Kloroplas adalah organel terikat membran yang ada pada tumbuhan hijau dan ganggang. Mereka mengandung klorofil, biokimia yang digunakan oleh tanaman untuk fotosintesis, yang mengubah energi dari cahaya menjadi energi kimia yang menggerakkan aktivitas pabrik.
Selain itu, kloroplas mengandung DNA dan membantu organisme mensintesis protein dan asam lemak. Mereka mengandung struktur seperti cakram, yang merupakan membran yang disebut tilakoid.
Dasar Kloroplas
Kloroplas berukuran sekitar 4 sampai 6 mikron panjangnya. Klorofil di dalam kloroplas membuat tanaman dan alga menjadi hijau. Selain membran tilakoid, setiap kloroplas memiliki membran luar dan dalam, dan beberapa spesies memiliki kloroplas dengan membran tambahan.
Cairan seperti gel di dalam kloroplas dikenal sebagai stroma. Beberapa spesies alga memiliki dinding sel antara membran dalam dan luar yang terdiri dari molekul yang mengandung gula dan asam amino. Interior kloroplas mengandung berbagai struktur, termasuk Plasmid DNA, ruang tilakoid, dan ribosom, yang merupakan pabrik protein kecil.
Asal usul Kloroplas
Diyakini bahwa kloroplas, dan yang agak terkait mitokondria, dulunya adalah "organisme" mereka sendiri. Para ilmuwan percaya bahwa suatu saat dalam sejarah awal kehidupan, organisme mirip bakteri menelan apa yang kita kenal sebagai kloroplas dan memasukkannya ke dalam sel sebagai organel.
Ini disebut "teori endosimbiotik". Teori ini didukung oleh fakta bahwa kloroplas dan mitokondria mengandung DNA mereka sendiri. Ini kemungkinan "sisa" dari saat mereka menjadi "organisme" mereka sendiri di luar sel.
Sekarang, sebagian besar DNA ini tidak digunakan, tetapi beberapa DNA kloroplas sangat penting untuk protein dan fungsi tilakoid. Diperkirakan ada 28 gen dalam kloroplas yang memungkinkannya berfungsi secara normal.
Definisi Tilakoid
Tilakoid adalah formasi datar seperti cakram yang ditemukan di kloroplas. Mereka terlihat mirip dengan koin bertumpuk. Mereka bertanggung jawab untuk sintesis ATP, fotolisis air dan merupakan komponen rantai transpor elektron.
Mereka juga dapat ditemukan di dalam cyanobacteria serta di kloroplas tumbuhan dan ganggang.
Ruang dan Struktur Tilakoid
Tilakoid mengapung bebas di dalam stroma kloroplas di tempat yang disebut ruang tilakoid. Pada tumbuhan tingkat tinggi, mereka membentuk struktur yang disebut granum yang menyerupai tumpukan koin setinggi 10 hingga 20. Membran menghubungkan grana yang berbeda satu sama lain dalam pola heliks, meskipun beberapa spesies memiliki grana yang mengambang bebas.
Membran tilakoid terdiri dari dua lapisan lipid yang mungkin mengandung molekul fosfor dan gula. Klorofil tertanam langsung di membran tilakoid, yang membungkus bahan berair yang dikenal sebagai lumen tilakoid.
Tilakoid dan Fotosintesis
Komponen klorofil tilakoid inilah yang memungkinkan terjadinya fotosintesis. Klorofil inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan dan ganggang hijau. Prosesnya dimulai dengan pemisahan air untuk membuat sumber atom hidrogen untuk produksi energi, sementara oksigen dilepaskan sebagai produk limbah. Ini adalah sumber oksigen atmosfer yang kita hirup.
Langkah selanjutnya menggunakan ion hidrogen yang dibebaskan, atau proton, bersama dengan karbon dioksida atmosfer untuk mensintesis gula. Sebuah proses yang disebut transpor elektron membuat molekul penyimpan energi seperti: ATP dan NADPH. Molekul-molekul ini menggerakkan banyak reaksi biokimia organisme.
Kemiosmosis
Fungsi tilakoid lainnya adalah kemiosmosis, yang membantu menjaga pH asam dalam lumen tilakoid. Dalam kemiosmosis, tilakoid menggunakan sebagian energi yang disediakan oleh transpor elektron untuk memindahkan proton dari membran ke lumen. Proses ini mengkonsentrasikan jumlah proton dalam lumen dengan faktor sekitar 10.000.
Proton ini mengandung energi yang digunakan untuk mengubah ADP menjadi ATP. Enzim ATP sintase membantu konversi ini. Kombinasi muatan positif dan konsentrasi proton dalam lumen tilakoid menciptakan gradien elektrokimia yang menyediakan energi fisik yang diperlukan untuk produksi ATP.