LAPORAN BIOKIMIA REPRODUKSI I

I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan komponen utama protoplasma dan berperan dalam metabolisme sel. Air berfungsi sebagai medium tempat berlangsungnya transport nutrien, reaksi-reaksi enzimatis metabolisme, sel dan transfer energi kimia. Molekul air memiliki bentuk yang sederhana, bentuknya seperti huruf V lebar, dengan dua atom hidrogen yang digabungkan ke satu atom oksigen oleh ikatan kovalen tunggal.
Air memperlihatkan gaya antar molekul yang demikian kuat, hal ini disebabkan karena struktur molekul air. Pemisahan muatan pada molekul air menyebabkan dua molekul air tertarik satu dengan yang lain oleh gaya elektrostatik di antara muatan negatif sebagian pada atom oksigen dari satu molekul air dan muatan positif sebagian pada atom hidrogen dari molekul yang lain. Jenis ikatan elektrostatik ini disebut ikatan hidrogen.
Ikatan hidrogen merupakan interaksi diantara molekul-molekul air yang terjadi akibat gaya tarik antarmolekul antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Ikatan hidrogen seperti interaksi dipol-dipol dari Van der Waals. Yang membedakannya adalah muatan parsial positifnya berasal dari sebuah atom hidrogen dalam sebuah molekul. Sedangkan muatan parsial negatifnya berasal dari sebuah molekul yang dibangun oleh atom yang memiliki elektronegatifitas yang besar, seperti atom Flor (F), Oksigen (O), Nitrogen (N), Belerang (S) dan Posfor (P) (Robitaille, pierre 2009).
Ikatan hidrogen menyebabkan air memiliki sifat yang unik. Ketika air berada dalam bentuk cair, ikatan hidrogennya akan rapuh akibat gerak termal atom-atom H dan O, namun dapat tersambung dengan molekul H2O yang letaknya relatif lebih jauh. Sebaliknya ketika air berada dalam bentuk padat (kristal es) ikatan hidrogen menjadi kuat yang memiliki bentuk yang teratur dan masing-masing molekul berikatan dengan maksimum 4 molekul lainnya, dibagian tengah akan terbentuk rongga, jika kristal es berada dalam sebuah wadah yang rapuh maka kristal es tersebut akan menyebab wadah terdesak dan pecah. Fenomena ini disebabkan karena adanya ikatan hidrogen pada molekul air.
Darah yang komposisinya terdiri atas plasma darah dan sel-sel darah, dimana plasma darah terdiri dari 90% air, Protein 8%, Garam mineral 0,9% (NaCl, NaHCO3, Bahan organik 0,1% (Roudier, Nathalie, 1998). Banyaknya komposisi air dalam darah yang mencapai 90% menimbulkan sebuah pertanyaan apakah air yang terkandung dalam darah juga mengalami kristalisasi pada saat dibekukan?. Fenomena lain yaitu larutan gliserol yang banyak digunakan sebagai antifreeze, gliserol merupakan suatu trihidroksi alkohol yang terdiri dari 3 atom karbon, gliserol memberikan perlindungan pada sel agar tidak terjadi kerusakan yang berlebihan selama proses pembekuan.
Berdasarkan uraian diatas, praktikum ini dilaksanakan agar mahasiswa dapat membuktikan dan memahami bagaimana terjadinya pembentukan ikatan hidrogen antar molekul air, kristalisasi air dalam sel darah merah, serta melihat pengaruh gliserol terhadap kristalisasi air dalam sel darah merah.
1.2 Tujuan
Tujuan dari pelaksanaan praktikum ini adalah:
1. Membuktikan terjadinya pembentukan ikatan hidrogen antar molekul air (kristalisasi air).
2. Membuktikan terjadinya kristalisasi air dalam sel darah merah.
3. Membuktikan pengaruh gliserol terhadap terhadap kristalisasi air dalam sel darah merah.

