LAPORAN PRAKTIKUM

DASAR-DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN

PENGUKURAN POTENSIAL AIR JARINGAN TUMBUHAN

Oleh :

Nama : Ekal Kurniawan

NIM : A. 1411129

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS DJUANDA

BOGOR

2016

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Potensial kimia adalah energi bebas per mol substansi di dalam suatu system

kimia. Oleh karena itu, potensial kimia suatu senyawa di bawah kondisi tekanan

dan temperature konstan tergantung kepada jumlah mol substansi yang ada.

Dalam hal hubungan air dan tanaman, potensial kimia dan air sering dinyatakan

dengan istilah “potensial air”. Selanjutnya, bila potensial kimia dapat dinyatakan

sebagai ukuran energi dari suatu substansi yang akan bereaksi atau bergerak.

Dengan kata lain, potensial air merupakan tingkat kemampuan molekul-molekul

air untuk molekul difusi.

Potensial air murni adalah nol (0), adanya beberapa substansi yang terlarut di

dalam air tersebut akan menurunkan potensial airnya, sehingga potensial air dari

suatu larutan adalah kurang dari nol. Definisi ini hanya berlaku pada tekanan

atmosfir. Apabila tekanan di sekitar system ditingkatkan atau diturunkan, maka

secara otomatis potensial air akan naik atau turun sesuai dengan perubahan

tekanan tersebut. Di dalam suatu sel, potensial air memiliki dua komponen, yaitu

potensial tekanan dan potensial osmosis. Potensial tekanan dapat menambah atau

mengurangi potensial air, sedangkan potensial osmosis menunjukkan status

larutan di dalam sel tersebut. Dengan memasukkan suatu jaringan tersebut ke

dalam seri larutan yang telah diketahui potensial airnya, maka potensial air

jaringan tumbuhan tersebut dapat diketahui.

Potensial air merupakan alat diagnosis yang memungkinkan penentuan secara

tepat keadaan status air dalam sel atau jaringan tumbuhan. Semakin rendah

potensial dari suatu sel atau jaringan tumbuhan, maka semakin besar kemampuan

tanaman untuk menyerap air dari dalam tanah. Sebaliknya, semakin tinggi

potensial air, semakin besar kemampuan jaringan untuk memberikan air kepada

sel yang mempunyai kandungan air lebih rendah.

Sel tumbuhan memerlukan oksigen dan karbondioksida. Bagian-bagian

penyusun zat yang ukurannya sangat kecil disebut partikel. Partikel tersebut

meyebar merata ke segala arah. Zat-zat bergerak dari tempat yang mempunyai

konsentrasi lebih tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Proses

perpindahan zat seperti tersebut dinamakan difusi. Konsentrasi suatu zat adalah

ukuran yang menunjukkan jumlah suatu zat dalam volume tertentu. Difusi partikel

zat itu akan berhenti jika konsetrasi zat di kedua tempat tersebut sudah sama.

Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel

terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan

isotonic, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapatkan dan

kehilangan air yang sama. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut

(Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonic 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 hipotonik atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan

keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.

Pada praktikum ini kita akan melakukan pengamatan terhadap potensi kimia

air untuk mengetahui pergerakan kimia air dalam tumbuhan yang mengalami

kelebihan air ataupun kekurangan cairan. Huruf yunani psi (Ψ), digunakan untuk

menyatakan potensial air dari suatu system, apakah system itu berupa sampel

tanah tempat tumbuhan atau berupa suatu larutan. Potensial air dinyatakan dalam

bar. Pada umumnya nilai potensial air dalam tumbuhan mempunyai nilai yang

lebih kecil dari 0 bar.

1.2 Tujuan

Tujuan praktikum ini adalah untuk menentukan nilai potensial air jaringan

umbi kentang.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Potensial Air

Air merupakan 85-98% 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 kimia misalnya 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 (Syarif, 2009).

