Pendahuluan
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
berkembangbiak 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 semipermiabel dan dapat melakukan reproduksi sendiri
pada medium di luar makhluk hidup.
Di dalam sel terdapat beberapa bagian
diantaranya kloroplas. Foto kloroplast 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 kloroplast dan mendapati secara ultrastruktural tampak 3
kompartemen yaitu pembungkus luar, sistem membrane lamella internal dan stroma.
Bentuk grana yang bertumpuk-tumpuk tesebut bertujuan untuk memperluas
permukaannya. 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), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma tetapi bentuk dan
posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Pada ganggang,
bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali
disertai pirenoid.
Berdasarkan uraian latar belakang tersebut,
maka dipandang perlu untuk menyusun sebuah makalah tentang kloroplas guna
menambah wawasan pemahaman kita tentang kloroplas yaitu sejarah kloroplas,
struktur kloroplas, peran kloroplas dalam fotosintetis, komposisi
kimianya, peranan kloroplas, serta replikasi dan diferensiasi DNA pada
kloroplas.
Sejarah Penemuan Kloroplas
Di dalam sel terdapat beberapa bagian
diantaranya kloroplas. Foto kloroplast 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 kloroplast dan mendapati secara ultrastruktural tampak 3
kompartemen yaitu pembungkus luar, sistem membrane lamella internal dan stroma.
Bentuk grana yang bertumpuk-tumpuk tesebut bertujuan untuk memperluas
permukaannya. Kloroplas merupakan organel yang mengandung klorofil, untuk
digunakan pada saat fotosintesis. Kloroplas dapat memperbanyak dengan membelah diri
(replikasi).
Defenisi dan Struktur Kloroplas
Kloroplas merupakan organel sel bermembran
yang hanya ditemukan pada sel tumbuhan. Organel ini mengandung pigmen
fotosintesis yang mampu melangsungkan proses fotosintesis, sehingga tumbuhan
digolongkan sebagai produsen karena kemampuannya menghasilkan makanan sendiri.
Kloroplas merupakan plastida yang mengandung klorofil. Pada sel tumbuhan,
kloroplas biasanya dijumpai dengan bentuk cakram dengan diameter 2-4µm dan
panjangnya 5-10 µm dan umumnya 20-40 per sel.
Seperti halnya mitokondria, kloroplas
dikelilingi oleh membran luar dan membran dalam. Membran dalam menutupi daerah
yang berisi cairan yang disebut stroma yang mengandung enzim untuk reaksi
terang pada proses fotosintesis. Stroma juga mengandung DNA dan ribosom.
Pelipatan membran dalam membentuk struktur seperti tumpukan piringan yang
saling berhubungan yang disebut tilakoid yang tersusun membentuk grana. Membran
tilakoid yang mengelilingi ruang interior tilakoid yang berisi cairan
mengandung klorofil dan pigmen fotosintesis lain serta rantai transport
elektron. Reaksi terang dari fotosintesis terjadi di tilakoid.
Membran dalam kloroplas merupakan barier/
penghalang antara sitosol danstroma kloroplas. Membran dalam permeabel terhadap
sukrosa, sorbitol, dan macam-macam anion. Meskipun membran dalam impermeabel
terhadap sejumlah persenyawaan, namun membran dalam permeabel terhadap karbon
dioksida dan asam monokarboksilat tertentu sepertiasam asetat, asam gliserat,
dan asam glikolat, serta kurang permeabel terhadap asam amino.
Kloroplas terdiri atas dua bagian besar,
yaitu bagian amplop dan bagian dalam. Bagian amplop kloroplas terdiri dari
membran luar yang bersifat sangat permeabel, membran dalam yang bersifat
permeabel serta merupakan tempat protein transpor melekat, dan ruang
antarmembran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam.
Bagian dalam kloroplas mengandung DNA, RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya
reaksi gelap), dan granum.[1]
Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat
terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang di antara membran
tilakoid). Pada tanaman C3, kloroplas terletak pada sel mesofil. Contoh tanaman
C3 adalah padi (Oryza sativa), gandum (Triticum aestivum), kacang
kedelai (Gllycine max), dan kentang (Solanum tuberosum). Pada
tanaman C4 kloroplas terletak pada sel mesofil danbundle sheath cell. Contoh
tanaman C4 adalah jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).[2]
1. Membran luar
2. Ruang
antar membran
3. Membran dalam
(1+2+3: bagian amplop)
4. Stroma
5. Lumen tilakoid
(inside of thylakoid)
6. Membran tilakoid
7. Granum
(kumpulan tilakoid)
8. Tilakoid
(lamella)
9. Pati
10. Ribosom
11. DNA plastid
12. Plastoglobula
Membran luar kloroplas menutupi ruang
intermembran antara membran dalam dan membran luar klooplas. Walaupun kloroplas
memiliki DNA, sebagian besar protein dalam kloroplas dikode oleh gen nuklear,
dihasilkan di sitoplasma dan selanjutnya dikirim ke kloroplas. Membran luar
permukaannya rata dan berfungsi mengatur keluar masuknya zat. Antara membran
luar dan membran dalam dipisahkan oleh ruang antar membran yang tebalnya 10 nm.
