Laporan Praktikum III Osmoregulasi dan Peredaran Darah Nama : Cokhy Indira Fasha NIM : 10699044 Kelompok : 4 Tanggal Praktikum : 18 September 2001 Tanggal Laporan : 26 September 2001 Asisten : Gitta Departemen Biologi Institut Teknologi Bandung 2001
Laporan Praktikum III Osmoregulasi dan Peredaran Darah A. Pendahuluan 1. Latar Belakang Dalam suatu organisme dibutuhkan suatu sistem sirkulasi yang berfungsi untuk mentransportasikan zat nutrisi menuju sel, zat buangan yang harus dibuang. Pada hewan, fungsi sistem ini diambil oleh peredaran darah. Peredaran darah ini mengedarkan darah yang berisi sel-sel darah serta materi lain yang terlarut di dalamnya baik zat nutrisi ataupun zat buangan. Kecepatan aliran darah bervariasi pada setiap jenis pembuluh darah. Bila terjadi luka, darah ini dapat mengalami pembekuan sebagai mekanisme responnya terhadap luka. Proses ini terjadi oleh fibrin yang tidak larut dalam darah. 2. Tujuan a. memahami proses osmoregulasi dengan mengukur konsentrasi sel darah dalam berbagai media yang memiliki konsentrasi osmotis yang berbeda. b. memahami sistem peredaran darah pada ekor kecebong sehingga dapat dibedakan antara pembuluh darah arteri, vena dan kapiler berdasarkan kecepatan aliran darahnya. c. memahami proses pembentukan fibrin serta mengamati bentuk dan struktur fibrin. d. menentukan lamanya waktu pembekuan darah pada manusia e. memahami reaksi bendizine-cuka dengan darah f. mengamati bentuk dan struktur hemin. 3. Teori Dasar Perubahan kondisi lingkungan akan diikuti oleh perubahan fisiologis organisme. Salah satu perubahan fisiologis adalah proses osmoregulasi sebagai wujud respons organisme terhadap perubahan osmositas lingkungannya. Fenomena osmoregulasi terjadi pada sel darah yang kondisi cairan (osmositas) lingkungannya berubah-ubah. Proses pengaturan cairan ini melibatkan peristiwa osmosis. Osmosis adalah proses berpindahnya molekul air melalui membran dari tempat yang berkonsentrasi zat terlarut rendah ke tempat yang berkonsentrasi zat terlarut tinggi. Menurut Bykov(1960), bila konsentrasi cairan ekstrasel lebih besar dibanding konsentrasi cairan intrasel, maka air dari dalam sel akan akan keluar ke lingkungan dan menyebabkan terjadinya krenasi, yaitu mengkerutnya membran sel eritrosit. Bila konsentrasi cairan intrasel lebih besar dibanding konsentrasi cairan ekstrasel, maka air dari lingkungan akan masuk ke dalam sel dan
menyebabkan terjadinya hemolisis, yaitu pecahnya membran sel eritrosit karena tekanan yang tinggi dari dalam sel. Menurut Gilles(1985), tiap pembuluh darah memiliki kekhasan, baik dalam struktur maupun fungsinya. Pembuluh arteri dindingnya tebal terutama terdiri dari otot polos, pada sayatan melintang biasanya bentuknya bulat, aliran darah dalam arteri tidak konstan dan cepat. Arteri dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu arteri elastis(yaitu aorta dan cabang aorta), arteri pada otot, dan arteriol. Vena memiliki dindingnya tipis dan di dalamnya terdapat katup-katup, lumennya lebih besar dibandingkan arteri, dan aliran darah relatif konstan. Dinding pembuluh kapiler tipis hanya terdiri dari sel endotelium, aliran darahnya lambat dan sel darah bergerak satu-satu, letak pembuluh kapiler ini sangat tersebar memasuki ruang antarsel pada jaringan. Menurut Soeripto(1991), proses pembekuan darah disebabkan oleh berubahnya fibrinogen menjadi fibrin. Faktor yang dapat mempercepat pembekuan darah antara lain : Faktor genetik Jumlah ion kalsium (Ca 2+ ) Trombosit yang pecah Komponen-komponen darah Suhu Luas permukaan luka Konsentrasi garam Kehadiran antikoagulan Proses terjadinya pembekuan darah dapat digambarkan sebagai berikut : Trombosit Tromboplastin Protrombin trombin Fibrinogen fibrin Definisi hemin menurut http://www.spacebio.net adalah : the chloride of heme in which the ferrous form of iron has become ferric (hematin is the hydroxide). Also termed hematin chloride; chlorohemin; ferriheme chloride; ferriprotoporphyrin; ferriporphyrin chloride; Teichman's crystals; factor X for Haemophilus. Jadi hemin adalah suatu bentuk klorida dari heme dimana ferro telah diubah menjadi ferri.