Potensial kimia adalah energy bebas per mol substansi di dalam suatu

system kimia. Oleh karena itu, potensial kimia suatu senyawa di bawah kondisi

tekanan dan temperature konstan tergantung kepada jumlah mol substansi tekanan

dan temperature yang ada. Dalam hal hubungan air dan tanaman, potensial kimia

air sering dinyatakan dengan istilah “potensial air”. Selanjutnya, bila potensial

kimia dapat dinyatakan sebagai ukuran energy dari suatu substansi yang akan

bereaksi atau bergerak, maka potensial air merupakan ukuran dari energy yang

tersedia di dalam air untuk bereaksi atau bergerak. Dengan kata lain, potensial air

merupakan tingkat kemampuan molekul-molekul air untuk molekul difusi

(Anonim, 2010).

Salah satu ciri yang membedakan antara sel hewan dan sel tumbuhan

adalah adanya dinding sel. Dinding sel terdiri atas dinding primer dan dinding

sekunder, antara dinding primer dari suatu sel dengan dinding primer dari sel

tetangganya terdapat lamella tengah. Lamella tengah merupakan perekat yang

mengikat sel secara bersama-sama untuk membentuk jaringan (Adnan, 2008).

Potensial air murni adalah nol (0), adanya beberapa substansi yang terlarut

di dalam air tersebut akan menurunkan potensial airnya, sehingga potensial air

dari suatu larutan adalah kurang dari nol. Definisi ini hanya berlaku pada tekanan

atmosfir. Apabila tekanan di sekitar system ditingkatkan atau diturunkan, maka

secara otomatis potensial air akan naik atau turun sesuai dengan perubahan

tekanan tersebut (Anonim, 2011).

Hubungan antar potensial air adalah dengan melakukan peristiwa osmosis

karena osmosis merupakan peristiwa difusi dimana antara dua tempat tersedianya

difusi dipisahkan oleh membrane atau selaput. Maka dapat diartikan bahwa

dinding sel atau membrane protoplasma adalah membrane pembatas antara zat

yang berdifusi karena pada umumnya sel tumbuh-tumbuhan tinggi mempunyai

dinding sel maka sebagian besar proses fitokimia dalam tumbuh-tumbuhan adalah

merupakan proses osmosis (Heddy, 1987).

Pada fisiologi tanaman hal biasa untuk menunjukkan energy bebas yang

dikandung di dalam air adalah dalam bentuk potensial air (Ψ). Definisi dari

potensial air adalah energy per unit volume air, potensial air berbanding lurus

dengan suhunya (Filter, A.h., 1981).

Potensial osmotic merupakan potensial kimia yang disebabkan adanya

materi yang terlarut. Potensial osmotic selalu memiliki nilai negative, hal ini

disebabkan karena cenderung bergerak menyeberangi membrane semi permeable

dari air murni menuju air yang mengandung zat terlarut (Lambers, dkk, 1998).

Besar jumlah potensial air pada tumbuhan dipengaruhi oleh 4 macam

komponen potensial, yaitu gravitasi, matriks, osmotic, dan tekanan. Potensial

gravitasi bergantung pada air di dalam daerah gravitasi, potensial matriks

bergantung pada kekuatan mengikat air saat penyerapan. Potensial osmotic

bergantung pada hidrostatik atau tekanan angina dalam air (Deragon, 2005).

Potensial air merupakan ukuran dari energy bebas air yang dipengaruhi

oleh zat terlarut, tekananm dan partikel matriks. Kontribusi dari potensial air oleh

solute terlarut disebut dengan potensial osmotic, yang selalu bernilai negative. Di

lain pihak, zat terlarut menurunkan potensial air. Potensial tekanan air dapat

bernilai positif, negative, bahkan nol. Tetapi secara umum nilai potensial tekanan

ini berarti bernilai positif, karena setiap sel tumbuhan memiliki tekanan turgor.

(Heddy, S, 1982).