 

 
II. METODOLOGI PRAKTIKUM
2.1 Waktu dan Tempat
Waktu pelaksanaan praktikum : Pukul 08.00-13.00 WITA
1. Kamis, 19 September 2013
2. Kamis, 26 September 2013
Tempat pelaksanaan praktikum : Ruang Laboratorium Biokimia
Reproduksi, Pusat Penelitian dan
Konservasi Primata IPB.
2.2 Materi
2.2.1 Bahan
Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah:
• Air destilata 1 L
• Darah hewan (Kambing jantan) 5 ml
• Heparin 0,2 mg
• Gliserol 10% 200 ml
• Alkohol 70%
• Kapas
2.2.1 Alat
Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah:
• Gelas ukur 100 mL 1 buah
• Kaleng minuman kosong 2 buah
• Mikroskop 1 buah
• Kaca objek 3 buah
• Penutup kaca objek 3 buah
• Pipet hematokrit 100 µL 3 buah
• Cawan petri 1 buah
• Vial 10 mL 1 buah
• Pipet mikron 1 buah
• Gelas piala 100 ml 1 buah
• Spoit 10 mL 1 buah
2.3 Cara Kerja
2.3.1 Percobaan 1A: Pembentukan Ikatan Hidrogen pada
Kristalisasi Air
a. penyediakan satu buah kaleng kosong bekas minuman, kaleng diremukkan hingga bentuknya berubah. Mengisi penuh dengan air destilata, mengukur volume air dengan gelas ukur 100 mL.
b. Mengisi kembali kaleng tersebut penuh dengan air destilata lalu membekukan dengan memasukkannya kedalam freezer.
c. Setelah air membeku atau mengkristal, kristal es dicairkan kemudian mengosongkan kaleng kembali.
d. Mengisi kembali kaleng penuh dengan air destilata, mengukur lagi volume air dengan gelas ukur 100 mL.
e. Membandingkan volume kaleng setelah air dibekukan dan sebelum dibekukan.
f. Mengulangi percobaan dengan menggunakan satu buah pipet hematokrit 100 µL, mengisi dengan air dengan cara mencelupkan ujungnya kedalam air destilata.
g. Mengatur agar air berada ditengah pipet hematokrit lalu mengukur panjang air didalam pipet hematokrit. Memasukkan pipet hematokrit kedalam freezer.
h. Setalah air dalam pipet hematokrit mengkristal, segera di ukur panjang es didalam pipet hematokrit.
2.3.2 Percobaan 1B: Kristalisasi Air dalam Sel Darah Merah
a. Menyiapkan sampel darah dengan menggunakan jarum suntik sebanyak 0,2 mg kemudian dimasukkan kedalam vial yang telah diberi 0,2 mg heparin.
b. Mengamati dibawah mikroskop sel darah merah yang belum dibekukan.
c. Mencelupkan ujung pipet hematokrit kedalam sampel darah.
d. Mengatur agar sampel darah berada ditengah pipet hematokrit lalu mengukur panjang sampel darah didalam pipet hematokrit.
e. Memasukkan pipet hematokrit kedalam freezer.
f. Setelah sampel darah membeku atau mengkristal, panjang sampel darah beku segera diukur.
g. Membiarkan sampel darah yang telah dibekukan mencair.
h. Setelah sampel darah mencair, sampel darah diamati dibawah mikroskop dan membandingkan sel darah merah yang tidak dibekukan.
2.3.3 Percobaan 1C: Pengaruh Gliserol terhadap Kristalisasi Air
dalam Sel Darah Merah.
a. Melakukan seperti percobaan 1A, menggunakan larutan gliserol 10% sebagai pengganti air.
b. Melakukan juga seperti percobaan 1B, bagian A lalu menambahkan gliserol sebanyak 0.10 mL (100 µL), setelah itu melalukan seperti pada bagian B sampai H.
c. Membandingkan hasil yang diperoleh pada percobaan 1C dengan hasil percobaan 1A dan 1B.

 

 

 

 

 

 

 

III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Pengamatan
Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan, berikut hasil pengamatan dari praktikum:
a. Hasil pengamatan percobaan 1A: Pembentukan Ikatan Hidrogen pada Kristalisasi Air.
• Air Destilata pada Kaleng
Nama Bahan Volume Awal (ml) Volume Akhir (ml)
Air Destilata 233 275

Tabel 1a. Hasil Pengamatan Percobaan 1A: Pembentukan Ikatan Hidrogen pada Kistalisasi Air
• Air Destilata pada pipet hematokrit 100 µL

Nama Bahan Panjang Awal (cm) Panjang Akhir (cm)
Air Destilata 2,9 3,1

Tabel 2a. Hasil Pengamatan Percobaan 1A: Pembentukan Ikatan Hidrogen pada Kistalisasi Air

b. Hasil pengamatan percobaan 1B: Kristalisasi Air dalam Sel Darah Merah
Nama Bahan Panjang Awal Darah (cm) Panjang Akhir
Darah (cm)
Darah Kambing Jantan 2,2 2,3

 

 
Tabel 1b. Hasil Pengamatan Percobaan 1B: Kristalisasi Air dalam
Sel Darah Merah (wadah pipet hematokrit 100 µL)

 

 

 

 

 

 

Gambar 1b. Sel Darah Merah Kambing Jantan Sebelum dibekukan

 

 


 

 
Gambar 2b. Sel Darah Merah Kambing Jantan Setelah Dibekukan.