B. Alat dan Bahan Alat Cawan petri Miroskop Gelas objek dan kaca penutup Lancet dan kapas Syringe Pembuluh kaca kapiler Bahan Larutan NaCl 0,2; 0,4; 0,6; 0,9; 1% Darah manusia Kloroform Alkohol 96% Antikoagulan Na-Sitrat Metil-violet C. Cara Kerja Pada pelaksanaan pengamatan osmoregulasi, darah manusia diletakkan pada beberapa kaca objek yang telah diberi antikoagulan. Lalu selanjutnya, ditambahkan larutan NaCl 0,2%, 0,4% 0,6%, 0,9%, 1%. Setelah ditutup dengan kaca penutup, diamati di mikroskop. Pada pelaksanaan kerja praktikum aliran darah, 2-3 ekor kecebong dimasukkan ke dalam larutan urethan 2% lalu diangkat dan dipindahkan ke cawan petri dan ditambahkan sedikit air. Di bawah mikroskop, pembuluh darah pada ekor diamati lalu vena, arteri dan kapiler darah digambarkan pada hasil pengamatan beserta perbedaannya. Pada percobaan waktu beku darah, jari dibersihkan dengan alkohol 96% lalu ditusuk dengan lancet steril. Darah yang keluar ditampung pada pipa kaca kapiler. Kapiler yang berisi darah ini dipotong sedikit demi sedikit dengan interval 1 menit setiap kali dipotong. Waktu dimana darah telah menjadi seperti serabut adalah waktu beku darah. Pada pengamatan struktur fibrin, kaca objek ditetesi darah yang berasal dari pendarahan jari sebelumnya, lalu darah ini dibiarkan membeku. Selanjutnya, darah beku dari diberi metil-violet dan ditutup dengan kaca penutup. Setelah itu, kaca objek tadi diamati dibawah mikroskop dan fibrin yang terbentuk diamati struktur dan bentuknya. Pada percobaan hemin, darah dibuat apusan dan dipanaskan pada api yang kecil. Setelah itu, ditambahkan larutan yang mengandung KCl 0,1 gr; KI 0,1 gr; dan CH3COOH glasial. Lalu kaca objek tadi dipanaskan lagi hingga mendidih. Setelah kering, ditambahkan lagi larutan sebelumnya. Selanjutnya kaca objek tadi ditutup dengan kaca penutup dan diamati dibawah mikroskop serta diamati kristal hemin yang terbentuk.
Percobaan yang terakhir, yaitu uji keberadaan darah dengan bendizine-asam cuka. Langkah-langkah yang dilakukan adalah pemasukan tiga larutan yang tidak diketahui ke tabung reaksi masing-masing satu buah. Selanjutnya pada tabung tadi ditambahkan 1 ml larutan bendizine-asam cuka serta beberapa tetes larutan H2O2 3%. Yang terakhir, perubahan warna yang terjadi diamati. D. Pengamatan Pada percobaan osmoregulasi, sel darah merah yang ditetesi larutan 0,4% dan 0,6 % terlihat kosong, hanya terdapat membran selnya saja. Sel darah merah yang ditetesi larutan 0,9% tidak terlihat adanya perubahan dibandingkan sel eritrosit normal. Yang terakhir, pada penambahan larutan 1%, terlihat adanya perubahan yaitu mengerutnya membran sel. Pada pengamatan kedua, yaitu aliran darah ekor kecebong, pembuluh darah arteri alirannya cepat serta tidak konstan. Pembuluh darah arteri ini mengalirkan darah yang menjauhi jantung ke bagian posterior. Pembuluh darah vena aliran darahnya terlihat konstan dan lambat. Pembuluh darah ini mengalirkan darah mendekati jantung ke arah anterior. Pada pembuluh darah kapiler terlihat sel darah mengalir satu persatu karena diameter kapiler yang cukup kecil. Aliran darahnya terlihat konstan dan cepat. Pada pengamatan waktu beku darah, serabut yang berasal dari darah terjadi pada menit ke tiga. Pada pengamatan struktur fibrin, didapatkan struktur sebagai berikut : Pada percobaan hemin, setelah diamati di mikroskop, didapatkan hasil struktur sebagai berikut: Pada percobaan uji benzidine-asam cuka, didapatkan hasil larutan A dan B berwarna jingga dan larutan C