DIFUSI & LARUTAN

Difusi merupakan suatu peristiwa akibat gerak termal. Gerak termal adalah energi kinetic intrinsic yang dimiliki molekul. Pada difusi dalam ketiadaan gaya-gaya lain, suatu substansi akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Setiap substansi akan berdifusi menuruni gradient konsentrasinya. Peristiwa difusi desebut transport pasif, karena sel tidak harus mengeluarkan energi. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mengarahkan difusi.
Larutan hipertonik adalah larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi. Sedangkan larutan dengan zat terlarut lebih rendah disebut hipotonik. Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama disebut isotonik. Difusi air melintasi membran permeable selektif merupakan suatu peristiwa osmosis. Air berdifusi melewati membran dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik.
Sebagian protein transport dapat memindahkan zat terlarut melawan gradient konsentrasinya melintasi membrane plasma dari satu sisi yang konsentrasi zat terlarutnya kurang ke sisi yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi. Proses ini memerlukan energy dan disebut transport aktif.
Kerja transport aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. ATP menyediakan energy untuk sebagian besar transport aktif. ATP mentransfer gugus fosfat terminalnya langsung ke protein transport. Hal ini menyebabkan protein mengubah konformasinya agar bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membran.

MEKANISME TRANSPOR ZAT MELALUI MEMBRAN

Dari penjelasan di depan Anda telah mengetahui bahwa sel merupakan penyusun jaringan tumbuhan dan hewan. Segala aktivitas terjadi dalam sel, sehingga fungsi jaringan pun dapat dilakukan dengan baik. Tentunya di sini ada hubungan antara sel satu dengan yang lain, terutama dalam hal transpor zat-zat untuk proses metabolisme tumbuhan. Zat-zat tersebut keluar masuk sel dengan melewati membran sel. Cara zat melewati membran sel melalui beberapa mekanisme berikut.

1. Transpor Pasif

Transpor pasif merupakan perpindahan zat yang tidak memerlukan energi. Perpindahan zat ini terjadi karena perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan. Transpor pasif melalui peristiwa difusi, osmosis, dan difusi terbantu.

a. Difusi

Proses ini merupakan perpindahan molekul larutan berkonsentrasi tinggi menuju larutan berkonsentrasi rendah tanpa melalui selaput membran. Gambar 1.14 

menunjukkan proses terjadinya difusi. Pada permulaan percobaan semula molekul glukosa ada di bagian A.

Setelah beberapa saat, proses difusi menyebabkan konsentrasi glukosa di A turun dan di B naik dengan kecepatan yang sama. Setelah 3 jam, konsentrasi pada kedua ruang tersebut sama dan keseimbangan akan tercapai. Difusi pada membran sel (selaput plasma) dapat terlihat pada Gambar 1.15!

Proses difusi sering terjadi pada tubuh kita. Tanpa kita sadari, tubuh kita selalu melakukan proses ini, yaitu pada saat kita menghirup udara. Ketika menghirup udara, di dalam tubuh akan terjadi pertukaran gas antarsel melalui proses difusi. Contoh lain proses difusi adalah saat kita membuat minuman sirup. Sirup yang kita larutkan dengan air akan bergerak dari larutan yang konsentrasinya tinggi ke larutan yang konsentrasinya rendah. Pada masing-masing zat, kecepatan difusi berbeda-beda. Untuk contoh kasus yang dijelaskan, yaitu antara sirup dan gas, maka kecepatan difusi sirup lebih besar pada gas. Berdasarkan hal itu coba Anda cari lagi contoh proses difusi lain yang pernah Anda ketahui!

b. Osmosis

Untuk memahami tentang osmosis, perhatikan Gambar 1.16! Gambar 1.16 menunjukkan proses osmosis. Air akan berpindah dari A menuju B melalui membran semi permeabel sehingga diperoleh hasil larutan isotonis, yaitu konsentrasi air sama untuk dua larutan antara A dan B, walaupun hasil akhirnya nanti volume antara A dan B berbeda. Setelah terjadi osmosis, maka gambar prosesnya menjadi seperti berikut.

Dari ilustrasi itu dapat disimpulkan bahwa osmosis adalah proses perpindahan air dari zat yang berkonsentrasi rendah (hipotonis) ke larutan yang berkonsentrasi tinggi (hipertonis) melalui membran semipermeabel, sehingga didapatkan larutan yang berkonsentrasi seimbang (isotonis). Peristiwa osmosis dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari antara lain pada penyerapan air melalui bulu-bulu akar, dan mengerutnya sel darah merah yang dimasukkan ke dalam larutan hipertonis.

c. Difusi Terbantu

Proses difusi terbantu difasilitasi oleh suatu protein. Difusi terbantu sangat tergantung pada suatu mekanisme transpor dari membran sel. Difusi terbantu dapat ditemui pada kehidupan sehari-hari, misalnya pada bakteri Escherichia coli yang diletakkan pada media laktosa. Membran sel bakteri tersebut bersifat impermeabel sehingga tidak dapat dilalui oleh laktosa. Setelah beberapa menit kemudian bakteri akan membentuk enzim dari dalam sel yang disebut permease, yang merupakan suatu protein sel. Enzim permease inilah yang akan membuatkan jalan bagi laktosa sehingga laktosa ini dapat masuk melalui membran sel.

