BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Penemuan
susunan sel dalam organisme adalah bersamaan dengan permulaan pemakaian
Mikroskop.Dari hasil penelitian beberapa para ahli dihasilkan beberapa teori
sel diantaranya sel berasal dari sel dan berkembang biak dengan cara membelah
diri.sel adalah suatu unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk
hidup sel adalah suatu unit aktifitas Biologi yang dibatasi oleh membran
semipermeabel dan dapat melakukan reproduksi sendiri pada medium di luar
makhluk hidup.
Di dalam sel terdapat beberapa bagian diantaranya kloroplas .Foto kloroplas
pertama kali diisolasi dari mikroskop electron pada tahun 1947 oleh S Granick
dan K Porter.Foto tersebut menunjukan bahwa grana tampak seperti tumpukan
piring.Pada tahun 1953 J Finean membuat sayatan tipis kloroplas dan mendapat
secara ultrastruktur tampak 3 kompartemen yaitu pembungkus luar sistem membran
lamella internal dan stroma.Bentuk grana yang bertumpuk-tumpuk tersebut
bertujuan untuk memperluas permukaannnya.Kloroplas merupakan organel yang
mengandung klorofil,untuk digunakan pada saat fotosintesis.Kloroplas dapat
memperbanyak dengan membelah diri (replikasi).
Kloroplas atau Chloroplast adalah plastid yang mengandung klorofil.Di dalam
kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap dari fotosintesis
tumbuhan.Kloroplas terdapat pada hampir seluruh tumbuhan tetapi tidak umum
dalam semua sel.Bila ada maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak
plastida.Pada tumbuhan tingkat tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5
mm,kadang-kadang lebih besar). Berdasarkan uraian latar belakang tersebut guna menambah wawasan pemahaman tentang
kloroplas yaitu struktur klroplas, DNA kloroplas, fungsi kloroplas, dan
Biogenesis kloroplas.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Struktur dan Ultrastruktur Kloroplas
Kloroplas
berasal dari proplastid kecil (plastid yang belum dewasa, kecil dan hampir tak
berwarna dengan sedikit atau tanpa membran dalam ). Pada umumnya proplastid
berasal hanya dari sel telur yang tak terbuahi,sperma tak berperan disini. Proplastid
membelah pada saat embrio berkembang,dan berkembang menjadi kloroplas ketika
daun dan batang terbentuk. Kloroplas muda juga aktif membelah, khususnya bila
organ mengandung kloroplas terpajang pada cahaya. Jadi setiap sel daun dewasa
sering mengandung beberapa ratus kloroplas.Sebagian besar kloroplas mudah
dilihat dengan mikroskop cahaya,tapi struktur rincinya hanya bisa dilihat
dengan mikroskop cahaya, tapi struktur rincinya hanya bisa dilihat dengan
mikroskop electron.
Kloroplas adalah plastida
yang berwarna hijau, umumnya berbentuk lensa, terdapat dalam sel tumbuhan lumut
(Bryophyta), paku-pakuan (Pterydophyta) dan tumbuhan berbiji (Spermatophyta).Garis tengah lensa
tersebut 2-6 milimikron, sedangkan tebalnya 0.5-1,0 milimikron.kloroplas
terdapat pada hampir seluruh tumbuhan,tetapi tidak umum dalam semua sel.Bila
ada,maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastida.Plastida
adalah organel bermembran rangkap yang bentuk
dan fungsinya bermacam-macam.Proplastida merupakan prekursor berbagai macam
plastida dalam jaringan tanaman,tergantung pada macam jaringan dan macam
lingkungan yang berpengaruh,proplastida berdiferensiasi menjadi plastida yang
berbeda.
Secara
umum suatu sel mesofil daun mengandung 30-50 butir kloroplas yang beraneka
ragam ditemukan pada ganggang algae. Kloroplas berbentuk jala ditemukan pada Cladophora , berbentuk spiral pada Spirogyra dan berbentuk bintang pada
Zygnema.