 

 

 

c. Hasil Pengamatan Percobaan 1C: Pengaruh Gliserol Terhadap Kristalisasi Air dalam Sel Darah Merah
• Gliserol pada Kaleng
Nama Bahan Volume Awal (ml) Volume Akhir (ml)
Gliserol 186 190

Tabel 1c. Hasil Pengamatan Percobaan 1C: Pengaruh Gliserol
Terhadap
Kristalisasi Air dalam Sel Darah Merah

• Darah + gliserol pada pipet hematokrit 100 µL

Nama Bahan Panjang Awal (cm) Panjang Akhir (cm)
Darah + Gliserol 2 2

Tabel 2c. Hasil Pengamatan Percobaan 1C: Pengaruh Gliserol Terhadap Kristalisasi Air dalam Sel Darah Merah

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Pembahasan
3.2.1 Percobaan 1A: Pembentukan Ikatan Hidrogen pada Kristalisasi Air
Percobaan ini untuk membuktikan adanya ikatan hidrogen pada kristalisasi air, berdasarkan hasil percobaan pada kaleng yang telah diremukkan volume awal kaleng adalah sebesar 233 mL, setelah kaleng yang berisi air dibekukan terlihat bahwa volume kaleng bertambah hal ini dibuktikan dengan pengukuran kembali volume air didalam kaleng setelah dibekukan bertambah yaitu sebesar 275 mL. Selisih antara volume awal kaleng dan volume akhir kaleng setelah dibekukan cukup besar yaitu 42 mL. Pada pipet hematokrit 100 µL yang berisi air destilata juga mengalami perubahan panjang sebelum dan setelah dibekukan, dimana panjang air destilata didalam pipet hematokrit sebelum dibekukan adalah 2,9 cm dan setelah dibekukan 3,1 cm.
Adanya perbedaan volume kaleng sebelum dan setelah dibekukan disebabkan karena pada saat terbentuk kristal es dari air tersebut, ikatan hidrogen pada air menjadi kuat dan teratur dimana pada bagian tengah dari ikatan hidrogen kristal es tersebut akan terbentuk rongga, terbentuknya rongga menyebabkan pemuaian pada kristal es, pemuaian ini membuat dinding kaleng terdesak keluar sehingga bentuknya berubah, desakan kristal es keluar tersebut menyebabkan volume kaleng bertambah bahkan pada percobaan ini menyebabkan kaleng pecah. Hal ini membuktikan bahwa ikatan hidrogen yang terbentuk pada kristal es cukup kuat.
Air destilata pada pipet hematokrit 100 µL yang mengalami pertambahan panjang sebelum dan setelah dibekukan juga menunjukkan adanya ikatan hidrogen yang terjadi pada kristal air destilata, terjadi ikatan hidrogen pada air destilata yang membeku didalam pipet hematokrit terlihat pada pertambahan panjang air didalam pipet karena pemuaian kristal es akibat ikatan hidrogen. Pemuaian kristal es didalam pipet menjadikan panjang kristal es bertambah.
Hal ini sejalan dengan pendapat Howoritz dan Trievel (2012), Setiap molekul H2O akan berikatan dengan 4 molekul H2O yang lain melalui ikatan hidrogen yang berbentuk tetrahedral. Karena ada ikatan hidrogen dalam bentuk tetrahedral tersebut, maka kristal es membentuk struktur berongga. Pada waktu es melebur, sebagian dari ikatan hidrogen tersebut dapat putus, sehingga struktur rongganya mengalami kerusakan. Akibatnya adalah ruangan antara moleku-molekul menjadi lebih kecil sehingga volume akan berkurang dan massa jenisnya akan bertambah. Apabila H2O dipanaskan dari 0°C sampai 4°C, maka makin banyak ikatan hidrogen yang dapat diputuskan sehingga molekul-molekul H2O makin berdekatan satu sama lain dan terjadi kontrasi atau pengurangan volume. Sebaliknya pada suhu di atas 4°C efek pemuaiannya lebih berperan sehingga volume menjadi lebih besar dan massa jenis menjadi lebih kecil. Pasangan elektron bebas (lone pair electron). Hidrogen dari molekul lain akan berinteraksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kJ mol-1) hingga tinggi (>155 kJ mol-1).
Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh perbedaan elektronegativitas antara atom-atom dalam molekul tersebut. Semakin besar perbedaannya, semakin besar ikatan hidrogen yang terbentuk. Ikatan hidrogen mempengaruhi titik didih suatu senyawa. Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air (H2O), terjadi dua ikatan hidrogen pada tiap molekulnya. Sifat-sifat ikatan Hidrogen antara lain pada wujud cair, ikatan hidrogen antara satu molekul H2O dengan molekul H2O yang lain mudah putus, akibat gerak termal atom-atom H dan O. Namun dapat tersambung dengan molekul H2O yang letaknya relatif lebih jauh sedangkan pada wujud padat, ikatan hidrogennya lebih stabil karena energi termalnya lebih rendah dari energi ikat hidrogen misalnya kristal es (suhunya lebih rendah).
3.2.2 Percobaan 1B: Kristalisasi Air dalam Sel Darah Merah
Percobaan ini dilakukan untuk membuktikan adanya kristalisasi air dalam sel darah merah, sampel darah yang digunakan pada percobaan ini adalah darah kambing jantan peranakan etawa. Pada saat pengambilan sampel, sampel darah tersebut diberi heparin yang berfungsi sebagai antikoagulan untuk mencegah terjadinya pembekuan darah. Berdasarkan hasil percobaan dimana panjang awal darah yang berada didalam pipet hematokrit adalah 2,2 cm, setelah dibekukan panjang darah didalam pipet hematokrit bertambah menjadi 2,3 cm. Terdapat selisih 0,1 cm. Pertambahan panjang sampel darah pada pipet hematokrit setelah dibekukan dikarenakan air yang terkandung dalam darah mengalami kristalisasi, pada saat terbentuk kristal maka dibagian tengahnya akan terbentuk rongga, rongga yang terbentuk inilah yang menyebabkan terjadinya pemuaian dan panjang dari sampel darah bertambah, kristalisasi ini menyebabkan ikatan hidrogen menjadi kuat dan teratur.
Darah yang komposisinya terdiri atas plasma darah dan sel-sel darah, dimana plasma darah terdiri dari 90% air, Protein 8%, Garam mineral 0,9% (NaCl, NaHCO3, Bahan organik 0,1% (Roudier, Nathalie, 1998). Komponen air dalam plasma darah yang mencapai 90%, memungkinkan terjadinya kristalisasi air dalam sel darah merah pada saat dibekukan, kristalisasi air menyebabkan ikatan hidrogen menjadi lebih kuat dan teratur, ikatan yang kuat dan teratur menjadikan kristal air dalam sel darah memuai dan panjangnya dalam pipet hematokrit bertambah.
Terlihat dibawah mikroskop terdapat perbedaan bentuk sel darah merah sebelum dan setelah dibekukan. Sel darah merah sebelum dibekukan jumlah selnya sangat banyak, bentuknya bulat bikonkaf. Sedangkan pada sel darah merah yang telah dibekukan terdapat perbedaan jumlah sel darah tidak sebanyak sel darah merah sebelum dibekukan, selain itu bentuknya yang abnormal (pecah) hal ini karena sel darah merah mengalami lisis, lisis disebabkan karena pada saat pembekuan dilemari pendingin air yang terdapat didalam plasma darah mengalami ikatan hidrogen, ikatan hidrogen membuat molekur air menjadi teratur dan kuat, dibagian tengah kristal air akan terbentuk rongga, sehingga terjadi pemuaian, pemuaian menyebabkan membran plasma terdesak keluar dan terjadilah lisis.

