DIFUSI

Manusia sebagai organisme multiseluler dikelilingi oleh lingkungan luar (milieu exterior) dan sel-selnya pun hidup dalam milieu interior yang berupa darah dan cairan tubuh lainnya. Cairan dalam tubuh, termasuk darah, meliputi lebih kurang 60% dari total berat badan laki-laki dewasa. Dalam cairan tubuh terlarut zat-zat makanan dan ion-ion yang diperlukan oleh sel untuk hidup, berkembang, dan menjalankan fungsinya.

Untuk dapat menjalankan fungsinya dengan baik sangat dipengaruhi oleh lingkungan di sekitarnya. Semua pengaturan fisiologis untuk mempertahankan keadaan normal disebut homeostasis. Homeostasis ini bergantung pada kemampuan tubuh mempertahankan keseimbangan antara substansi-substansi yang ada di milieu interior.

Oleh karena itu terjadilah proses proses pertukaran zat di dalam tubuh, salah sarunya yakni proses difusi zat-zat di dalam tubuh.

A.    Pengertian Difusi

Difusi merupakan peristiwa zat yang ada didalam pelarut berpindah atau mengalir, dari bagian yang memiliki konsentrasi tinggi ke bagian yang memiliki konsentrasi rendah. Proses difusi akan terus terjadi hingga semua zat tersebar secara merata dan seimbang.  Proses ini terjadi karena adanya pergerakan partikel suatu zat cair, padat maupun gas.

Gambar 1. Difusi

Sumber : http://www.ngelmu.co/pengertian-difusi-faktor-proses-dan-contoh-difusi/

Difusi Sangat berbeda dengan Osmosis. Pada Osmosis, perpindahan molekul harus melalui lapisan membran semipermeable. Sedangkan pada difusi bisa menggunakan membran semipermeable bisa juga tidak.  Difusi dan Osmosisdi sebut gerakan pasif karena tidak membutuhkan energi pengerak. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi. Contoh difusi adalah pemberian gula dalam air.

B.     Faktor-faktor yang Mempengaruhi Difusi

Molekul bergerak terus-menerus secara acak pada tingkat yang tergantung pada massa mereka, lingkungan mereka, dan jumlah energi panas yang mereka miliki, yang pada gilirannya merupakan fungsi dari temperatur. Gerakan ini menyumbang difusi molekul melalui media apa pun di mana mereka dilokalisasi. Sebuah substansi akan cenderung bergerak ke setiap ruang yang tersedia untuk itu sampai merata di seluruh itu. Setelah zat telah menyebar sepenuhnya melalui ruang yang menghilangkan gradien konsentrasinya, molekul masih akan bergerak di sekitar ruang, tetapi tidak akan ada gerakan bersih jumlah molekul dari satu daerah ke daerah lain.

Kurangnya gradien konsentrasi di mana tidak ada gerakan bersih suatu zat yang dikenal sebagai kesetimbangan dinamis. Sedangkan difusi akan maju dengan adanya gradien konsentrasi suatu zat, beberapa faktor mempengaruhi laju difusi:

a.       Tingkat gradien konsentrasi: Semakin besar perbedaan konsentrasi, semakin cepat difusi. Semakin dekat distribusi bahan sampai ke kesetimbangan, semakin lambat laju difusi terjadi.

b.      Massa molekul menyebar: molekul yang lebih berat bergerak lebih lambat; Oleh karena itu, mereka menyebar lebih lambat. Sebaliknya adalah benar untuk molekul yang lebih ringan.

c.       Suhu: Suhu yang lebih tinggi meningkatkan energi dan karena itu gerakan molekul, meningkatkan laju difusi. Suhu yang lebih rendah menurunkan energi molekul, sehingga mengurangi laju difusi.