A. Tatanama
Kompartemen Pada Kloroplas
Kloroplas
mempunyai selaput (membran) rangkap seperti pada mitokondria.Membran luar
dipisahkan dari membran dalam dengan ruang antar membran.Membran dalam
mempunyai hubungan dengan kompleks membran di bagian dalam kloroplas. Kompleks
membran (membran internal)sebagian besar mempunyai bentuk seperti kantong pipih
yang disebut tilakoid.Susunan
(tumpukan) tilakoid ini disebut granum(grana),satu
tilakoid dari granum disebut tilakoid granum.Sebuah tilakoid yang melebar ke
dalam stroma disebut tilakoid stroma.Tilakoid yang menghubungkan antar grana
disebut fret atau lamela stroma. Tilakoid merupakan tempat berlangsungnya
reaksi terang sedang reaksi gelap berlangsung pada stroma.
Gambar
Ultrastruktur sebuah kloroplas berbentuk lensa
B.
Membran Luar
Membran
luar kloroplas tumbuhan tinggi dipisahkan dari membran dalam dengan ruang antar
membran.Membran ini permeabel terhadap persenyawaan yang berat molekulnya rendah
seperti nukleotida,fosfa organik,derivat yang mengandung fosfat,asam
karboksilat,dan sukrosa.jadi,ruang antar membran merupakan jalan masuk bebas
untuk segala macam molekul makanan dari sitosol. Dilihat dari permeabilitasnya,
fungsi dari membran luar kloroplas dan mitokondria mempunyai persamaan.
C.
Membran Dalam
Membran
dalam mempunyai fungsi sebagai barrier
antara sitosol dan stroma kloroplas yang bersifat impermeabel terhadap sukrosa
sorbitol dan berbagai anion (misalnya dikarboksilat, trikarbiksilat, fosfat dan
persenyawaan seperti persenyawaan, membran dalam permeabel terhadap CO2
dan asam monokarboksilat tertentu (misalnya asam asetat,asam gliserat,asam
glikolat) dan kurang permeabel terhadap asam amino. Seperti membran dalam
mitokondria, membran dalam kloroplas berisi carrier
spesifik untuk mentranslokasi berbagai bahan metabolik yang penting seperti
fosfat, fosfogliserat dikarboksilasi dan ATP.
D.
Sistem Membran Internal
Membran
internal merupakan jaringan membran yang kompleks pada stroma dan sukar untuk
digambarkan seperti keadaan sebenarnya.Tapi bagaimanapun bentuk fisik yang
sebenarnya telah diketahui dengan pasti bahwa membran tilakoid berisi enzim yang lengkap untuk melakukan
reaksi terang pada fotosintesis. Di siniah letaknya klorofil pada organel
kloroplas. Selain itu pada membran tilakoid terdapat carier elektron dan faktor
penggandeng transpor pada fosforilasi.
E.
Stroma dan Produk Metabolismenya (Inklusin)
Stroma
merupakan tempat enzim-enzim yang penting untuk asimilasi CO2
menjadi hidrat arang. Terdapat pula partikel dalam stroma dan yang sering
ditemukan ialah partikel amilum yang panjangnya dapat mencapai 2 milimikron.
Selain itu terdapat pula partikel platoglobulin
yang letaknya bebeas pada stroma. Stroma juga merupakan tempat penyimpanan
lemak, terutama plastoaquinon dan tokoforilquinon . Pada stroma terdapat
DNA dan ribosom.
2.2 Komposisi
Kimia Membran Kloroplas
Kloroplas terdiri dari karbohidrat,
lipida, protein, klorofil, karotenoid (karotein dan santofil), DNA , RNA dan
berbagai enzim serta koenzim. Kloroplas juga mengandung Fe, Cu, Mn dan Zn.
Karbohidrat jumlahnya sangat sedikit dalam bentuk pati dan gula fosfat. Pada
kloroplas terdapat 20-30% lipida dan lipida tersebut terdiri dari 50% lemak,
20% sterol, 16% waxes dan 7-20%
fosfolipid. Protein menyusun 35-55% dari kloroplas dan sekitar 80% dari protein
tersebut merupakan komponen pembentuk membran dan 20% dalam bentuk enzim.
Klorofil merupakan pigmen hijau yang terdiri dari klorofil a sekitar 75% dan klorofil
b sekitar 25 %. Karotenoid
mengandung karoten dan santofil yang merupakan provitamin A.
