Difusi memiliki peran yang besar dalam berbagai proses kimia dan biologi. Suatu organisme terus menerus secara konstan mengalami difusi di seluruh bagian, komponen, dan area dari sistemnya.
Bahkan saat Anda sedang membaca artikel ini, oksigen berdifusi keluar dari kapiler sistem pembuluh darah Anda menuju otot-otot Anda. Difusi ini termasuk difusi pasif; tidak ada molekul lain yang berperan membantu oksigen bergerak menuju jaringan yang dituju. Adapun jenis difusi lainnya melibatkan berbagai molekul lain dalam prosesnya.
Sebagaimana fenomena alam lainnya, difusi tunduk pada hukum alam dan fisika. Hukum apa saja dan mengapa hukum itu ada; bagaimana prosesnya dan faktor-faktor yang memengaruhi difusi, itulah yang akan dibahas oleh Superprof kali ini.
| Sekilas Tentang Difusi |
|---|
| Difusi adalah perpindahan bersih molekul dari area yang berkonsentrasi tinggi menuju area yang berkonsentrasi rendah. |
| Zat yang mengalami difusi bisa berbentuk padat, cair, atau gas. |
| Suatu zat dapat berdifusi menuju lingkungan yang bersifat padat, cair, atau gas. |
| Difusi adalah perpindahan molekul sepanjang gradien konsentrasi. |
| Tingkat difusi dipengaruhi oleh interaksi antara media dan zat yang menjadi tujuan difusi. |
Mengenal Difusi Lebih Dalam
Difusi mencakup suatu aktivitas yang luas cakupannya meliputi semua jenis zat - gas, padat, dan cair. Bahkan juga plasma, yang terkadang dianggap sebagai zat keempat. Namun, terlepas dari banyaknya jenis zat yang terdapat dalam difusi, semuanya bermuara pada satu proses yang sederhana.
Difusi adalah perpindahan molekul dari suatu area partikel dengan konsentrasi partikel tinggi menuju tempat dimana konsentrasi parikelnya lebih rendah.
Apakah Anda juga menuangkan kopi ke dalam teh atau kopi Anda? Kalau pun Anda bukan penikmat kopi/teh, pernah kah Anda menyaksikan seorang penikmat kopi atau teh saat mereka minum? Kalau pernah, mungkin Anda pernah melihat bahwa susu yang mereka tuangkan tidak serta merta membuat warna minuman mereka menjadi lebih terang. Saat baru dituangkan, bagian yang berwarna putih hanya bagian yang dituangkan susu saja; adapun agar campurannya merata maka minuman tersebut harus diaduk.
Menuangkan susu ke dalam kopi adalah satu contoh difusi, meski pun Anda harus membantu prosesnya dengan cara mengaduk.
Tidak semua difusi terjadi secara instan; itulah mengapa kita perlu memahami koefisien difusi. Dua cairan sederhana, seperti pewarna makanan dan air biasanya akan mengalami difusi dengan cukup cepat. Sebaliknya, saat mencampurkan dua cairan yang sulit membaur - minyak dan air, misalnya, kita akan menyaksikan hanya sebagian kecil dari kedua cairan tersebut yang akan berdifusi, dan itu pun membutuhkan waktu yang sangat lama.
Satu hal yang membedakan antara difusi dan osmosis adalah: keberadaan sebuah membran yang dilalui proses difusi. Osmosis adalah proses difusi suatu molekul melalui sebuah membran semi permeabel; difusi adalah pergerakan molekul di sepanjang gradien konsentrasi dengan atau tanpa adanya pembatas seperti membran.
Namun demikian, osmosis adalah salah satu bentuk difusi; yang dibahas secara mendalam pada artikel lainnya.
Di awal artikel ini, kita sudah menyebutkan difusi oksigen melalui kapiler menuju jaringan tubuh kita. Terkait hal itu, jika dikaji lebih dalam, kita akan temukan bahwa respirasi aerob memiliki peran dalam proses difusi tersebut.
Karbon dioksida yang terbentuk dari proses respirasi sel dapat meningkatkan konsentrasi molekul-molekul yang ada di dalam sel. Saat jumlah molekul terus meningkat, maka molekul-molekul tersebut akan terdorong keluar, menuju kapiler, dimana gaya yang berasal dari aliran darah akan menyapu molekul tersebut dari jaringan, melalui sistem pembuluh darah menuju paru-paru, untuk lantas dikeluarkan saat kita bernapas.