d.      Kerapatan Pelarut: Saat kerapatan pelarut yang meningkat, tingkat difusi akan berkurang. Molekul-molekul memperlambat karena mereka memiliki waktu yang lebih sulit masuk melalui media padat. Jika media kurang padat, difusi meningkat. Karena sel-sel terutama menggunakan difusi untuk memindahkan bahan dalam sitoplasma, setiap peningkatan kepadatan sitoplasma akan menghambat pergerakan bahan. Sebuah contoh dari hal ini adalah orang yang mengalami dehidrasi. Seperti sel-sel tubuh kehilangan air, laju difusi menurun dalam sitoplasma, dan fungsi sel-sel ‘memburuk. Neuron cenderung sangat sensitif terhadap efek ini.

e.       Dehidrasi sering menyebabkan ketidaksadaran dan mungkin koma karena penurunan laju difusi dalam sel.

f.       Kelarutan: Seperti telah dibahas sebelumnya, bahan nonpolar atau larut dalam-lipid melewati membran plasma lebih mudah daripada bahan polar, memungkinkan tingkat yang lebih cepat dari difusi.

g.      Luas permukaan dan ketebalan membran plasma: Peningkatan luas permukaan meningkatkan laju difusi, sedangkan membran tebal mengurangi itu.

h.      Jarak tempuh: Semakin jauh bahwa zat harus melakukan perjalanan, semakin lambat laju difusi. Hal ini memberikan pembatasan atas ukuran sel. Sel yang bulat besar akan mati karena nutrisi atau limbah tidak dapat mencapai atau meninggalkan pusat sel. Oleh karena itu, sel-sel yang baik harus dalam ukuran kecil seperti halnya dengan kebanyakan eukariota bersel tunggal.

i.        Sebuah variasi dari difusi adalah proses filtrasi. Dalam penyaringan, bahan bergerak menurut gradien konsentrasinya melalui membran; kadang-kadang laju difusi ditingkatkan oleh tekanan, menyebabkan zat untuk menyaring lebih cepat. Hal ini terjadi pada ginjal dimana gaya tekanan darah dalam jumlah besar air dan zat terlarut yang menyertai, atau zat terlarut, keluar dari darah dan masuk ke tubulus ginjal. Tingkat difusi dalam hal ini hampir sepenuhnya bergantung pada tekanan. Salah satu efek dari tekanan darah tinggi adalah munculnya protein dalam urin, yang “diperas” oleh tekanan yang abnormal tinggi.

Zat berdifusi menurut gradien konsentrasi mereka; dalam sebuah sistem, zat yang berbeda dalam medium masing-masing akan menyebar pada tingkat yang berbeda sesuai dengan gradien masing-masing.

Gambar 2. Penyebaran Molekul Saat Terjadi Difusi

Sumber : http://astrocampschool.org/diffusion/

Setelah zat telah menyebar sepenuhnya melalui ruang, kemudian gradien konsentrasinya menghilang, molekul masih akan bergerak di sekitar ruang, tetapi tidak akan ada gerakan bersih jumlah molekul dari satu daerah ke daerah lain, sebuah keadaan yang dikenal sebagai kesetimbangan dinamis.

Sejumlah faktor mempengaruhi lama laju difusi zat terlarut termasuk massa zat terlarut, suhu lingkungan, kepadatan pelarut, dan jarak tempuh.

C.    Jenis-Jenis Difusi

Ada dua jenis utama difusi menurut prosesnya, yaitu

1.      Difusi sederhana

Molekul dari suatu senyawa akan berdifusi secara spontan hingga mencapai kerapatan yang sama di dalam suatu tempat. Misalnya, satu tetes parfum wanginya akan menyebar hingga ke seluruh ruangan (difusi gas pada medium udara). Molekul dari satu sendok gula akan menyebar pada seluruh volue air di dalam gelas walaupun tidak diaduk (difusi zat padat pada medium zat cair) hingga kerapatan molekul gula tersebut merata. Perhatikan proses terjadinya difusi pada Gambar. Peristiwa difusi sederhana dapat diamati ketika kita memasukkan segumpal gula ke dalam air (a), molekul-molekulnya terlarut (b), dan tersebar (berdifusi) (c). Pada akhirnya proses difusi menyebabkan gula tersebar merata ke dalam air (d).

