Kloroplas: Fungsi, Struktur dan Proses Fotosintesis

Posted on

Kloroplas: Fungsi, Struktur dan Proses Fotosintesis – Kloroplas adalah organel sel yang terkait dengan fotosintesis. Mereka adalah subunit khusus dalam sel-sel organisme eukariotik seperti tumbuhan dan alga yang melakukan proses fotosintesis.

Dalam proses ini, pigmen yang dikenal sebagai klorofil, menangkap energi matahari dan mengubahnya menjadi energi, menyimpannya dalam molekul yang dirancang khusus untuk tujuan ini.

Dalam artikel ini kita akan meninjau fungsi dan strukturnya, serta proses fotosintesisnya.

Struktur kloroplas

Kata kloroplas berasal dari kata Yunani “chloros“, yang berarti “hijau“. Kloroplas adalah salah satu dari tiga jenis plastida yang ada di sel tumbuhan dan alga. Mereka adalah organel seluler yang hanya ada di sel tumbuhan.

Kloroplas mirip dengan mitokondria sel hewan, karena kedua organisme seluler bertanggung jawab untuk menghasilkan energi metabolik, yang mengandung sistem genetik mereka sendiri dan mereplikasi dengan pembagian.

Kloroplas: Fungsi, Struktur dan Proses Fotosintesis
Kloroplas: Fungsi, Struktur dan Proses Fotosintesis | MasterIPA.com

Sel eukariotik sebagai kloroplas adalah organisme yang berevolusi dengan endosimbiosis, yaitu, mereka memiliki struktur sendiri dan inti, terpisah dari lingkungan eksternal.

Seperti mitokondria, mereka memiliki DNA sendiri, yang dianggap sesuai dengan cyanobacteria fotosintetik, yang difagosit oleh sel eukariotik primer, sehingga menimbulkan organel ini.

Meskipun kesamaan mereka dengan mitokondria sel-sel hewan, kloroplas lebih besar dan lebih kompleks. Bukan hanya mereka bertanggung jawab atas proses fotosintesis dan energi, tetapi juga proses fundamental lainnya dalam sel.

Kloroplas bertanggung jawab untuk fotosintesis mengubah CO 2 dalam karbohidrat. Selain itu, kloroplas mensintesis asam animo, komponen lipid dari membran dan asam lemak mereka sendiri. Selain itu, kloroplas terlibat dalam pengurangan nitrit (NO2) dan amonia (NH3),

Kloroplas adalah satu-satunya plastida sel eukariotik yang memiliki peran sangat penting yang berbeda pada tumbuhan. Distribusi mereka homogen dalam sitoplasma sel dan beberapa biasanya terkonsentrasi di sekitar nukleus atau tepat di bawah membran plasma. Sel tumbuhan memiliki sekitar 50 kloroplas di dalamnya.

Kloroplas sangat dinamis, bergerak dan beredar di sekitar dan di dalam sel tumbuhan dan kadang-kadang bereproduksi. Perilaku ini sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan yang mempengaruhi tanaman, seperti warna dan intensitas cahaya.

Ukuran kloroplas sekitar 5μm hingga 10 μm (μ dibaca mikrometer) dan dikelilingi oleh membran ganda yang disebut pembungkus kloroplas.

Selain membran dalam dan luar, kloroplas memiliki sistem membran internal ketiga, yang disebut membran tilakoid, terbentuk dari jaringan cakram pipih yang disusun dalam tumpukan yang disebut grana.

Karena struktur tiga membran yang memiliki kloroplas, organisasi internal sel-sel ini lebih kompleks daripada mitokondria. Membran ini membagi tiga kompartemen berbeda yang memiliki kloroplas:

  1. Ruang antara dua membran pembungkus kloroplas.
  2. Stroma, yang ada di dalam kloroplas tetapi di luar membran tilakoid.
  3. Tilakoid (lihat gambar diatas)

Namun, baik kloroplas dan mitokondria memiliki fungsi utama yaitu generasi kemiosmotik ATP (adenosin trifosfat), komponen organik yang menyediakan energi bagi organisme untuk beberapa proses metabolisme yang berbeda.

Proses kemiosmosis adalah ketika sel tanaman menghasilkan ATP. Dalam hal ini, proton di dalam sel mencapai membran dan molekul ATP disintesis sebagai hasilnya.

Fungsi Kloroplas

Membran dalam kloroplas tidak berperan dalam fotosintesis. Sistem transpor elektron dalam kloroplas terletak di membran tilakoid, dan proton dipompa melalui membran ini dari stroma ke lumen tilakoid.

