Kloroplas: Pengertian, Struktur & Fungsi (Dengan Diagram)

Kloroplas adalah pembangkit tenaga tanaman kecil yang menangkap energi cahaya untuk menghasilkan pati dan gula yang mendorong pertumbuhan tanaman.

Mereka ditemukan di dalam sel tumbuhan di daun tanaman dan ganggang hijau dan merah serta di cyanobacteria. Kloroplas memungkinkan tanaman menghasilkan bahan kimia kompleks yang diperlukan untuk kehidupan dari zat anorganik sederhana seperti karbon dioksida, air, dan mineral.

Sebagai penghasil makanan autotrof, tumbuhan merupakan dasar dari rantai makanan, mendukung semua konsumen tingkat tinggi seperti serangga, ikan, burung, dan mamalia hingga manusia.

Kloroplas sel seperti pabrik kecil yang menghasilkan bahan bakar. Dengan cara ini, kloroplas dalam sel tumbuhan hijaulah yang memungkinkan kehidupan di Bumi.

Meskipun kloroplas adalah polong mikroskopis di dalam sel tumbuhan kecil, mereka memiliki struktur kompleks yang memungkinkan mereka untuk menangkap energi cahaya dan menggunakannya untuk merakit karbohidrat pada tingkat molekuler.

Komponen struktural utama adalah sebagai berikut:

• Lapisan luar dan dalam dengan ruang antar membran di antaranya.
• Di dalam membran dalam adalah ribosom dan tilakoid.
• Membran dalam mengandung jeli berair yang disebut stroma.
• Cairan stroma mengandung DNA kloroplas serta protein dan pati. Di sinilah pembentukan karbohidrat dari fotosintesis berlangsung.

Itu ribosom adalah kelompok protein dan nukleotida yang memproduksi enzim dan molekul kompleks lainnya yang dibutuhkan oleh kloroplas.

Mereka hadir dalam jumlah besar di seluruh sel hidup dan menghasilkan zat sel kompleks seperti protein sesuai dengan instruksi dari kode genetik RNA molekul.

Itu tilakoid tertanam dalam stroma. Pada tumbuhan mereka membentuk cakram tertutup yang disusun menjadi tumpukan yang disebut grana, dengan satu tumpukan yang disebut granum. Mereka terdiri dari membran tilakoid yang mengelilingi lumen, bahan asam berair yang mengandung protein dan memfasilitasi reaksi kimia kloroplas.

lamela membentuk tautan antara cakram grana, menghubungkan lumen tumpukan yang berbeda.

Bagian peka cahaya dari fotosintesis terjadi pada membran tilakoid di mana: klorofil menyerap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia yang digunakan oleh tanaman.

Klorofil adalah fotoreseptor pigmen yang ditemukan di semua kloroplas.

Ketika cahaya mengenai daun tanaman atau permukaan alga, ia menembus ke dalam kloroplas dan memantulkan membran tilakoid. Disambar cahaya, klorofil dalam membran mengeluarkan elektron yang digunakan kloroplas untuk reaksi kimia lebih lanjut.

Klorofil pada tumbuhan dan ganggang hijau terutama adalah klorofil hijau yang disebut klorofil a, jenis yang paling umum. Ini menyerap cahaya ungu-biru dan oranye-merah kemerahan sambil memantulkan cahaya hijau, memberi tanaman mereka warna hijau khas.

Lain jenis klorofil adalah tipe b sampai e, yang menyerap dan memantulkan warna yang berbeda.

Klorofil tipe b, misalnya, ditemukan pada alga dan menyerap sebagian cahaya hijau selain merah. Penyerapan cahaya hijau ini mungkin merupakan hasil dari organisme yang berevolusi di dekat permukaan laut karena cahaya hijau hanya dapat menembus jarak pendek ke dalam air.

Cahaya merah dapat merambat lebih jauh di bawah permukaan.

Kloroplas menghasilkan karbohidrat seperti glukosa dan protein kompleks yang dibutuhkan di tempat lain di sel tumbuhan.

Bahan-bahan ini harus dapat keluar dari kloroplas dan mendukung metabolisme sel dan tumbuhan secara umum. Pada saat yang sama, kloroplas membutuhkan zat yang diproduksi di tempat lain di dalam sel.

Membran kloroplas mengatur pergerakan molekul masuk dan keluar dari kloroplas dengan membiarkan molekul kecil lewat saat menggunakan mekanisme transportasi khusus untuk molekul besar. Membran dalam dan luar keduanya semi-permeabel, memungkinkan difusi molekul kecil dan ion.

Zat-zat ini melintasi ruang antarmembran dan menembus membran semipermeabel.