Gambar 3. Mekanisme Difusi sederhana

Sumber : http://www.nafiun.com/2012/11/difusi-sederhana-proses-mekanisme.html

Contoh lain dari difusi sederhana ini adalah :

1.      Ketika menaburkan garam pada makanan, maka proses difusi yang terjadi pada garam dan makanan yaitu ketika garam lebur dan merata.

2.      Ketika menyemprotkan parfum pada salah satu ruangan, maka aromanya akan langsung menyebar pada seluruh ruangan, karena parfum memiliki partikel yang berdifusi pada udara.

3.      Ketika memberikan tambahan gula pada cairan teh tawar, lambat laun cairan teh tersebut akan menjadi manis, hal ini merupakan proses difusi yang terjadi ketika gula melebur dan merata dengan cairan teh.

4.      Konduksi panas, energi suatu benda yang panas bergerak dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah, sehingga membuat benda lain yang akan menyentuhnya menjadi panas.

2.      Difusi terbantu atau terfasilitasi

Difusi terbantu adalah proses difusi yang menggunakan protein pembawa (carrier protein) sebagai perantara. Seperti halnya pada difusi, arah perpindahan molekul pada proses ini berlangsung dari konsentrasi yang tinggi menuju ke konsentrasi yang lebih rendah, hanya saja proses ini dibantu oleh protein pembawa. Difusi terbantu dapat diartikan sebagai transpor zat yang terjadi melalui media pembawa. Pada difusi terbantu, molekul akan diikat oleh reseptor yang terletak pada sisi luar sel dan akan dilewatkan melalui membran plasmaoleh protein transmembran yang susunannya telah menglami perubahan. Setelah proses tersebut selesai, protein pembawa tersebut akan kembali ke susunan semula. Protein pembawa juga berfungsi sebagai pembuat celah yang dapat dilalui oleh ion-ion seperti seperti Cl^- dan Na⁺. Gambar di bawah adalah gambar mengenai mekanisme difusi terbantu.

Gambar 4. Mekanisme Difusi Terbantu

Sumber : http://www.nafiun.com/2012/11/difusi-terbantu-proses-mekanisme.html

Salah satu molekul yang berpindah melalui difusi terbantu adalah glukosa. Molekul glukosa memiliki fungsi yang sangat penting sebagai sumber energi utama bagi tubuh. Untuk mencukupi kebutuhan glukosa, sel-sel tubuh memiliki transporter glukosa (saluran khusus untuk glukosa). Glukosa dari darah dapat dengan mudah masuk ke dalam sel-sel tubuh melalui transporter tersebut.

Gambar 5. Membran Cel

Sumber : tonga.usp.edu

Beberapa jenis sel seperti sel darah merah dan ginjal memiliki saluran khusus yang disebut akuaporin. Saluran ini berfungsi sebagai saluran lewatnya air dalam jumlah banyak (seperti keran air). Sel ginjal memiliki akuaporin untuk menghisap kembali (reabsorbsi) air dari dalam urin, apabila tidak terjadi reabsorbsi maka jumlah urin yang dikeluarkan manusia dalam satu hari dapat mencapai 180 L – dan manusia harus minum sejumlah itu pula untuk tetap bertahan hidup.

Sedangkan menurut bahannya proses difusi yang kita ketahui terbagi ke dalam 3 jenis yaitu difusi pada material cair, difusi pada material padat, dan difusi pada material gas.

1.      Difusi cair

Dikatakan difusi cair jika terjadi perpindahan molekul cairan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu ketika kita merendam kedelai dalam air saat pembuatan tempe. Selama perendaman akan terjadi difusi air dari lingkungan luar (yang kadar airnya tinggi) ke dalam kedelai (yang kadar airnya rendah).