berwarna biru. E. Pembahasan Pada pengamatan proses osmoregulasi, terlihat bahwa sel yang ditambahkan larutan NaCl 0,4% dan 0,6 % mengalami hemolisis. Hal ini ditunjukkan dengan air masuk ke dalam sel dan karena itulah membran sel pecah karena tidak tahan menahan tekanan dari dalam. Seluruh isi sel keluar sehingga hanya membran sel yang terlihat kosong. Peristiwa ini disebabkan konsentrasi cairan lingkungan lebih kecil dibandingkan cairan intrasel. Konsentrasi larutan lingkungan ini dikatakan hipotonis dibandingkan larutan intrasel. Pada
penambahan larutan NaCl 1% terlihat sel mengerut, disebut juga krenasi. Hal ini disebabkan konsentrasi cairan lingkungan lebih besar dibandingkan cairan intrasel. Konsentrasi larutan lingkungan ini dikatakan hipertonis dibandingkan larutan intrasel. Pada penambahan larutan NaCl 0,9%, tidak terlihat perubahan apaapa pada sel eritrosit. Hal ini disebabkan konsentrasi cairan intrasel sama besarnya dengan konsentrasi cairan lingkungan. Konsentrasi larutan lingkungan ini dikatakan isotonis dengan larutan intrasel. Pada pengamatan aliran darah ekor kecebong, terlihat karakteristik masing-masing pembuluh darah. Mulamula, kecebong yang akan diamati terlebih dahulu dimasukkan ke dalam larutan urethan untuk pembiusan. Hal ini dimaksudkan agar kecebong tidak bergerah-gerak sehingga dapat lebih mudah diamati. Dari hasil pengamatan, terlihat bahwa aliran darah pembuluh darah arteri cepat dan tidak konstan. Hal ini disebabkan karena aliran darah arteri langsung berasal dari jantung yang memompa darah, jadi ketidakkonstanan terjadi karena denyut jantung. Ketika jantung sedang berkonstraksi(sistol), darah dipompakan keluar menuju arteri dan ketika jantung sedang berelaksasi(diastol), darah dipompakan masuk dari vena. Selain itu pada arteri tidak terdapat banyak katup. Katup yang ada, antara lain hanya terdapat pada batas aorta dan jantung saja yang gunanya untuk mencegah darah masuk kembali ke jantung. Pada pembuluh vena, aliran darah terlihat cepat dan konstan. Hal ini disebabkan karena aliran darah vena menuju ke jantung, tekanan darahnya sudah tidak terlalu tinggi lagi. Selain itu, kekonstanan aliran darah ini disebabkan pembuluh darah vena memiliki banyak katup untuk mencegah terjadinya aliran balik darah. Pada pembuluh kapiler, tampak aliran darahnya lebih lambat dan sel darah (terutama eritrosit) yang melewati pembuluh ini bergerak satu-satu. Hal ini disebabkan pembuluh kapiler ini sangat kecil dan sebenarnya pelewatan sel darah satu-satu ini dimaksudkan untuk mempermudah proses difusi oksigen dari eritrosit ke sel tubuh. Aliran darah pada sistem peredaran darah kecebong melalui seluruh tubuh secara garis besar dapat digambarkan sbb: Arteri arteriol kapiler venul vena Jantung Pada percobaan waktu beku darah, darah dimasukkan dalam pipa kaca kapiler dan dalam interval 1 menit, pembuluh kapiler dipotong sedikit demi sedikit. Pada pengamatannya, setelah 3 menit darah mulai membeku dan terlihat adanya serabut. Proses pembekuan darah ini dilakukan oleh fibrinogen. Perubahan fibrinogen menjadi fibrin, protein yang tidak larut dalam darah, dipengaruhi oleh enzim yang dinamakan trombin. Dalam peredaran darah, trombin tersedia dalam bentuk prekursornya, yaitu protrombin. Bila terjadi luka maka akan terbentuk tromboplastin yang dihasilkan trombosit sehingga menyebabkan protrombin berubah menjadi trombin. Trombin mengkatalisa perubahan fibrinogen menjadi fibrin. Urutan reaksi fibrinogen menjadi fibrin dapat digambarkan sebagai berikut :