Terkait dengan kemampuan air untuk berasosiasi dengan partikel koloid,

maka muncullah istilah potensial matriks. Potensial matriks bernilai cukup kecil

sehingga seringkali diabaikan. Namun potensial matriks sangatlah penting ketika

membahas mengenai hubungannya dengan air tanah (Lambers, dan T.E. Pons,

1998).

Potensial osmotic merupakan potensial kimia yang disebabkan adanya

materi yang terlarut. Besar jumlah potensial air pada tumbuhan dipengaruhi oleh

empat macam komponen potensial, yaitu gravitasi, matriks, osmotic, dan tekanan

(Filter, 1989).

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 dapat menggerakkan air dari suatu tempat

ke tempat lain melalui proses:

a. Difusi adalah pergerakan molekul dari konsentrasi tinggi ke

konsentrasi rendah. Laju difusi antara lain tergantung pada suhu

dan densitas medium. Gas berdifusi lebih cepat daripada air.

b. Osmosis adalah difusi melalui membrane semi permeable.

Masuknya larutan ke dalam sel-sel endodermis merupakan contoh

proses osmosis. Dalam tubuh organisme multiseluler, air bergerak

dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Osmosis juga dapat

terjadi dari sitoplasma ke organel-organel bermembran.

c. Tekanan kapiler, apabila pipa kapiler dicelupkan ke dalam bak

yang berisi air, maka permukaan air di dalam pipa kapiler akan

naik sampai terjadi keseimbangan antara tegangan yang menarik

air tersebut dengan beratnya.

d. Tekanan hidrostatik, masuknya air ke dalam sel akan menyebabkan

tekanan terhadap dinding sel sehingga dinding sel menegang. Hal

ini akan menyebabkan timbulnya tekanan hidrostatik untuk

melawan aliran tersebut.

e. Gravitasi, air juga bergerak untuk merespon gaya gravitasi bumi,

sehingga perlu tekanan untuk menarik ke atas. Pada tumbuhan

herba, pengaruh gravitasi dapat diabaikan karena perbedaan

tinggian pada bagian tanaman tersebut relative kecil. Pada

tumbuhan yang tinggi, pengaruh gravitasi sangat nyata. Untuk

menggerakkan air ke atas pada pohon yang tingginya 100 meter

diperlukan tekanan sekitar 20 atm (Anonim, 2009).

Pada potensial kimia, energy bebas per mol substansi di dalam suatu system

kimia. Oleh karena itu potensi kimia suatu senyawa di bawah kondisi tekanan dan

temperature konstan tergantung kepada jumlah mol substansi yang ada (Lakitan,

1996).

Turunan-turunan potensial air dari prinsip termodinamika dapat dijumpai

dalam slatyer, akan tetapi untuk saat ini cukup mendefinisikan potensial air

sebagai energy bebas per unit volume (Salisbury dan Ross, 1995).

2.2 Perhitungan Potensial Air Jaringan

Potensial air sel tau jaringan ditentukan oleh 3 faktor, yaitu potensial matriks,

potensial solut dan potensial tekanan. Hubungan tersebut dapat digambarkan

dengan persamaan :

Yw = Ym + Ys + Yp, dimana :

Yw : Potensial air dalam sel atau jaringan tumbuhan.

Ym : Potensial matriks, menunjukan ikatan molekul air dengan protoplasma

dan dinding sel.

Ys : Potensial solut, berhubungan dengan zat terlarut yang kebanyakan

terdapat dalam vakuola.

Yp : Potensial tekanan, karena adanya tkanan hidrostatis antara iai sel dan

dinding sel.

Nilai potensial matriks dangat berarti dalam sel yang tidak bervakuola dan

dalam beberapa jaringan yang mengalami dehidrasi. Misalnya biji yang kering

udara tau jaringan tumbuhan asli daerah kering atau padang pasir.