2.3 DNA Kloroplas
Kloroplas mempunyai DNA pada stroma
yang unik untuk kloroplas. Dengan genom ini disintesis sejumlah protein
kloroplas yang spesifik dan ribosom yang diperlukan untuk inipun terdapat pada
stroma. Seperti mitokondria, kloroplas juga dapat memperbanyak dengan
replikasi. Kloroplas mempunyai DNA yang sirkuler, umumnya terdapat beberapa salinan (multiple copies) dalam satu
kloroplas. DNA kloroplas berisi informasi genetik untuk pembentukan rRNA, tRNA
dan untuk pembentukan protein struktural.
Multiple kloroplas mempunyai derajat
otonomi tertentu karena mempunyai genom tersendiri , tapi replikasi dan
diferensiasinya sebagian dipengaruhi oleh DNA inti, hanya sebagian ditentukan
oleh DNA kloroplas. Replikasi dan diferensiasi kloroplas dipengaruhi oleh
faktor-faktor lingkungan seperti cahaya, suhu, regulator pertumbuhan dan
mineral. Pada keadaan ada cahaya matahari, kloroplas dibentuk dari membran proplastida, di mana membran dalam
membentuk vesikula, kemudian membentuk protamellar
body yang bersambungan satu sama lain, kemudian membentuk granum pada fase
maturasi. Pada keadaan gelap, granum tidak dibentuk, yang dibentuk hanya primary granum yang kemudian hanya
membentuk kristal lattise. Dengan
demikian, menyebabkan tidak adanya klorofil dan daun akan pucat warnanya.
2.4 Fotosintesis
Pada eukariota, fotosintesis seperti
reaksi pada mitokondria adalah mengenai pembentukan ATP dan melibatkan transpor
hidrogen dan elektron dalam senyawa-senyawa NADPH dan sitokroma. Ke dua proses
berbeda dalam hal bahwa fotosintesis menggunakan cahaya dan bukan substrat kimia
sebagai sumber energi; CO2 dan air digunakan dan tidak dihasilkan; O2
dan karbohidrat dihasilkan dan tidak dikonsumsi, reaksi keseluruhan :
6CO2
+12H2O (C6H12O6)n
+6O2 +6H2O
Reaksi ini dapat
dipecah menjadi reaksi terang(fase cahaya)dan reaksi gelap (fase gelap).
A.
Fase Cahaya (Reaksi Terang,Fotolisis
Air)
Pada
fase ini,cahaya diabsorbsi oleh klorofil atau pigmen lain yang terdapat di
dalam tilakoid yang berbentuk membran pada kloroplas.Tenaga cahaya merangsang
molekul,mengiduksinya untuk memancarkan kembali cahaya atau panas atau
mentransfer tenaga ke molekul klorofil
P680.Aktivasi klorofil P680 memicu reaksi fotosistem II (PSII)yang menghasilkan ATP dengan proses yang
disebut:fosforilasi nonsiklik,dan
berakhir dengan reaksi P700.Absorbsi tenaga cahaya langsung mengaktivasi fotosistem I(PSI).Fotosistem I juga
menghasilkan ATP (fosforilasi siklik) atau reduksi NADP menjadi NADPH.ATP dan
NADPH yang dibawa ke stroma pada kloroplas kemudian akan dikonsumsikan selama
reaksi gelap.
B.
Fase Gelap (Reaksi Gelap,Fiksasi CO2)
Selama
reaksi gelap pada tumbuhan C3,CO2 difiksasi dengan
pengikatan ke ribulose difosfat dan seterusnya di reduksi oleh NADPH.ATP
berperan sebagai sumber tenaga untuk reaksi endergonik ini.Produk akhir adalah
karbohidrat biasanya dalam bentuk gula,yang mungkin disimpan sebagai amilum.