Dari contoh tadi, kita bisa melihat betapa banyaknya difusi terjadi di dalam sistem biologis kita. Bahkan saat molekul oksigen secara konstan terus memasuki jaringan, karbon dioksida juga terus dikeluarkan. Hal ini membuktikan bahwa satu zat atau proses difusi dapat terjadi sendiri tanpa terpengaruh oleh seluruh proses difusi lainnya yang mungkin terjadi pada waktu yang sama.
Pada dasarnya, difusi sangat vital agar fungsi sturktur sel dapat berjalan sebagaimana mestinya...
Jenis-Jenis Difusi
Karena difusi adalah sesuatu yang universal - sebuah proses yang terjadi pada setiap jenis zat dalam setiap keadaan, dan sangat penting untuk kelangsungan hidup suatu organisme, maka tidak mengherankan jika terdapat dua jenis difusi.
Difusi sederhana adalah perpindahan molekul di sepanjang gradien konsentrasi tanpa adanya input, pengaruh, atau interferensi dari molekul atau gaya lainnya.
Sebelumnya, kami sudah sebutkan bagaimana karbon dioksida berdifusi ke dalam sistem pembuluh darah untuk menuju ke paru-paru, sebelum akhirnya dikeluarkan. Molekul karbon dioksida ukurannya sangat kecil sehingga bisa berdifusi dengan mudah, tanpa bantuan apapun - yang disebut dengan difusi terfasilitasi; suatu jenis difusi yang akan kita bahas sebentar lagi.
Osmosis termasuk ke dalam kategori difusi sederhana. Molekul air yang melewati dinding sel kita tidak membutuhkan bantuan apa pun; dengan ukurannya yang sangat kecil ia bisa melewati pori-pori pada pembatas yang ada tanpa bantuan protein khusus.
Temukan kursus Biologi di Superprof.
Difusi Terfasilitasi
Jika difusi sederhana pada dasarnya mengikuti hukum alam dan fisika, maka difusi terfasilitasi membutuhkan sedikit bantuan agar bisa berjalan dengan baik. Molekul lain meminjamkan energinya untuk menggerakkan molekul yang lebih besar atau lebih polar untuk melintasi lapisan ganda hidrofobik/lipid.
Molekul berenergi tinggi seperti ATP tidak serta merta terlibat dalam setiap proses difusi terfasilitasi karena dalam proses difusi, baik difusi sederhana maupun terfasilitasi, molekul bergerak di sepanjang gradien konsentrasinya. Namun, ATP dan molekul yang terkait dengannya, yaitu GTP (guanosine triphosphate), berperan secara tidak langsung.
Karena strukturnya yang tidak rumit, bakteri tidak memiliki jalan lain selain difusi sederhana untuk mendapatkan oksigen dan beberapa nutrisi. Difusi terfasilitasi digunakan untuk mengangkut nutrisi pada bakteri karena organisme ini tidak memiliki organel; sehingga tidak ada cara lain untuk mengambil dan mengangkut makanan.
Temukan tutor Biologi di Indonesia di Superprof.
Fungsi Difusi
Pada zat cair maupun gas, molekul dan ion selalu bergerak agar tetap terdistribusi secara merata di dalam pelarutnya. Meskipun pada akhirnya partikel-partikel tersebut akan mencapai konsentrasi yang stabil, mereka akan terus bergerak ke segala arah.
Lantas, untuk apa pergerakan itu? Selain mempertahankan ekuilibrium,
- pada hewan
- oksigen dan karbon dioksida terdifusi ke dalam dan keluar darah
- karbon dioksida terdifusi keluar dari paru-paru menuju udara bebas
- nutrisi dan oksigen terdifusi ke dalam jaraingan-jaringan
- difusi terjadi untuk memberikan nutrisi, air, dan oksigen kepada sel, serta untuk mengeluarkan zat sisa.
- pada tanaman:
- karbon dioksida terdifusi dari udara bebas menuju daun tanaman
- oksigen terdifusi keluar dari daun
- nutrisi terdifusi ke seluruh sistem transpor tanaman, yang dibantu oleh protein.
Fotosintesis, suatu proses pembuatan glukosa dan oksigen dari sinar matahari, sangat bergantung pada difusi. Struktur sel tanaman - dan hewan, sangat mendukung untuk terjadinya pertukaran gas tersebut; yang merupakan fungsi dari difusi.