3.2.3 Percobaan 1C: Pengaruh Gliserol Terhadap Kristalisasi Air dalam Sel Darah Merah
Percobaan ini dilakukan untuk membuktikan pengaruh gliserol terhadap kristalisasi air dalam sel darah merah. Sampel darah yang akan dibekukan didalam pipet hematokrit ditambahkan dengan gliserol 10%. Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan, tidak terjadi pertambahan panjang sampel darah yang telah dicampurkan dengan gliserol pada pipet hematokrit, panjang awal dan panjang akhirnya sama yaitu 2 cm. Hal ini terjadi karena adanya gliserol yang telah dicampurkan pada darah tersebut, gliserol mempunyai sifat larut dalam lemak sehingga dapat menembus membran plasma masuk kedalam sel, menggantikan sebagian air bebas dan mendesak keluar elektrolit-elektrolit, menurunkan konsentrasi elektrolit, meminimalisasi pembentukan kristal es baik intraseluler maupun ekstraseluler. Menurut Azizah (2006), Gliserol memodifikasi kristal-kristal es yang terbentuk sehingga mengurangi daya rusak sel darah merah, dengan kata lain gliserol memberikan perlindungan pada sel agar tidak terjadi kerusakan yang berlebihan selama proses pembekuan, gliserol memiliki sifat dapat larut dalam lemak sehingga dapat menembus membran plasma masuk kedalam sel,
Dibawah mikroskop bentuk sel darah merah yang telah ditambahkan gliserol lalu dibekukan tidak mengalamai lisis, hal ini disebabkan karena adanya gliserol yang memodifikasi kristal-kristal es yang terbentuk sehingga mengurangi daya rusak sel darah merah, dengan kata lain gliserol memberikan perlindungan pada sel agar tidak terjadi kerusakan yang berlebihan selama proses pembekuan.
Pada percobaan selanjutnya dimana kaleng yang telah diremukkan diisi dengan gliserol 10% kemudian dibekukan. Volume awal kaleng adalah sebesar 186 ml, setelah kaleng yang berisi gliserol dibekukan volume kaleng bertambah yaitu sebesar 190 ml. Selisih antara volume awal kaleng dan volume akhir kaleng setelah dibekukan tidak terlalu besar yaitu 4 ml. Pertambahan volume kaleng tidak terlalu signifikan jika dibandingkan dengan percobaan 1A kaleng yang berisi air destilata. Gliserol yang dimasukkan ke dalam lemari pendingin tetap mengalami pembekuan karena gliserol yang digunakan adalah gliserol dengan konsentrasi 10%, artinya terdapat zat terlarut (gliserol) sebanyak 10% dan sisanya 90% adalah zat pelarut (air). Gliserol merupakan salah satu jenis lemak, memiliki sifat antifreeze, griserol sulit untuk membeku, dan memiliki ikatan hidrogen yang tidak teratur, kandungan lemak pada gliserol membuat air yang terkandung didalamnya sulit membeku dan tidak dapat membentuk ikatan hidrogen yang kuat seperti pada ikatan hidrogen pada air murni sehingga pada saat dibekukan pertambahan volume kaleng sebelum dan setelah dibekukan tidak menunjukkan pertambahan yang signifikan.
3.2.4 Perbandingan Hasil yang Diperoleh pada Percobaan 1A, 1B, 1C.
Perobaan Keterangan
IA Selelah dibekukan volume kaleng mengalami petambahan begitupun dengan panjang air pada pipet hematokrit, hal ini dikarenakan adanya ikatan hidrogen.
IB Panjang sampel darah pada pipet hematokrit mengalami pertambahan karena air yang terdapat pada plasma darah mengalami ikatan hidrogen yang teratur dan kuat. Dibawah mikroskop sel darah merah yang telah dibekukan mengalami lisis karena ikatan hidrogen pada saat membentuk kristal menjadi kuat dan teratur.
IC Panjang sampel darah yang telah ditambahkan gliserol didalam pipet hematokrit tidak mengalami pertambahan panjang karena gliserol mengurangi daya rusak sel darah merah, dengan kata lain gliserol memberikan perlindungan pada sel agar tidak terjadi kerusakan yang berlebihan selama proses pembekuan. Penampakan sel darah merah+gliserol dibawah mikroskop tidak terjadi lisis.