Pada umumnya dalam tumbuhan herba atau jaringan dewasa terdiri dasi

sel yang bervakuola, potensial matriks tersebut dapat diabaikan. Oleh karena itu

persamaan diatas dapat disederhankan menjadi :

Yw = Ys + Yp

Dalam percobaan dicari larutan sukrosa yang tidak mengakibatkan

perubahan berat pada jaringan, artinya potensial larutan tersebut sama dengan

potensial air jaringan umbi kentang, potensial air larutan adalah sama dengan

potensial osmotiknya. Maka persamaannya menjadi :

Yw = Ys

Unutng menghitung potensial osmotik larutan digunakan persamaan :

Ys = , dimana

M = Konsentrasi larutan yang tidak mengakibatkan penambatan atau

pengurangan berat isidan kentang.

T = Temperatur absolut, (0o C = 273

o).

BAB III

BAHAN DAN METODE

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan tentang Pengukuran Potensial

Air Jaringan Tumbuhan dilaksanakan di Laboratorium Biologi Tumbuhan,

Fakultas Pertanian, Universitas Djuanda Bogor.

3.2 Alat dan Bahan

Adapun bahan dan alat yang dibutuhkan dalam praktikum kali ini adalah

umbi kentang, bor sumbat botol, pisau silet, tabung reaksi, kertas saring atau

kertas stensil, timbangan, penggaris, dan larutan sukrosa dengan berbagai

konsentrasi seperti 0,00 M; 0,10 M; 0,15 M; 0,20 M; 0,25 M; 0,30 M; 0,35 M;

0,40 M; 0,45 M; 0,50 M; 0,55 M; dan 0,60 M.

3.3 Cara Kerja

1. Siapkan 12 buah tabung reaksi yang masing – masing berisi 50 ml

larutan sukrosa : 0,00 M; 0,10 M; 0,15 M; 0,20 M; 0,25 M; 0,30 M; 0,35

M; 0,40 M; 0,45 M; 0,50 M; 0,55 M; dan 0,60 M.

2. Buat 12 buah selinder umbi kentang dengan bor sumbat botol (diameter

1 cm) pada sebuah umbi kentang yang sudah dikuliti Pembuat silinder

hendaknya seragam dengan diameter 1 cm dan panjang 4 cm.

3. Potonglah satu silinder kentang menjadi irisan tipis kira-kira 1-2 mm,

dengan menggunakan pisau silet.

4. Bilasi irisan kentang tersebut dengan air destilata secara cepat, keringkan

dengan kertas handuk dan timbang. Selanjutnya masukan kedalam

larutan sukrosa yang telah disiapkan. Ulangi untuk tiap tabung lainya.

5. Setelah 2 jam perendaman didalam tabung, angkatlah irisan itu, lalu

keringkan dengan kertas handuk dan timbanglah kembali. Ulangi untuk

setiap tabung lainnya.

6. Cari larutan sukrosa yang tidak mengakibatkan perubahan berat pada

umbi kentang.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

No Konsentrasi Larutan Berat Awal Berat Akhir

1 0,10 8,1 8,2

2 0,15 5,7 5,5

3 0,20 6,7 5,7

4 0,25 2,9 2,0

5 0,30 3,5 2,2

6 0,35 3,6 2,2

7 0,40 3,5 1,8

8 0,45 3,8 2,2

9 0,50 3,7 2,4

10 0,55 2,8 1,7

11 0,60 4,9 2,8

Tabel 1. Hasil pengukuran potensial air tumbuhan.

A. Perubahan Berat

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

B. Potensial Osmotik Sukrosa

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

4.2 Pembahasan

Pada praktikum kali ini, kita menggunakan objek kentang yang akan

dilihat potensial air jaringan hidupnya untuk mengetahui pergerakan kimia air.

Pergerakan air dan larutan sukrosa yang terjadi pada kentang dapat dijadikan

sebagai acuan untuk mengetahui apakah kentang mempunyai daya serap yang

tinggi terhadap air atau larutan sukrosa.