Ini adalah proses melintasi membran yang menghasilkan energi untuk menyaring proton dan bahwa energi yang dibuat mengandung ATP. Dalam kasus kloroplas, ATP diproduksi dalam fotosintesis tahap pertama dan dengan demikian memberikan energi untuk tahap kedua.

Ini adalah gradien elektrokimia yang mendorong sintesis ATP sebagai proton yang kembali ke stroma. Ini adalah membran tilakoid yang memainkan peran utama dalam proses menghasilkan energi metabolik dalam sel tumbuhan.

Setelah dimulainya fotosintesis tahap kedua, ATP ini menyediakan energi untuk pengembangan fosfogliserida, molekul gliserin yang penting untuk mengubahnya menjadi senyawa organik.

Senyawa organik ini digabungkan dalam bentuk molekul glukosa enam karbon. Tumbuhan kemudian menyimpan glukosa dengan cara yang berbeda. Beberapa tanaman mengumpulkan molekul karbon, tanaman lain menyimpannya dalam semacam tabung dan tanaman lain mengubah energi ini menjadi fruktosa atau gula buah.

Gula yang kita makan secara teratur, yang dikenal sebagai sukrosa, adalah produk lain yang dihasilkan dari akumulasi glukosa di dalam tanaman.

Selain itu, ketika proses fotosintesis selesai, ATP memiliki fungsi lain di dalam sel tanaman, memungkinkan mobilitas, pembelahan sel dan reaksi biosintesis lainnya.

Kloroplas dan Proses Fotosintesis

Selama fotosintesis, energi matahari diubah menjadi energi kimia. Energi ini kemudian disimpan dalam bentuk glukosa, yaitu gula.

Karbon dioksida (CO2 ), air dan sinar matahari adalah unsur-unsur yang terlibat dalam proses produksi glukos. Secara total, fotosintesis terjadi dalam dua tahap, yaitu reaksi sel tanaman terhadap cahaya dan kemudian reaksi dalam tahap tanpa cahaya. (reaksi gelap dan reaksi terang)

Tahap reaksi terhadap cahaya terjadi ketika ada cahaya masuk dan proses dimulai dalam grana kloroplas, di mana pigmen yang dihasilkan digunakan untuk mengubah cahaya menjadi energi kimia. Pigmen itu dikenal sebagai klorofil a.

Ada pigmen lain yang juga terlibat dalam proses fotosintesis seperti klorofil b, karoten dan xanthophyll, yang merupakan pigmen berwarna kuning.

Pada tahap pertama ini, sinar matahari diubah menjadi energi kimia, dalam bentuk molekul ATP (adenosin tripospat) dan molekul NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate).

Kedua molekul ini, ATP dan NADPH, digunakan dalam tahap gelap dari proses untuk produksi gula. Tahap ini juga disebut tahap fiksasi karbon atau Siklus Calvin .

Selama Siklus Calvin, reaksi terjadi di stroma kloroplas. Stroma ini mengandung enzim yang memfasilitasi serangkaian reaksi menggunakan ATP, NADPH dan CO 2 Untuk produksi gula.

Gula kemudian dapat disimpan dalam bentuk karbohidrat, digunakan selama respirasi seluler atau dalam produksi selulosa oleh tanaman.

Materi genetik kloroplas

Seperti mitokondria, kloroplas memiliki sistem genetik mereka sendiri, DNA mereka sendiri, yang menunjukkan sumber utama bakteri fotosintetik mereka. Genom kloroplas mirip dengan gen mitokondria, karena terdiri dari molekul DNA melingkar yang terjadi pada banyak salinan di dalam masing-masing organel.

Bahkan genom kloroplas lebih besar dan lebih kompleks daripada gen mitokondria, mengandung sekitar 120 gen.

Sangat menarik untuk mempertimbangkan bahwa baik kloroplas maupun mitokondria memiliki ribuan salinan DNA mereka di dalamnya, sel hewan atau tumbuhan memiliki banyak mitokondria atau kloroplas untuk mereplikasi DNA mereka. Dengan demikian, dalam suatu organisme mungkin ada jutaan salinan DNA dari mitokondria atau kloroplas.

Ketika kloroplas membelah – termasuk materi genetik mereka – mereka terdistribusi secara acak ke sel “anak” selama proses mitosis atau meiosis. Ketika pembelahan sel ini terjadi, organel akan berhenti di sel yang berbeda.

Dalam kasus DNA non-nuklir yang dimiliki oleh kloroplas dan juga mitokondria, ini dapat diwariskan hanya dari ayah atau ibu, bukan keduanya. Pada manusia, misalnya, anak-anak memiliki DNA dari mitokondria ibunya, bukan dari ayah.