i. Proteolisis Fibrinogen (+ trombin) fibrin monomer + peptida ii. Polimerisasi Fibrin monomer fibrin polimer yang larut dalam darah iii. Pembekuan Fibrin polimer untaian fibrin yang tidak larut Pada pengamatan struktur fibrin yang diwarnai dengan metil-violet, terlihat polimerisasi untai fibrin yang tidak larut dalam air, yaitu menyerupai struktur bintang. Waktu pembekuan darah normal adalah 5-15 menit. Pada percobaan ini proses pembekuan darah lebih cepat daripada yang normal. Hal ini mungkin disebabkan karena ketidakakuratan dalam penghitungan waktu, yaitu terdapat selang antara proses pemasukkan darah ke dalam kapiler dengan proses pemotongan kapiler. Pada pengamatan kristal hemin, darah dibuat apusan dan diberi KCl dan KI serta asam cuka glasial, setelah itu dipanaskan. Dalam proses ini globulin yang terdapat pada hemoglobin dipisahkan dari heme. Reaksi yang terjadi adalah : CH3COOH + KCl CH3COOK + HCl Hb + HCl globin + ferroheme 2 ferroheme + ½ O2 + 2 HCl 2 ferrihemeklorida (hemin) Jadi pada proses ini, dilakukan oksidasi ferro menjadi ferri. Kerangka hemoglobin yang teroksidasi adalah sebagai berikut : Hemoglobin adalah konjugasi protein yang memiliki BM 68000. Hemoglobin terdiri dari protein globin yang berkombinasi dengan empat protein heme. Hemoglobin disebut juga pigmen respirasi karena hemoglobin memiliki peranan dalam respirasi yaitu dalam pengangkutan gas O2 dan CO2. Kristal hemin pada manusia tampak seperti potongan kaca berbentuk persegi panjang. Bentuk kristal ini berbeda untuk setiap organisme, jadi suatu organisme dapat dideteksi hanya dari pengujian darahnya saja. Pada uji bendizine, digunakan 3 sampel yang salah satunya mengandung darah. Sampel ini diberi bendizine-asam cuka dan H2O2. Sampel A dan B tidak terjadi perubahan warna, sedangkan pada sampel C, terjadi perubahan warna, yaitu dari jingga menjadi biru. Reaksi yang terjadi pada uji bendizine ini adalah :
H2O2 H2O + ½ O2 Dengan terbentuknya warna biru ini, berarti sampel C tersebut mengandung darah. Pada reaksi, O2 akan berikatan dengan hemoglobin darah dan kemudian bereaksi dengan bendizine dan membentuk kompleks berwarna biru. F. Kesimpulan 1. Konsentrasi larutan intrasel eritrosit adalah 0,9%. Bila darah tersebut ditambahkan larutan berkonsentrasi lebih tinggi, maka sel akan mengalami krenasi, sedangkan bila darah ditambahkan larutan berkonsentrasi lebih rendah, maka sel akan mengalami hemolisis. 2. Pembuluh darah arteri ditandai dengan aliran darahnya yang tidak konstan dan cepat, sedangkan pembuluh vena ditandai dengan aliran darah yang konstan dan cepat. Pembuluh kapiler ditandai dengan aliran darah yang lambat dan sel-sel darah didalamnya mengalir satu-satu. 3. Waktu pembentukan fibrin pada darah manusia dalam percobaan ini adalah 3 menit. 4. Struktur fibrin tampak seperti kristal bintang segitiga dan struktur ini tidak larut dalam darah. 5. Sampel C pada percobaan mengandung darah karena ketika reaksi bendizine-cuka dihasilkan warna ungu. 6. Kristal hemin pada manusia tampak seperti potongan kaca berbentuk persegi panjang. G. Daftar Pustaka 1. Campbell, N. A. 1996. Biology 4 th ed. Addison Wesley Longman. Singapore. 2. K.M Bykov, G.Y Vladimirov, et al. 1960. Textbook Physiology. Foreign Language Publishing House. Moscow. 3. Soeripto et al. 1993. Panduan ketrampilan kerja laboratorium. Jurusan Biologi ITB. Bandung. 4. Gilles, R. 1985. Circulation, Respiration, and Metabolism. Springer-Verlag. Berlin. 5. http://www.spacebio.net