2. Transpor Aktif

Transpor aktif merupakan transpor partikel-partikel melalui membran semipermeabel yang bergerak melawan gradien konsentrasi yang memerlukan energi dalam bentuk ATP. Transpor aktif berjalan dari larutan yang memiliki konsentrasi rendah ke larutan yang memiliki konsentrasi tinggi, sehingga dapat tercapai keseimbangan di dalam sel. Adanya muatan listrik di dalam dan luar sel dapat mempengaruhi proses ini, misalnya ion K+, Na+dan Cl+. Peristiwa transpor aktif dapat Anda lihat pada peristiwa masuknya glukosa ke dalam sel melewati membran plasma dengan menggunakan energi yang berasal dari ATP. Contoh lain terjadi pada darah di dalam tubuh kita, yaitu pengangkutan ion kalium (K) dan natrium (Na) yang terjadi antara sel darah merah dan cairan ekstrasel (plasma darah). Kadar ion kalium pada sitoplasma sel darah merah tiga puluh kali lebih besar daripada cairan plasma darah. Tetapi kadar ion natrium plasma darah sebelas kali lebih besar daripada di dalam sel darah merah. Adanya pengangkutan ion bertujuan agar dapat tercapai keseimbangan kadar ion di dalam sel. Mekanisme transpor ion ini dapat terlihat pada Gambar 1.17 berikut.

Peristiwa transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu endositosis dan eksositosis.

a. Endositosis

Endositosis merupakan peristiwa pembentukan kantong membran sel. Endositosis terjadi karena ada transfer larutan atau partikel ke dalam sel. Peristiwa endositosis dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut.

1) Pinositosis

Pinositosis merupakan peristiwa masuknya sejumlah kecil medium kultur dengan membentuk lekukan-lekukan membran sel. Peristiwa ini dapat terjadi bila konsentrasi protein dan ion tertentu pada medium sekeliling sel sesuai dengan konsentrasi di dalam sel. Proses pinositosis dapat diamati dengan mikroskop elektron. Sel-sel yang melakukan proses pinositosis ini antara lain sel darah putih, epitel usus, makrofag hati, dan lain-lain. Tahapan proses pinotosis adalah sebagai berikut.

Keterangan gambar:

1. Molekul-molekul medium kultur mendekati membran sitoplasma.

2. Molekul-molekul mulai melekat (menempel) pada plasma, hal ini terjadi karena adanya konsentrasi yang sesuai antara protein dan ion tertentu pada medium sekeliling sel dengan di dalam sel.

3. Mulai terbentuk invaginasi pada membran sitoplasma.

4. Invaginasi semakin ke dalam sitoplasma.

5. Terbentuk kantong dalam sitoplasma dan saluran pinositik.

6. Kantong mulai lepas dari membran plasma dan membentuk gelembunggelembung kantong.

7. Gelembung-gelembung kantong mulai mempersiapkan diri untuk melakukan fragmentasi.

8. Gelembung pecah menjadi gelembung yang lebih kecil.

2) Fagositosis

Fagositosis merupakan peristiwa yang sama seperti pada pinositosis tetapi terjadi pada benda padat yang ukurannya lebih besar. Fagositosis dapat diamati dengan mikroskop misalnya yang terjadi pada Amoeba.Keterangan gambar:

1. Sebuah sel Amoeba mendekati sel Paramaecium.

2. Amoeba membentuk kaki semu (pseudopodia) dan semakin mendekati Paramaecium.

3. Amoeba mengurung sel Paramaecium dengan kaki semu dan memasukkannya ke dalam vakuola makanan.

4. Lisosom pada Amoeba mulai bergabung (fusi) dengan vakuola makanan untuk mengeluarkan enzim pencernaan.

b. Eksositosis

Eksositosis adalah proses keluarnya suatu zat ke luar sel. Proses ini dapat Anda lihat pada proses kimia yang terjadi dalam tubuh kita, misalnya proses pengeluaran hormon tertentu. Semua proses sekresi dalam tubuh merupakan proses eksositosis. Sel-sel yang mengeluarkan protein akan berkumpul di dalam badan golgi. Kantong yang berisi protein akan bergerak ke arah permukaan sel untuk mengosongkan isinya.

Tahap-tahap fagositosis dapat terlihat pada Gambar 1.19!