Selain itu, sel tumbuhan dan hewan juga memiliki struktur sedemikian rupa yang memungkinkan terjadinya difusi molekul yang lebih besar, terutama mineral dan nutrisi, meskipun kedua molekul tersebut cenderung untuk terdifusi dengan difusi terfasilitasi.
Faktor yang Memengaruhi Difusi
Terlepas dari larutan dan pelarut yang terlibat, proses difusi terus berjalan. Akan tetapi,. Terdapat empat faktor yang dapat memengaruhi difusi.
Ukuran Partikel
Dalam kondisi apapun, partikel yang ukurannya lebih kecil dapat berdifusi lebih cepat dibanding yang ukurannya lebih besar. Selain itu, partikel yang lebih kecil cenderung tidak membutuhkan protein ‘pembantu’ yang membuatnya terus bergerak. Molekul yang berukuran besar, terutama yang memiliki bentuk/permukaan yang kompleks dan massa yang lebih besar, tunduk pada hukum fisika. Mereka bergerak lebih lambat di sepanjang gradien konsentrasinya dibanding partikel yang lebih kecil dan ramping.
Misalnya, molekul oksigen yang relatif lebih sederhana dan ringan, akan bergerak lebih cepat daripada molekul gas iodin.
Luas Area Interaksi
Agar bagian ini lebih mudah dipahami, kita akan gunakan lagi contoh secangkir kopi yang dituangkan susu putih. Bagian yang dituangi susu akan berwarna lebih muda, dan tergantung dari seberapa banyak kita menuangkan susu, susu tersebut akan berdifusi dengan kopi. Jika kita lantas tidak melakukan apapun, susu tersebut pada akhirnya akan mengendap di bagian bawah cangkir karena susu tersebut sedikit lebih padat daripada kopi.
Perlu diingat bahwa ukuran partikel dapat memengaruhi difusu; maka dari itu, distribusi susu pada kopi menjadi terbatas. Dalam hal ini, area interaksi antara kedua partikel tersebut sangatlah kecil. Kita perlu mengaduknya untuk meningkatkan area interaksinya
Proses mengaduk akan membuat partikel susu tersebut bergerak ke seluruh area yang partikel susunya lebih sedikit. Setelah beberapa lama diaduk, maka partikel susu telah berdifusi ke seluruh minuman tadi.
Dengan meningkatnya luas area interaksi, maka proses difusi akan lebih cepat.
Suhu
Suhu yang tinggi akan menghasilkan lebih banyak energi kinetik. Anda bisa membuktikan hukum fisika ini dengan bereksperimen menggunakan susu/kopi. Untuk itu, Anda harus menyiapkan secangkir kopi panas dan secangkir lagi kopi hangat. Tuangkan susu cair ke dalam kedua cangkir tersebut dengan jumlah yang sama dan perhatikan bagaimana reaksi susu tersebut.
Pada cangkir yang berisi kopi panas, susu tersebut akan tampak lebih hidup; ia akan seolah memantul dari dasar cangkir dan menghasilkan gelombang pergerakan yang nampak di bawah permukaan kopi. Sebaliknya, susu yang dituangkan pada kopi yang hangat akan lebih lambat, mengendap di dasar cangkir dan cenderung tidak menghasilkan gelombang seperti yang ada pada kopi panas.
Semakin besar perbedaan suhunya, maka molekul dengan suhu yang lebih rendah akan semakin aktif. Kedua molekul akan saling beradu dan sama-sama menjauhi area yang dingin menuju area yang lebih panas.
Itulah mengapa es lebih cepat mencair pada suhu yang panas.
Perbedaan Gradien
Difusi adalah suatu fenomena berpindahnya partikel dari area dengan konsentrasi partikel tinggi menuju area dengan konsentrasi partikel lebih rendah. Maka dari itu, semakin rendah konsentrasi partikelnya, maka semakin cepat area tersebut dipenuhi. Sebaliknya, semakin padat suatu area, semakin lambat partikel akan bergerak ke arahnya.
Perlu diingat bahwa difusi adalah suatu proses yang konstan dan terus berjalan, dan pergerakannya bisa ke segala arah. Jadi, jika suatu area sudah padat, maka partikel akan terus bergerak sampai menemukan area yang belum mencapai ekuilibrium.
Perpindahan bersih molekul dan faktor-faktor yang dapat memengaruhi difusi sangat berdampak pada biologi sel - pada semua organisme. Penting untuk mengetahui cara kerja interaksi tersebut dan bagaimana ia bisa menopang kehidupan.
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