Tabel perbedaan antara reaksi terang
dan gelap
NO
|
DILIHAT DARI
|
REAKSI TERANG
|
REAKSI GELAP
|
1.
|
Tempat berlangsung
|
bagian kloroplas bernama Grana
|
bagian kloroplas bernama Stroma
|
2.
|
Sumber energi
|
Cahaya / matahari
|
ATP dan NADPH2 dari
reaksi terang
|
3.
|
Proses yang terjadi
|
Fotolisis : pemecahan
H2O menggunakan energi cahaya menjadi ion Hidrogen dan molekul air
|
Fiksasi :
pengikatan CO2 , penyusunan / pengkombinasian hydrogen dengan karbondioksida membentuk gula
|
4.
|
Hasilnya
|
O2, ATP dan NADPH2
|
Karbohidrat sederhana
|
2.5 Fungsi Kloroplas
Fungsi
kloroplas adalah sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis,Kloroplas dapat
mengubah leukoplas dan kromoplas (contoh,umbi kentang yang mengandung leukoplas
kalau kena sinar matahari dapat menjadi hijau,begitu pula yang hijau dapat
menjadi berwarna merah atau kuning),jadi ada interkonvensi antar kloroplas,kromoplas dan leukoplas.
2.6 Biogenesis Kloroplas
Ada
beberapa teori tentang asal dari kloroplas yang dikemukakan oleh para ahli
dengan beberapa teori,antara lain:
1.
Berasal dari kloroplas yang sudah dewasa dan kemudian membelah membentuk
kloroplas baru,misalnya pada alga dan paku-pakuan.
2.
Berasal dari proplastida,pada tumbuhan tingkat tinggi kloroplas dibentuk dari
proplastida yang merupakan bentuk yang speroid dengan diameter 0,5 um dan
mempunyai membran rangkap.
3.
Berasal dari inti (building blocks),diduga berasal dari evaginasi dari membran
inti
4.
Monotropic development, dengan teori
ini plastida dianggap sebagai struktur yang otonom yang dapat berubah dari satu
bentuk ke bentuk lain.hal itu dikemukakan karena ada perubahan dari proplastida
menjadi leukoplas,kromoplas dan kloroplas,perubahan ini bersifat irreversibel.
5.
berasal dari simbiose,teori ini dikemukakan karena dianggap kloroplas sebagai
organisme yang mempunyai DNA dan RNA sendiri yang hidup di dalam sel.Teori ini
banyak diragukan orang.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
1.
Foto kloroplast pertama kali diidolasi dari mikroskop electron pada tahun 1947
oleh S.Granick dan K.Porter.Foto tersebut menunjukan bahwa grana tampak seperti
tumpukan piring.Pada tahun 1953.J Finean membuat sayatan tipis kloroplas.
2.
Kloroplas adalah plastida berwarna hijau,umumna berbentuk lensa terdapat di
dalam sel tumbuhan (Bryophyta),paku-pakuan
(Pteryophyta)dan tumbuhan berbiji (Spermatophyta).
3.Kloroplas
berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.
4.
Kloroplas terdiri dari membran dalam dan membran luar
5.
Kloroplas terdiri dari karbohidrat, lipida, protein, klorofil, karotenoid
(karoten dan santofil), DNA, RNA dan berbagai enzim serta koenzim.
6.
Kloroplas mempunyai DNA pada stroma yang unik untuk kloroplas.
7.Stroma
merupakan tempat enzim-enzim yang penting untuk asimilasi CO2 menjadi hidrat
arang.
8.
DNA kloroplas berisi informasi genetik untuk pembentukam rRNA,tRNA dan untuk
pembentukan protein struktural.
9.
Reaksi dalam fotosintesis ada 2 yaitu reaksi gelap dan reaksi terang.Dimana
reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.Reaksi
ini memerlukan molekul air sedangkan reaksi gelap adalah reaksi yang tidak
memerlukan cahaya matahari.
10.
Pada reaksi terang terjadi fotosistem I dan fotositem II.Fotosistem I (P700)
menghasilkan ATP, Fotosistem ini bersifat silik.Sedangkan fotosistem II (P680)
menghasilkan oksigen dan NADPH2, fotosistem ini bersifat non siklik.
11. Biogenesis
Kloroplas yang dikemukakan para ahli berasal dari kloroplas yang sudah dewasa dan
kemdian membelah membentuk kloroplas baru,misalnya pada alga dan paku-pakuan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar