95 % berat tumbuhan herba yang hidup di air. Dalam sel, air diperlukan sebagai pelarut unsur hara sehingga dapat digunakan untuk mengangkutnya; selain itu air diperlukan juga sebagai substrat atau reaktan untuk berbagai reaksi biokimia misalnya proses fotosintesis; dan air dapat menyebabkan terbentuknya enzim dalam tiga dimensi sehingga dapat digunakan untuk aktivitas katalisnya. Tanaman yang kekurangan air akan menjadi layu, dan apabila tidak diberikan air secepatnya akan terjadi layu permanen yang dapat menyebabkan kematian. Terdapat lima mekanisme utama yang menggerakkan air dari suatu tempat ke tempat lain, yaitu melalui proses: difusi, osmosis, tekanan kapiler, tekanan hidrostatik, dan gravitasi.

b.      Difusi

Difusi adalah pergerakan molekul atau ion dari dengan daerah konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah. Laju difusi antara lain tergantung pada suhu dan densitas (kepadatan) medium. Gas berdifusi lebih cepat dibandingkan dengan zat cair, sedangkan zat padat berdifusi lebih lambat dibandingkan dengan zat cair. Molekul berukuran besar lebih lambat pergerakannya dibanding dengan molekul yang lebih kecil. Pertukaran udara melalui stomata merupakan contoh dari proses difusi. Pada siang hari terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan O2 sehingga konsentrasi O2 meningkat. Peningkatan konsentrasi O2 ini akan menyebabkan difusi O2 dari daun ke udara luar melalui stomata. Sebaliknya konsentrasi CO2 di dalam jaringan menurun (karena digunakan untuk fotosintesis) sehingga CO2 dari udara luar masuk melalui stomata. Penguapan air melalui stomata (transpirasi) juga merupakan contoh proses difusi. Di alam, angin, dan aliran air menyebarkan molekul lebih cepat disbanding dengan proses difusi.

c. Osmosis

Osmosis adalah difusi melalui membran semipermeabel. Masuknya larutan ke dalam sel-sel endodermis merupakan contoh proses osmosis. Dalam tubuh organisme multiseluler, air bergera dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Selain air, molekul-molekul yang berukuran kecil seperti O2 dan CO2 juga mudah melewati membran sel. Molekul-molekul tersebut akan berdifusi dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Proses Osmosis akan berhenti jika konsentrasi zat di kedua sisi membran tersebut telah mencapai keseimbangan.
Osmosis juga dapat terjadi dari sitoplasma ke organel-organel bermembran. Osmosis dapat dicegah dengan menggunakan tekanan. Oleh karena itu, ahli fisiologi tanaman lebih suka menggunakan istilah potensial osmotik yakni tekanan yang diperlukan untuk mencegah osmosis. Jika anda merendam wortel ke dalam larutan garam 10 % maka sel-selnya akan kehilangan rigiditas (kekakuan)nya. Hal ini disebabkan potensial air dalam sel wortel tersebut lebih tinggi dibanding dengan potensial air pada larutan garam sehingga air dari dalam sel akan keluar ke dalam larutan tersebut. Jika diamati dengan mikroskop maka vakuola sel-sel wortel tersebut tidak tampak dan sitoplasma akan mengkerut dan membran sel akan terlepas dari dindingnya. Peristiwa lepasnya plasma sel dari dinding sel ini disebut plasmolisis.

d. Tekanan hidrostatik

Masuknya air ke dalam sel akan menyebabkan tekanan terhadap dinding sel sehingga dinding sel meregang. Hal ini akan menyebabkan timbulnya tekanan hidrostatik untuk melawan aliran air tersebut. Tekanan hidrostatik dalam sel disebut tekanan turgor. Tekanan turgor yang berkembang melawan dinding sebagai hasil masuknya air ke dalam vakuola sel disebut potensial tekanan. Tekanan turgor penting bagi sel karena dapat menyebabkan sel dan jaringan yang disusunnya menjadi kaku. Potensial air suatu sel tumbuhan secara esensial merupakan kombinasi potensial osmotic dengan potensial tekanannya. Jika dua sel yang bersebelahan mempunyai potensial air yang berbeda, maka air akan bergerak dari sel yang mempunyai potensial air tinggi menuju ke sel yang mempunyai potensial air rendah.