2.      Difusi padat

Dikatakan difusi padat jika terjadi perpindahan molekul padatan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu ketika kita melakukan perendaman buah dengan larutan gula dalam pembuatan manisan buah. Selama perendaman selain terjadi difusi air dari lingkungan luar ke dalam buah juga terjadi difusi molekul gula (molekul padatan) ke dalam buah dan ini berarti difusi padatan juga terjadi dalam pembuatan manisan buah ini. Selama ini batasan antara kapan terjadinya difusi air dengan difusi padatan masih belum jelas karena prosesnya sering terjadi bersamaan dan susah untuk dibedakan.

3.      Difusi gas

Dikatakan difusi gas jika terjadi perpindahan molekul gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu difusi O2 pada pengemas plastik. Ketika kita menggunakan pengemas plastik untuk membungkus suatu bahan, maka selama penyimpanan akan terjadi difusi oksigen dan uap air dari lingkungan luar ke dalam plastik pengemas. Jumlah oksigen dan uap air yang dapat masuk ke dalam plastik pengemas bervariasi tergantung permeabilitas dari plastik pengemas tersebut. Semakin banyak jumlah oksigen dan uap air yang dapat masuk ke dalam plastik pengemas berarti kualitas plastik pengemasnya semakin buruk. Disini, difusi oksigen merupakan difusi gas dan difusi uap air merupakan difusi cair. (Mehrer, 2007)

Makin besar perbedan konsentrasi anatara dua daerah, maka makin tajam pula gradasi konsentrasinya sehingga makin lambat pula kecepatan difusinya. Apabila partikel suatu zat dapat bergerak bebas tanpa terhambat oleh gaya tarik, maka dalam jangka waktu tertentu partikel-partikel itu akan tersebar merata dalam ruang yang ada. Sampai distribusi merata seperti itu terjadi, akan terdapat lebih banyak partikel yang bergerak dari daerah tempat partikel itu lebih pekat ke daerah yang partikelnya kurang pekat, lalu terjadi yang sebaliknya, dan secara menyeluruh gerakan partikel ke arah tertentu disebut difusi. Makin besar perbedaan konsentrasi antara dua daerah, yaitu makin tajam gradasi konsentrasinya, makin besar kecepatan difusinya (diana, 2013).

D.    Proses Difusi

Proses difusi itu sendiri tentu saja terjadi ketika adanya pergerakan partikel suatu zat baik itu zat padat, cair maupun gas dari suatu tempat yang berkonsentrasi tinggi ke yang berkonsentrasi rendah yang mana pastinya melewati suatu membra. Prose situ sendiri tentu saja bisa dikatakan sebagai proses transportasi yang tentunya tidak akan memerlukan energy sama sekali maka dari itu disebut juga transportasi pasif. Mengapa bisa demikian? Tentu saja hal tersebut disebabkan oleh kekuatan dorong yang berasal dari energi yang bersumber dari gerak acak partikel yang berdifusi.

Adapun syarat suatu partikel bisa melewati membrane yakni dengan

a.       Partikel tersebut merupakan partikel dengan bentuk yang kecil dan sederhana

b.      Bisa larut didalam air

c.       Bisa larut didalam lemak seperti vitamin A, D, E dan K.

Gambar 6. Proses Difusi Sederhana

Sumber : Konsep Biologi - WordPress.com

Gambar 7. Proses Difusi Terfasilitasi Sumber : awbionotes.wordpress.com

E.    Contoh Difusi dalam Kehidupan Sehari-Hari

Contoh proses difusi dan transport aktif pada kehidupan sehari-hari:

1.    pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis.

2.    uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara, dimana pada masing-masing zat, kecepatan difusi berbeda-beda.

3.    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.

4.    Perendaman kentang dengan air garam, menyebabkan kentang menjadi lebih asin.

5.    Perendaman tebu kedalam air gula, membuat tebu jauh lebih manis (Fadilla, 2012).