Molekul besar seperti protein kompleks diblokir oleh dua membran. Sebaliknya, untuk zat kompleks seperti itu, mekanisme transportasi khusus tersedia untuk memungkinkan zat tertentu melintasi dua membran sementara yang lain diblokir.

Membran luar memiliki kompleks protein translokasi untuk mengangkut bahan tertentu melintasi membran, dan membran dalam memiliki kompleks yang sesuai dan serupa untuk transisi spesifiknya.

Mekanisme transpor selektif ini sangat penting karena membran dalam mensintesis lipid, asam lemak dan karotenoid yang diperlukan untuk metabolisme kloroplas itu sendiri.

Membran tilakoid adalah bagian dari tilakoid yang aktif pada tahap pertama fotosintesis.

Pada tumbuhan, membran tilakoid umumnya berbentuk karung atau cakram yang tertutup, tipis yang tersusun dalam grana dan tetap pada tempatnya, dikelilingi oleh cairan stroma.

Susunan tilakoid dalam tumpukan heliks memungkinkan pengemasan tilakoid yang rapat dan struktur membran tilakoid yang kompleks dan luas permukaannya tinggi.

Untuk organisme yang lebih sederhana, tilakoid mungkin berbentuk tidak beraturan dan dapat mengambang bebas. Dalam setiap kasus, cahaya yang mengenai membran tilakoid memulai reaksi terang dalam organisme.

Energi kimia yang dilepaskan oleh klorofil digunakan untuk memecah molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Oksigen digunakan oleh organisme untuk respirasi atau dilepaskan ke atmosfer sedangkan hidrogen digunakan dalam pembentukan karbohidrat.

Karbon untuk proses ini berasal dari karbon dioksida dalam proses yang disebut fiksasi karbon.

Proses dari fotosintesis terdiri dari dua bagian: reaksi bergantung cahaya yang dimulai dengan interaksi cahaya dengan klorofil dan reaksi gelap (alias reaksi bebas cahaya) yang mengikat karbon dan menghasilkan glukosa.

Reaksi terang hanya terjadi pada siang hari ketika energi cahaya menyerang tanaman sedangkan reaksi gelap dapat terjadi kapan saja. Reaksi terang dimulai di membran tilakoid sementara pengikatan karbon dari reaksi gelap terjadi di stroma, cairan seperti jeli yang mengelilingi tilakoid.

Selain menampung reaksi gelap dan tilakoid, stroma mengandung DNA kloroplas dan ribosom kloroplas.

Akibatnya, kloroplas memiliki sumber energi sendiri dan dapat berkembang biak sendiri, tanpa bergantung pada pembelahan sel.

Pelajari tentang organel sel terkait dalam sel eukariotik: membran sel dan dinding sel.

Kemampuan ini dapat ditelusuri kembali ke evolusi sel sederhana dan bakteri. Sebuah cyanobacterium pasti sudah memasuki sel awal dan dibiarkan tinggal karena susunannya menjadi saling menguntungkan.

Seiring waktu, cyanobacterium berevolusi menjadi kloroplas organel.

Pengikatan karbon dalam stroma kloroplas terjadi setelah air dipecah menjadi hidrogen dan oksigen selama reaksi terang.

Proton dari atom hidrogen dipompa ke dalam lumen di dalam tilakoid, menjadikannya asam. Dalam reaksi gelap fotosintesis, proton berdifusi kembali keluar dari lumen ke stroma melalui enzim yang disebut ATP sintase.

Difusi proton ini melalui ATP sintase menghasilkan ATP, bahan kimia penyimpan energi untuk sel.

Enzim RuBisCO ditemukan di stroma dan mengikat karbon dari CO2 untuk menghasilkan molekul karbohidrat enam karbon yang tidak stabil.

Ketika molekul yang tidak stabil rusak, ATP digunakan untuk mengubahnya menjadi molekul gula sederhana. Karbohidrat gula dapat digabungkan untuk membentuk molekul yang lebih besar seperti glukosa, fruktosa, sukrosa dan pati, yang semuanya dapat digunakan dalam metabolisme sel.

Ketika karbohidrat terbentuk pada akhir proses fotosintesis, kloroplas tanaman telah dihilangkan karbon dari atmosfer dan menggunakannya untuk membuat makanan bagi tanaman dan, akhirnya, untuk semua makhluk hidup lainnya sesuatu.

Selain membentuk dasar rantai makanan, fotosintesis pada tumbuhan mengurangi jumlah karbon dioksida gas rumah kaca di atmosfer. Dengan cara ini, tanaman dan ganggang, melalui fotosintesis dalam kloroplasnya, membantu mengurangi efek perubahan iklim dan pemanasan global.