Aplikasi Konsep Tekanan Zat dalam Mahluk Hidup

 

Apakah konsep tekanan zat yang telah kamu pelajari juga terdapat pada makhluk hidup? Konsep tekanan zat juga terdapat pada makhluk hidup, misalnya pada mekanisme pengangkutan air dan nutrisi pada tumbuhan, tekanan darah manusia, dan tekanan gas pada proses pernapasan. Kamu penasaran bukan dengan semua itu? Ayo kita pelajari dengan saksama!

Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan

Masih ingatkah kamu berkas pengangkut pada tumbuhan? Xilem dan em adalah jarinan eperti taun an erperan dalam item pengangkutan. Air dan mineral dari dalam tanah akan diserap oleh akar, kemudian diangkut melalui xilem ke bagian batang dan daun tumbuhan. Zat makanan yang dibuat di daun akan diangkut melalui em ke aian lain tumuhan an memerlukan at makanan. Lalu bagaimana mekanisme pengangkutan air, mineral, dan nutrisi tersebut?

a.   Pengangkutan Air pada Tumbuhan

Masih ingatkah kamu susunan jaringan pada akar mulai dari jaringan terluar hingga terdalam? Jaringan-jaringan itulah yang akan dilalui oleh air ketika masuk ke dalam tumbuhan. Perhatikan gambar berikut untuk mengetahui jaringan yang dilalui oleh air ketika masuk ke  dalam akar.

 

Pertama-tama, air diserap oleh rambut-rambut akar. Kemudian, air masuk ke sel epidermis melalui proses secara osmosis. Selanjutnya, air akan melalui korteks. Dari korteks, air kemudian melalui endodermis dan perisikel. Selanjutnya, air masuk ke jaringan xilem yang berada di akar. Setelah tiba di xilem akar, air akan bergerak ke xilem batang dan ke xilem daun! Tumbuhan tidak mempunyai mekanisme pemompaan cairan seperti pada jantung manusia. Lalu, bagaimanakah air dapat naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi? Perhatikan Gambar diatas tentang pergerakan air dari akar menuju daun!

Air dapat diangkut naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi dan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan karena adanya daya kapilaritas batang. Sifat ini seperti yang terdapat pada pipa kapiler. Pipa kapiler memiliki bentuk yang hampir menyerupai sedotan akan tetapi diameternya sangat kecil. Apabila salah satu ujung pipa kapiler dimasukkan ke dalam air, air yang berada pada pipa tersebut akan lebih tinggi daripada air yang berada di sekitar pipa kapiler. Begitu pula pada batang tanaman, air yang berada pada batang tanaman akan lebih tinggi apabila dibandingkan dengan air yang berada pada tanah.

Daya kapilaritas batang dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi. Kohesi merupakan kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang sejenis. Adhesi adalah kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang tidak sejenis. Melalui gaya adhesi, molekul air membentuk ikatan yang lemah dengan dinding pembuluh. Melalui gaya kohesi akan terjadi ikatan antara satu molekul air dengan molekul air lainnya. Hal ini akan menyebabkan terjadinya tarik-menarik antara molekul air yang satu dengan molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem.

Selain disebabkan oleh gaya kohesi dan adhesi, naiknya air ke daun disebabkan oleh penggunaan air di bagian daun atau yang disebut dengan daya isap daun. Air dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Pada daun, air juga mengalami penguapan. Penguapan air oleh daun disebut transpirasi. Penggunaan air oleh bagian daun akan menyebabkan terjadinya tarikan terhadap air yang berada pada bagian xilem sehingga air yang ada pada akar dapat naik ke daun.

b.   Pengangkutan Nutrisi pada Tumbuhan

Semua bagian tumbuhan, yaitu akar, batang, daun, dan bagian lainnya memerlukan nutrisi. Agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan terpenuhi, maka dibutuhkan suatu proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dan asam amino ke seluruh tubuh tumbuhan. Pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumuhan terjadi melalui pemuluh floem.

Pengangkutan zat-zat hasil fotosintesis dimulai dari sumbernya, yaitu daun (daerah yang memiliki konsentrasi gula tinggi) ke bagian tanaman lain yang dituju (daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah) dengan dibantu oleh sirkulasi air yang mengalir melalui pemuluh xilem dan floem. perhatikanlah gambar berikut.

 

Tekanan Darah pada Sistem Peredaran Darah Manusia

Tekanan yang terdapat pada pembuluh darah memiliki prinsip kerja seperti hukum Pascal. Hal ini karena tekanan pada pembuluh darah merupakan tekanan yang berada pada ruang tertutup. Pada  saat jantung memompa darah, darah akan mendapatkan dorongan sehingga mengalir melalui pembuluh darah. Saat mengalir dalam pembuluh darah, darah memberikan dorongan pada dinding pembuluh darah yang disebut dengan tekanan darah. Agar tekanan darah tetap terjaga, maka pembuluh darah harus terisi penuh oleh darah. Bila terjadi kehilangan darah akibat kecelakaan atau penyakit, tekanan darah dapat hilang, sehingga darah tidak dapat mengalir menuju selsel di seluruh tubuh. Akibatnya, sel-sel tubuh akan mati karena tidak mendapatkan pasokan oksigen dan nutrisi.

Tekanan darah diukur dengan menggunakan sebuah alat yang bernama sphygmomanometer, ada pula yang menyebutnya dengan tensimeter seperti yang terdapat pada Gambar berikut.