Metode plasmolisis dapat ditempuh dengan cara menentukan pada konsentrasi sukrosa berapakah yang mengakibatkan jumlah sel yang terplasmolisis mencapai 50%. Pada kondisi tersebut dianggap konsentrasinya sama dengan konsentrasi yang dimiliki oleh cairan sel. Jika konsentrasi larutan yang menyebabkan 50% sel terplasmolisis diketahui, maka tekanan osmosis sel dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

TO sel = 22,4 x M x T

              273

Dengan : TO = Tekanan Osmotik

M = Konsentrasi larutan yang menyebabkan 50% sel terplasmolisis

               T    = Temperatur mutlak (273 + t°C)

Jika tekanan sel bernilai positf, maka nilai potensial osmotic akan bernilai negative sehingga:

PO = - TO

(Tim Fisiologi Tumbuhan, 2012).

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian                           

Eksperimen karena dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek penelitian serta diadakan kontrol terhadap variabel tertentu. Untuk pengujian hipotesis tertentu; dimaksudkan untuk mengetahui hubungan hubungan sebab - akibat variabel penelitian; Konsep dan varaiabelnya harus jelas, pengukuran cermat. Tujuan penelitian ini untuk menyelidiki ada tidaknya hubungan sebab-akibat serta berapa besar hubungan sebab-akibat tersebut dengan cara memberikan perlakukan tertentu pada beberapa kelompok eksperimental dan menjediakan kontrol untuk perbandingan.

3.2 Variabel              

§  Variabel Manipulasi    : konsentrasi larutan sukrosa

§  Variabel Respon          : perubahan panjang jaringan tumbuhan

§  Variabel Kontrol         :  jenis kentang,

3.3 Alat dan Bahan                          

1.      Umbi kentang

2.      Larutan sukrosa 0M, 0,2M, 0,4M, 0,6 M, 0,8 dan 1M

3.      Gelas kimia 100 ml sebanyak 6 buah

4.      Gelas ukur 50ml, 1 buah

5.      Alat pengebor gabus

6.      Penggaris, pisau tajam, pinset, plastik dan karet gelang/tali

3.4 Cara Kerja                                  :

1.      Mengukur dan mengidentifikasi. Isilah gelas kimia ke-1 dengan larutan sukrosa 0M, gelas kimia ke-2 dengan larutan sukrosa 0,2M dan seterusnya sampai gelas kimia ke-6, masing-masing 25 ml. Beri label pada masing-masing gelas kimia tersebut.

2.      Mengerjakan praktikum. Pilih umbi kentang yang cukup besar dan baik, buatlah silinder umbi dengan alat pengebor gabus

3.      Masukkan potongan umbi tersebut ke dalam gelas kimia yang telah diisi dengan larutan sukrosa pada berbagai konsentrasi, masing-masing 4 potongan. Catat waktu pada saat memasukkan potongan umbi ke dalam gelas kimia. Bekerjalah dengan cepat untuk mengurangi penguapan, dan tutup rapat gelas kimia selama percobaan dilakukan

4.      Mengamati dan mengukur. Setelah 1,5 jam, keluarkan setiap potongan umbi tersebut dan ukur kembali panjangnya

5.      Menghitung. Hitung nilai rata-rata pertambahan panjang umbi untuk setiap konsentrasi larutan sukrosa.

3.5 Alur Kerja

 

                                                           

 

                       +                        +                        +                        +                        +

 

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil Pengamatan

Tabel. Pengaruh Konsentrasi Larutan Sukrosa Terhadap Pertambahan Panjang Jeringan Kentang

NO	KONSENTRASI (M)	PANJANG MULA-MULA (CM)	PANJANG AKHIR (CM)	SELISIH (∆P)	∑P
1	0	2	2	0
		2	2	0
		2	2	0	0
		2	2	0
2	0,2	2	2,01	0,01
		2	2,05	0,05
		2	2,05	0,05	0,04
		2	2,05	0,05
3	0,4	2	2,05	0,05	-
		2	1,9	-0,1
		2	1,9	-0,1	-0,06
		2	1,9	-0,1
4	0,6	2	1,9	-0,1
		2	1,9	-0,1
		2	1,9	-0,1	-0,12
		2	1,9	-0,1
5	0,8	2	1,9	-0,1
		2	1,9	-0,1
		2	1,9	-0,1	-0,10
		2	1,9	-0,1
6	1	2	2	0
		2	1,9	-0,1
		2	2	0	-0,05
		2	1,9	-0,1

Grafik Hubungan Antara Konsentrasi Larutan Sukrosa dengan Pertambahan Panjang Potongan Silinder Umbi Kentang

B. Analisis Data

Berdasarkan data yang telah diperoleh dapat dianalisa sebagai berikut:

-          Pada konsentrasi larutan sukrosa 0 M, rata-rata pertambahan panjang potongan silinder kentang sepanjang  0 cm.