 

IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan, maka dapat disimpulkan, bahwa:
1. Terjadi ikatan hidrogen antar molekul air (kristalisasi air).
2. Terjadi kristalisasi air dalam sel darah merah.
3. Gliserol berpengaruh terhadap kristalisasi air dalam sel darah merah.
DAFTAR PUSTAKA
Azizah. 2006. Peranan Berbagai Konsentrasi Gliserol pada Pengencer Skim Glukosa Terhadap Kualitas Semen Beku Kuda. Skripsi. Departemen klinik reproduksi dan patologi. Fakultas Kedokteran Hewan. Bogor.

Sajuthi, Adijuwana, & Sulistiyani. 2011. Penuntun Praktikum Biokimia Reproduksi. IPB. Bogor

Horowitz, S dan R, Trievel. 2012. Carbon-Oxygen Hydrogen Bonding in Carbon-Oxygen Structure andFunction. The Journal of Biological Chesmistry. Vol 287. No. 50.

Nathalie Roudier. 1990. Evidence For The Presence Of Aquaporin-3 In Human Red Blood Cells. The Journal Of Biological Chemistry. Vol 273:8407-841.

Robitaille, Marie. 2009. Water, Hydrogen Bonding, and the Microwave Background. Progress In Physics. Vol. 2: 5-8.

Just another weblog