Genom kloroplas memiliki RNA (ribosomal ribonucleic acid) di dalamnya, penting untuk sintesis protein; Selain protein lain yang terkait dengan ekspresi genetik DNA ini dan fungsi yang berkaitan dengan fotosintesis.

Protein yang terlibat dalam proses fotosintesis lebih dari 30, termasuk komponen sistem foto 1 dan 2.

Enzim Rubisco dikenal karena perannya sebagai komponen utama dari stroma kloroplas dan juga merupakan protein yang paling melimpah di planet ini.

Kloroplas memiliki lebih banyak protein berkode daripada mitokondria, meskipun 90% dari protein ribosomnya masih dikodekan oleh gen nuklir. Protein-protein ini harus diklasifikasikan dalam kompartemen kloroplas yang benar, yang lebih kompleks karena organel ini memiliki tiga membran terpisah.

Protein ditranslokasi untuk diimpor ke kloroplas, dengan translokasi langsung antara dua membran pembungkus kloroplas dan kemudian dihapus.

Setelah proses lain diangkut dari membran internal kloroplas ke stroma. Selanjutnya, protein tersebut diimpor ke dalam lumen tilakoid.

Lokasi klorplas di dalam sel tumbuhan

Kloroplas tidak ditemukan di semua bagian tumbuhan tetapi hanya di area berwarna hijau. Di sebagian besar tanaman ditemukan di daun, tetapi khusus tanaman kaktus ditemukan di batang.

Dalam kondisi cahaya rendah, kloroplas akan memperluas bentuknya, untuk menerima lebih banyak cahaya untuk diserap.

Di sisi lain, dalam kasus cahaya terlalu banyak, mereka akan berbaris di kolom vertikal sepanjang dinding sel atau dalam bentuk lateral untuk mencari produksi dan untuk menghindari bahwa cahaya tiba kepada mereka dari bentuk yang sangat langsung dan dapat merusak mereka. Ini mengurangi eksposur dan juga melindungi mereka dari kerusakan photooxidative.

Dinding sel pada tumbuhan terbuat dari selulosa, yang juga merupakan makromolekul paling melimpah di planet ini. Serat selulosa panjang, polimer linier yang terdiri dari ratusan molekul glukosa.

Kemampuan ini untuk mendistribusikan kloroplas sehingga mereka dapat berlindung satu demi satu atau memperluas adalah alasan mengapa tanaman terestrial berevolusi dan memiliki banyak kloroplas kecil, bukan yang sedikit dan lebih besar.

Pada tumbuhan besar, gerakan kloroplas ini terjadi oleh fototropin, yaitu fotoresis cahaya yang bereaksi terhadap cahaya biru. Pada tumbuhan lain seperti yang berbunga, alga dan lainnya, pergerakan kloroplas dipengaruhi oleh cahaya merah.

Fungsi Lain kloroplas

Selain menjadi dasar dalam proses fotosintesis, ada fungsi lain kloroplas dalam tumbuhan. Yaitu:

Kekebalan tanaman

Tanaman tidak memiliki sel kekebalan khusus, semua sel organisme tanaman berfungsi dalam respon imun.

Namun, kloroplas, bersama dengan nukleus, membran sel dan retikulum endoplasma adalah primordial dalam pertahanan melawan patogen. Inilah sebabnya mengapa agen agresif biasanya menyerang kloroplas sebelum struktur tanaman lain.

Sistem kekebalan tanaman merespon dalam dua cara: yang pertama adalah respon hipersensitif, yang menginfeksi sel-sel secara otomatis dan menjadwalkan kematian sel; Dan memperoleh resistansi sistemik, di mana sel yang terinfeksi mengirim sinyal peringatan ke sisa tanaman dari kehadiran patogen.

Kloroplas merespon kedua mekanisme tersebut, dengan sengaja merusak sistem fotosintesis mereka, menyebabkan semacam oksigen reaktif, yang pada gilirannya memicu respons hipersensitif. Oksigen reaktif ini juga menghilangkan patogen apa pun di dalam sel.

Daftar Pustaka

  1. Biology. Animal and Plant cells. Diakses dari biology.tutorvista.com.
  2. Chloroplast and Other Plastids. Diakses dari ncbi.nlm.nih.gov.
  3. What role does ATP play in photosynthesis? Diakses dari reference.com.
  4. Inheritance of mitochondrial and chloroplast DNA. Diakses dari khanacademy.org.
  5. Retrieved from biology.about.com.
  6. Plant Cells, Chloroplasts, and Cell Walls. Diakses dari nature.com.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *