OSMOSIS: PROSES, JENIS, PERBEDAAN DENGAN DIFUSI DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The osmosis adalah air fenomena perpindahan pasif melalui membran. Ini bisa menjadi membran sel, epitel atau membran buatan. Air bergerak dari wilayah dengan tekanan osmotik rendah (atau di mana air lebih melimpah) ke wilayah dengan tekanan osmotik yang lebih tinggi (atau di mana air kurang melimpah).

Proses ini memiliki relevansi biologis dan mengatur serangkaian proses fisiologis, baik pada hewan maupun tumbuhan.

Sumber: OpenStax

Peneliti pertama yang melaporkan fenomena osmotik adalah Abbé Jean Antoine Nollet. Pada 1748, Nollet bekerja dengan membran sel hewan dan memperhatikan bahwa ketika air murni ditempatkan di satu sisi membran dan larutan dengan elektrolit encer di sisi lain, air pindah ke wilayah tersebut dengan zat terlarut.

Dengan demikian, aliran air yang mendukung gradien konsentrasinya dijelaskan dan itu disebut osmosis. Istilah ini berasal dari akar kata Yunani osmos, yang artinya mendorong.

Pada tahun 1877, Wilhelm Pfeller membuat studi pertama tentang tekanan osmotik. Rancangan eksperimentalnya melibatkan penggunaan "membran" tembaga ferosianida pada permukaan mangkuk tanah liat berpori, yang menghasilkan membran yang memungkinkan lewatnya molekul air.

Membran buatan Pfeller cukup kuat untuk menahan tekanan osmotik yang signifikan dan tidak roboh. Peneliti dapat menyimpulkan bahwa tekanan osmotik sebanding dengan konsentrasi zat terlarut.

Proses

Pergerakan air melalui membran dari area dengan konsentrasi rendah ke area dengan konsentrasi tinggi disebut osmosis. Proses ini terjadi mulai dari daerah dengan tekanan osmotik terendah hingga tekanan osmotik tertinggi.

Pada awalnya, pernyataan ini bisa membingungkan - dan bahkan kontradiktif. Kami terbiasa dengan gerakan pasif "tinggi ke rendah". Misalnya, panas bisa dari suhu tinggi ke rendah, glukosa berdifusi dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke daerah yang kurang terkonsentrasi, dan seterusnya.

Seperti yang telah kami sebutkan, air yang mengalami fenomena osmosis berpindah dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Ini terjadi karena air lebih melimpah per satuan volume di mana zat terlarut lebih sedikit.

Artinya, selama osmosis, air bergerak di mana ia (air) lebih melimpah ke tempat yang kurang melimpah. Oleh karena itu, fenomena tersebut harus dipahami dari sudut pandang air.

Penting untuk diingat bahwa osmosis mengatur pergerakan air melalui membran dan tidak mempengaruhi pergerakan zat terlarut secara langsung. Ketika zat terlarut berdifusi, mereka melakukannya dengan mengikuti gradien konsentrasi kimianya sendiri. Hanya air yang mengikuti gradien konsentrasi tekanan osmotik.

Tekanan osmotik

Tekanan?

Salah satu aspek yang paling membingungkan dalam memahami proses osmosis adalah penggunaan tekanan kata. Untuk menghindari kebingungan, penting untuk menjelaskan bahwa larutan itu sendiri tidak memberikan tekanan hidrostatik karena tekanan osmotiknya.

Misalnya, larutan glukosa 1 M memiliki tekanan osmotik 22 atm. Namun, larutan tersebut tidak "meledakkan" botol kaca dan dapat disimpan dengan cara yang sama seperti air murni karena larutan yang terisolasi tidak diterjemahkan menjadi tekanan hidrostatis.

Istilah tekanan digunakan hanya karena kecelakaan sejarah, karena ilmuwan pertama yang mempelajari fenomena ini adalah fisika dan kimia.

Jadi, jika dua larutan yang berbeda tekanan osmotiknya dipisahkan oleh sebuah membran, tekanan hidrostatis akan tercipta.

Tekanan osmotik dan hidrostatik

Proses osmosis mengarah pada pembentukan tekanan hidrostatik. Perbedaan tekanan menyebabkan peningkatan kadar larutan yang lebih pekat, karena air berdifusi ke dalamnya. Kenaikan permukaan air berlanjut hingga laju netto pergerakan air sama dengan nol.

Aliran bersih dicapai ketika tekanan hidrostatik di kompartemen II cukup untuk memaksa molekul air kembali ke perilaku I, pada kecepatan yang sama dengan osmosis yang menyebabkan molekul berpindah dari kompartemen I ke II.

Tekanan air yang menyebabkan partikel mundur (dari kompartemen I ke II) disebut tekanan osmotik larutan di kompartemen II.

Bagaimana aliran air dalam sel dikendalikan?

Berkat fenomena osmotik, air dapat bergerak secara pasif melalui membran sel. Secara historis, hewan diketahui tidak memiliki sistem transportasi air yang aktif untuk mengontrol aliran zat ini.

Namun, sistem transpor zat terlarut aktif dapat mengubah arah pergerakan air ke arah yang menguntungkan. Dengan cara ini, transpor zat terlarut aktif adalah salah satu cara hewan menggunakan energi metaboliknya untuk mengontrol arah transpor air.