-          Pada konsentrasi larutan sukrosa 0,2 M, rata-rata pertambahan panjang potongan silinder kentang sepanjang  0,04 cm.

-          Pada konsentrasi larutan sukrosa 0,4 M, rata-rata pertambahan panjang potongan silinder kentang sepanjang  -0,06 cm.

-          Pada konsentrasi larutan sukrosa 0,6 M, rata-rata pertambahan panjang potongan silinder kentang sepanjang  -0,12 cm.

-          Pada konsentrasi larutan sukrosa 0,8 M, rata-rata pertambahan panjang potongan silinder kentang sepanjang  -0,10 cm.

-          Pada konsentrasi larutan sukrosa 1 M, rata-rata pertambahan panjang potongan silinder kentang sepanjang  -0,05cm.

Analisis Grafik :

-          Pada konsentrasi larutan sukrosa 0 M sel wortel tidak mengalami pertambahan panjang.

C. Pembahasan

Setelah diketahui bahwa pada konsentrasi 0 M, sel kentang tidak mengalami pertambahan panjang.  maka dapat dihitung nilai potensial osmosis yang ada pada sel kentang

PO = - TO

 = - 22,4 x M x T

                              273

                                      = 22,4 x  0,15  x (273 +28°C)

                          273

           =  -3,70 atm

Nilai potensial air pada sel kentang :

PA = PO + PT

= PO + 0

= -3,70 atm

Osmosis didefinisikan sebagai pergerakan air dari potensial tinggi menuju ke potensial yang lebih rendah. Pergerakan ini berlangsung secara parsial melalui membran permeabel, yaitu membran sel. Membran sel melewatkan molekul-molekul kecil seperti air, tetapi tidak mengizinkan molekul besar lainnya untuk lewat. Molekul-molekul ini terus berdifusi sehingga mencapat titik keseimbangan, yang dapat diartikan bahwa molekul tersebut terdistribusi secara acak di dalam sel.

Sel tumbuhan memiliki dinding sel yang kuat. Sewaktu sel-sel ini mengambil air dari lingkungan dengan osmosis, sel tersebut mulai mengembang. Pengembangan ini tidak membuat sel pecah, namun turgiditasnya menjadi meningkat. Turgiditas berarti kaku dan keras. Tekanan di dalam sel bertambah besar, sehingga air tidak dapat memasuki sel lagi. Tekanan hidrostatik berupa turgiditas ini bekerja berlawanan arah dengan osmosis, dan merupakan agen penyetimbang dari proses-proses selular yang dinamis

Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan pengamatan tentang penetapan potensial air jaringan tumbuhan dengan metode panjang jaringan. Dipilihnya kentang dengan beberapa pertimbangan yaitu umbi kentang yang mudah diperoleh, mudah dibuat silinder batang dengan batang pengebor gabus, dan kentang merupakan bahan yang terdiri dari bahan yang homogen, yaitu , jaringan parenkim yang menyimpan cadangan makanan.

Dari kegiatan mengamati perubahan panjang balok kentang, diperoleh hasil bahwa sebagian balok kentang yang dimasukkan ke dalam air tidak mengalami pertambahan panjang. Pada grafik dapat dibaca bahwa panjang rata-rata kentang yang direndam pada konsentrasi 0 ataun pada air tidak mengalami pertambahan panjang atau tetap 2cm seperti panjang semula. Hal ini disebabkan karena air berosmosis ke dalam sel sel kentang terlarut berbagai zat organic, sehingga keeluruhan jaringan juga merupakan system larutan yang menyebabkan harga potensial airnya lebih kecil dibandingkan harga potensial air yang digunakan untuk merendam balok kentang tersebut.