Berdasarkan table di atas maka kita melihat adanya konsentrasi sukrosa

yang bervariasi, maka bervariasi pula % Δ bobot ubi jalar, dimana ada yang

bernilai positif ataupun negative. Nilai positif diperoleh dari berat akhir umbi

kentang yang lebih besar dibandingkan dengan berat awal umbi kentang. Potensial

osmotic larutan bernilai negatif, karena air pelarut dalam larutan itu melakukan

kerja kurang dari air murni. Kalau tekanan pada larutan meningkat, kemampuan

larutan untuk melakukan kerja, jadi potensial air larutan juga meningkat.

Potensial osmotic larutan bernilai positif, karena air pelarut dalam

larutan kentang maupun ubi jalar melakukan kerja lebih dari air murni. Jika

tekanan pada larutan meningkat, maka kemampuan larutan untuk melakukan kerja

juga meningkat sehingga bobot berat kentang meningkat. Pada percobaan

menggunakan larutan sukrosa pada kentang, larutan sukrosa dengan konsentrasi 0

sampai 0,10, % Δ bobotnya bernilai positif, sebaliknya konsentrasi sukrosa 0,15-

0,60 bernilai negative. Nilai positif pada konsentrasi 0,0 N sampai 0,10 N dan

nilai positif pada ke semua konsentrasi yang terdapat pada berat kentang setelah

direndam lebih besar dibandingkan dengan sebelum direndam. Akibatnya terjadi

penambahan berat jaringan oleh air dari larutan sukrosa. Pergerakan air dari

larutan sukrosa lebih tinggi (hipertonis) daripada konsentrasi air di dalam sel

kentang.

Nilai negative % Δ bobot pada konsentrasi sukrosa 0,15; sampai 0,60

diperoleh dari berat kentang sebelum direndam lebih kecil dibandingkan dengan

berat kentang sebelum direndam. Akibatnya terjadi penyusutan berat jaringan

karena air keluar dari sel menuju larutan sukrosa sehingga dapat disimpulkan

bahwa konsentrasi air di dalam larutan sukrosa lebih rendah (hipotonis) daripada

konsentrasi air didalam sel kentang (hipertonis) (kandungan solutenya lebih tinggi

daripada sekelilingnya).

Pada praktikum kali ini tidak terdapat jaringan kentang yang tidak

mengalami penambahan maupun pengeluaran air atau tidak ada pergerakan

molekul air karena tidak ada gradient konsentrasi larutan yang memiliki

konsentrasi sama dengan konsentrasi larutan dalam sel disebut larutan isotoner.

Pada pengamatan ini dilihat potensial air pada jaringan umbi kentang

untuk mengetahui pergerakan kimia air khususnya pada sel tumbuhan umbi

kentang (Solanum tuberosum) yang direndam selama 2 jam sehingga mengalami

kelebihan dan kekurangan cairan. Pergerakan air dan larutan sukrosa yang terjadi

pada umbi kentang dapat dijadikan sebagai acuan untuk mengetahui apakah umbi

kentang mempunyai daya serap yang tinggi terhadap air atau larutan sukrosa.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Pada praktikum ini terjadi proses difusi yang mengakibatkan

pertambahan berat, hal ini karena kemampuan potensial air untuk menembus

membran selektif permeabel dari jaringan kentang ataupun ubi jalar. Air

merupakan pelarut yang hipotonik sehingga terjadi peristiwa osmosis pada

jaringan kentang yang hipertonik.

5.2 Saran

Diharapkan agar praktikan lebih teliti dan bersungguh-sungguh dalam

melakukan suatu percobaan.

DAFTAR PUSTAKA

Modul Praktikum. 2016. PENETAPAN POTENSIAL AIR JARINGAN. Hal 1-2.

Universitas Djuanda : Bogor.

Anonim. 2010. LAPORAN SEMENTARA FISIOLOGI TUMBUHAN.

http://forestum.untad.blogspot.com. Diakses pada 12 Juni 2016

Anonim. 2011. LAPORAN PRAKTIKUM FISISOLOGI TUMBUHAN.

http://ekaboy-master.blogspot.com. Diakses pada 12 Juni 2016

Deragon. 2005. WATER POTENTIAL. http://www.deragon.com. Diakses pada

12 Juni 2016.