Hitungan

Ada rumus matematika yang memungkinkan pengukuran kecepatan air melintasi membran secara osmosis. Persamaan untuk menghitungnya adalah sebagai berikut:

Laju transpor osmotik air = K (Π ₁ –Π ₂ / X). Di mana Π ₁ dan Π ₂ adalah tekanan osmotik larutan di kedua sisi membran dan X adalah jarak yang memisahkannya.

Hubungan (Π ₁ –Π ₂ / X) dikenal sebagai gradien tekanan osmotik atau gradien osmotik.

Suku terakhir dalam persamaan adalah K adalah koefisien proporsionalitas yang bergantung pada suhu dan permeabilitas membran.

Beda dengan difusi

Apa itu penyiaran?

Difusi terjadi oleh pergerakan termal acak dari molekul terlarut atau tersuspensi, yang menyebabkan dispersinya dari daerah konsentrasi tinggi ke terendah. Laju difusi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Fick.

Ini adalah proses eksergonik karena peningkatan entropi yang diwakili oleh distribusi acak molekul.

Jika zatnya adalah elektrolitik, perbedaan total muatan antara dua kompartemen harus diperhitungkan - selain konsentrasinya.

Osmosis adalah kasus difusi tertentu

Difusi dan osmosis bukanlah istilah yang berlawanan, apalagi konsep yang saling eksklusif.

Molekul air memiliki kemampuan untuk bergerak cepat melalui membran sel. Seperti yang kami jelaskan, mereka berdifusi dari daerah konsentrasi zat terlarut rendah ke konsentrasi tinggi dalam proses yang disebut osmosis.

Tampaknya aneh bagi kita untuk berbicara tentang "konsentrasi air", tetapi zat ini berperilaku seperti zat lainnya. Artinya, ia berdifusi untuk mendukung gradien konsentrasinya.

Namun, beberapa penulis menggunakan istilah "difusi air" sebagai sinonim untuk osmosis. Menerapkannya secara harfiah ke sistem biologis bisa salah, karena telah ditunjukkan bahwa laju osmosis melalui membran biologis lebih tinggi daripada yang diharapkan oleh proses difusi sederhana.

Dalam beberapa sistem biologis, air melewati difusi sederhana melalui membran sel. Namun, beberapa sel memiliki saluran khusus untuk aliran air. Yang terpenting disebut aquaporin, yang meningkatkan kecepatan aliran air melalui membran.

Contoh

Dalam sistem biologis, pergerakan air melalui membran sel sangat penting untuk memahami lusinan proses fisiologis. Beberapa contohnya adalah:

Pertukaran osmotik pada ikan air tawar

Contoh menarik dari peran osmosis pada hewan adalah pertukaran air yang terjadi pada ikan yang hidup di perairan tawar.

Hewan yang mendiami badan air tawar selalu mendapat asupan air dari sungai atau kolam tempat mereka tinggal ke dalam tubuhnya, karena konsentrasi plasma darah dan cairan tubuh lainnya memiliki konsentrasi yang jauh lebih tinggi daripada konsentrasi air. .

Jenis ikan Carassius auratus hidup di lingkungan air tawar. Seseorang yang memiliki massa 100 gram dapat memperoleh sekitar 30 gram air per hari berkat pergerakan air di dalam tubuhnya. Ikan memiliki sistem - sangat mahal - untuk terus membuang kelebihan air.

Reabsorpsi cairan

Dalam sistem gastrointestinal hewan, fenomena osmosis harus terjadi agar berfungsi dengan baik. Saluran pencernaan mengeluarkan sejumlah besar cairan (dalam urutan liter) yang harus diserap kembali secara osmosis oleh sel-sel yang melapisi usus.

Jika sistem ini tidak berfungsi dengan baik, kejadian diare yang parah dapat terjadi. Malfungsi yang berkepanjangan dapat menyebabkan dehidrasi pada pasien.

Turgor pada tumbuhan

Volume air di dalam sel bergantung pada konsentrasi lingkungan internal dan eksternal, dan alirannya diatur oleh fenomena difusi dan osmosis.

Jika sel hewan (seperti eritrosit) ditempatkan di media yang mendorong masuknya air, sel tersebut bisa pecah. Sebaliknya, sel tumbuhan memiliki dinding yang melindunginya dari tekanan osmotik.

Faktanya, tanaman non-kayu memanfaatkan tekanan yang dihasilkan oleh masuknya air secara pasif. Tekanan ini membantu menjaga organ tumbuhan yang berbeda, seperti daun, segar. Begitu air mulai mengalir keluar dari sel, sel kehilangan turgiditas dan layu.

Referensi

1. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Sel: pendekatan molekuler. Pers ASM.
2. Eckert, R., Randall, R., & Augustine, G. (1988). Fisiologi hewan: mekanisme dan adaptasi. WH Freeman & Co.
3. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M., & Anderson, M. (2004). Fisiologi Hewan. Sinauer Associates.
4. Karp, G. (2009). Biologi sel dan molekuler: konsep dan eksperimen. John Wiley & Sons.
5. Pollard, TD, Earnshaw, WC, Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. (2016). E-Book Biologi Sel. Ilmu Kesehatan Elsevier.
6. Schmidt-Nielsen, K. (1997). Fisiologi hewan: adaptasi dan lingkungan. Cambridge University Press.