Berbanding terbalik dengan keadaan balok kentang yang direndam di dalam ir, kentang di dalam larutan sukrosa antata 0,4 M-1 M mengalami penyusutan. Dari grafik dapat diketahui panjang rata-rata kentang semula 2 cm berubah menjadi 1,9 cm setelah dimasukkan ke dalam larutan sukrosa 0,4 dan ada yang mengalami penyususutan menjadi 1,8 pada konsentrasi larutan sukrosa 0,6 cm. Penyusutan terjadi karena molekul air di dalam sel kentang berosmosis ke dalam larutan sukrosa. Terjadi demikian karena harga potensial air sel kentang lebih tinggi dari harga potensial air larutan sukrosa. Karena air di dalam sel kentang berosmosis ke dalam larutan sukrosa, maka sel kentang itu sendiri mengalami penyusustan sehingga panjangnya berkurang.

D.  Diskusi

·         Mengapa perlu dicari nilai konsentrasi larutan sukrosa yang tidak menyebabkan pertambahan panjang potongan silinder umbi dalam menentukan nilai potensial?

ð  Dalam menentukan nilai potensial air perlu dicari nilai konsentrasi larutan sukrosa yang tidak menyebabkan pertambahan panjang potongan umbi kentang    karena dalam menentukan potensial air (PA) perlu diketahui potensial tekanan (PT) dan potensial osmotik (PO). Dalam hal ini diketahui bahwa PT = 0 karena tidak terjadi pertambahan panjang potongan kentang sehingga PA dapat diketaui sama dengan PO (PA = PO + PT → PA = PO + 0 →  PA = PO). Artinya berarti pada larutan sukrosa yang tidak menyebabkan pertambahan panjang mempunyai PO yang sama dengan PA yang dimiliki oleh potongan kentang sehingga panjang potongan kentang tetap seperti semula karena tidak terjadi keluar masuknya air dari sel ke larutan.

·         Mengapa nilai potensial air sel umbi yang tidak berubah panjangnya sama dengan nilai potensial osmosis larutan sukrosa yang tidak menyebabkan pertambahan panjang umbi tersebut?

ð  Karena PA = PO, maka PT = 0 sehingga tidak terjadi tekanan turgor yang membuat potensial air (PA) pada umbi ubi jalar sama dengan potensial osmotik (PO) yang dimiliki larutan sukrosa, sehingga tidak terjadi aliran keluar masuknya air ke dalam sel atau sebaliknya.

BAB V

PENUTUP

5.1 Simpulan

       Potensial air tumbuhan dipengaruhi oleh potensial osmotik, tekanan hidrostatik larutan, serta gravitasi. Pengurangan bobot kentang setelah perendaman menunjukkan bahwa air keluar dari sel. Pergerakan air ini dipicu oleh perbedaan potensial air, berupa perpindahan air dari konsentrasi atau potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Transpor air netto ini akan berhenti ketika kesetimbangan potensial air antara sel dengan larutan tercapai, yaitu berupa larutan isotonis.

5.2 Saran

Dari praktikum yang telah dilakukan praktikan menyarankan:

a.       Pahami teori yang berhubungan dengan kegiatan praktikum.

b.      Baca dan pahami petunjuk praktikum, agar tidak terjadi kesalahan dalam kegiatan praktikum.

c.       Lakukan kerja praktikum dengan professional dan tepat waktu.

DAFTAR PUSTAKA

Larasati, P. (2011, maret 11). Blogspot.com. Retrieved Februari 14, 2012, from Blogspot.com: http://puspa.larasati08.student.ipb.ac.id/2011/03/04/penetapan-potensial-air-jaringan-tumbuhan/

Gardner, Franklin P., R. Brent Pearce, dan Roger L. Mitchell. 1992.Fis iologi Tanaman Budidaya. Jakarta: UI Press.

Salisbury, Frank B. dan Clean W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: ITB.

Ismail. 2006. Fisiologi Tanaman. Makassar: Jurusan Biologi FMIPA UNM Makassar.

Rahayu, Yuni Sri, dkk. 2012. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan: Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Jurusan Biologi FMIPA Unesa.

LAMPIRAN

-          Penghitungan Potensial Air (PA)

Diketahui :

M = 0,15 M

T = 273ºC+ 28ºC

   = 301ºC

Ditanya : PA…….?

Jawab :

PA = PO + PT

PT = 0 sehingga PA = PO

PO = -TO

-TO = 22,4 x 0,15x 301

                   273

 TO = -3,70 atm

PA=PO

PO = -TO

Jadi, PA = -3,70 atm