Tekanan darah diukur di dalam pembuluh nadi (arteri) besar yang biasanya dilakukan di tangan bagian lengan atas. Coba perhatikan Gambar berikut! Tekanan darah yang normal berkisar antara 120/80 mmHg. Angka pertama menunjukkan tekanan saat bilik berkontraksi dan darah terdorong keluar dari bilik jantung melalui pembuluh arteri disebut angka sistol. Angka kedua, yaitu yang lebih rendah adalah hasil pengukuran tekanan saat bilik relaksasi dan darah masuk menuju bilik jantung, tepat sebelum bilik-bilik ini berkontraksi lagi, disebut angka diastole.

Pada proses pengukuran tekanan darah juga berlaku hukum Pascal. Masih ingatkah kamu pernyataan hukum Pascal?

Menurut Pascal tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama.

Dengan demikian, tekanan darah yang berada pada bagian aorta, akan  sama dengan tekanan yang ada pada arteri atau pembuluh nadi yang ada di lengan atas atau di bagian tubuh yang lainnya.

Tekanan Gas pada Proses Pernapasan Manusia

Di dalam paru-paru tepatnya di alveolus terjadi pertukaran antara oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2). Setiap menit paru-paru dapat menyerap sekitar 250 mL O2 dan mengeluarkan sebanyak 200 mL CO2. Proses pertukaran antara O2 dengan CO2 terjadi secara difusi, yaitu proses perpindahan zat terlarut dari daerah yang memiliki konsentrasi dan tekanan parsial tinggi ke daerah yang memiliki konsentrasi dan tekanan parsial rendah.

Tekanan parsial adalah tekanan yang diberikan oleh gas tertentu dalam campuran gas tersebut. Pada bagian ini yang dimaksud dengan tekanan parsial adalah tekanan O2 dan CO2 yang terlarut di dalam darah. Tekanan parsial O2 diberi simbol PO2, sedangkan tekanan parsial CO2 diberi simbol PCO2. Pada sistem peredaran darah, tekanan parsial antara O2 dan CO2 bervariasi pada setiap organ. Darah yang masuk ke paru-paru melalui arteri pulmonalis memiliki PO2 yang lebih rendah dan PCO2 yang lebih tinggi daripada udara di dalam alveoli (alveoli merupakan jamak dari alveolus).

Pada saat darah memasuki kapiler alveoli, CO2 yang terkandung dalam darah berdifusi menuju alveoli dan O2 yang terkandung dalam udara di alveoli berdifusi ke dalam darah. Akibatnya PO2 dalam darah menjadi naik (banyak mengandung oksigen) dan PCO2 dalam darah menjadi turun (sedikit mengandung karbondioksida). Darah tersebut selanjutnya menuju ke jantung, kemudian dipompa ke seluruh bagian tubuh. Pada saat darah tiba di jaringan tubuh, O2 dalam darah tersebut mengalami difusi menuju jaringan tubuh. Kandungan CO2 dalam jaringan tubuh lebih besar dari pada kandungan CO2 dalam darah, sehingga CO2 dalam jaringan tubuh mengalami difusi ke dalam darah. Setelah melepaskan O2dan membawa CO2 dari jaringan tubuh, darah kembali menuju jantung dan dipompa lagi ke paru-paru. Perhatikan Gambar berikut

Selain itu tekanan juga terjadi pada proses berikut:

1. Proses pernapasa

Tekanan gas di sistem pernapasan manusia dapat terjadi akibat perubahan volume paru-paru kita. Bila volume paru-paru membesar, tekanan akan turun dan udara masuk ke paru-paru. Bila volume paru-paru mengecil, tekanan akan naik dan udara keluar paru-paru.

Jawaban panjang:

Hukum gas ideal yang menyatakan bahwa:

pV = nRT

p = nRT / V

dimana:

p = tekanan

V = volume

n = jumlah molekul

R = konstanta gas ideal

T = suhu

Dari sini terlihat bahwa tekanan (p) berbanding terbalik dengan volume (V) artinya, bila volume meningkat (mengembang), maka tekanan akan menurun. Sebaliknya, bila volume menurun (mengempis), maka tekanan akan naik.

Prinsip perubahan tekanan akibat perubahan volume ini terjadi pada saat kita bernafas. Udara akan bergerak dari tempat dengan tekanan tinggi menuju ke tempat bertekanan rendah. Dengan mengatur volume paru-paru, kita bisa mengatur tekanan udara di paru-paru, dan pada akhirnya mengatur apakah udara keluar atau masuk di tubuh kita.

Saat kita menarik nafas, diafragma akan bergerak ke atas, volume paru-paru akan meningkat, dan tekanan udara di paru-paru akan menurun. Akibatnya, udara dari luar tubuh kita akan masuk ke dalam paru-paru.

Demikian pula sebaliknya, saat kita menghembuskan nafas, diafragma akan bergerak turun, volume paru-paru akan berkurang, dan tekanan udara di paru-paru akan meningkat. Akibatnya, udara di dalam tubuh kita akan tertekan sehingga keluar dari paru-paru.

2. Alat penghisap pada cumi-cumi

Tentakel pada cumi-cumi memiliki alat penghisap, yang digunakan untuk menangkap mangsanya, dengan menggunakan prinsip tekanan. Dengan perbedaan tekanan antara air dan di permukaan alat hisap ini, akan menyebabkan gaya yang membuat mangsa cumi-cumi sulit melepaskan diri.

3. Serangga penghisap nektar bunga

Pada serangga yang memakan nektar atau sari bunga, seperti kupu-kupu, menghisap nektar ini dengan belalai, yang menarik nektr bunga ke dalam tubuh, dengan perbedaan tekanan, mirip seperti saat mausia meminum dengan menggunakan sedotan.

 

 TUGAS :

1.  Setelah membaca semua materi ini silahkan berikan kesimpulan hal apa saja yang kalian dapatkan berkenaan tentang nikmat yang telah Allah S.W.T minimal 7 hal. semakin banyak semaikin bagus!