Membran ini permeabel terhadap senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah
seperti: nukleotida, fosfat inorganik, derivat yang mengandung fosfat, asam
karboksilat, dan sukrosa. Jadi ruang antar membran dapat dengan bebas
menggunakan segala macam molekul nutrien dari sitosol. Ruang antar membran,
adalah ruangan yang memisahkan antara membran luar dengan membran dalam,
tebalnya kira-kira 10 nm.
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 terpajan pada cahaya. Jadi, tiap sel
daun
dewasa sering mengandung beberapa ratus kloroplas. Sebagian besar kloroplas mudah dilihat dengan mikroskop cahaya, tapi struktur rincinya hanya
bisa dilihat dengan mikroskop electron.[3]
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 plastid.
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.[4]
Pengamatan dengan mikroskop cahaya, dengan
pembesaran yang paling kuat, kloroplas terlihat berbentuk butir. Pada tumbuhan
tingkat tinggi umumnya plastida berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm,
kadang-kadang lebih besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma
tetapi bentuk dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Pada
ganggang, bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring,
seringkali disertaipirenoid. Kloroplas matang pada beberapa ganggang, Bryophyta
dan Lycopodium dapat memperbanyak diri dengan
pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan
proplastid di daerah meristem. Bentuk kloroplas yang beraneka ragam ditemukan
pada alga. Kloroplas bernbentuk pita spiral ditemukan pada Spirogyra,
sedangkan yang berbentuk jala ditemukan pada Cladophora, sedangkan
kloroplas berbentuk pita ditemukan pada Zygnema.[5]
Kloroplas dijumpai terutama pada bagian daun
yang disebut mesofil, yang sering disebut pula daging daun. Kloroplas juga
dijumpai di bagian-bagian lain, bahkan juga pada batang dan ranting yang
berwarna hijau. Hal ini disebabkan karena dalam kloroplas terdapat pigmen yang
berwarna hijau disebut klorofil. Pigmen ini dapat menyerap energi cahaya.
Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan perubahan energi cahaya menjadi
energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedangkan pembentukan glukosa sebagai
produk akhir fotosintesis berlangsung di stroma. Disamping klorofil a (pigmen
berwarna hijau) dikenal pula klorofil b yang mempunyai struktur mirip klorofil
a, yaitu pigmen yang berwarna kuning sampai jingga yang disebut karoten.
Seperti halnya mitokondria, kloroplas
dikelilingi oleh membran luar dan membran dalam. Seperti membran luar pada
mitokondria, membran luar kloroplas juga mengandung porin yang menyebabkan
membran ini permeable terhadap molekul dengan ukuran 10.000 Dalton. Sebaliknya
membran dalam relatif lebih impermeabel. Membran dalam menutupi daerah yang
berisi cairan yang disebut stroma yang mengandung enzim untuk reaksi terang pada
proses fotosintesis. Stroma juga mengandung DNA dan ribosom. Pelipatan membran
dalam membentuk struktur seperti tumpukan piringan yang saling berhubungan yang
disebut tilakoid yang tersusun membentuk grana. Membran tilakoid yang
mengelilingi ruang interior tilakoid yang berisi cairan mengandung klorofil dan
pigmen fotosintesis lain serta rantai transpor elektron. Reaksi terang dari
fotosintesis terjadi di tilakoid. Membran luar kloroplas menutupi ruang
intermembran antara membran dalam dan membran luar kloroplas. Seperti pada
matriks mitokondria, stroma kloroplas mengandung molekul DNA sirkuler dan
ribosom. Diperkirakan pula terdapat sekitar 60 macam polipeptida pada membran
tilakoid. Setengah diantaranya dikode oleh DNA kloroplas. Sebagian besar
protein dalam kloroplas dikode oleh gen nuklear, dihasilkan di sitoplasma dan
selanjutnya dikirim ke kloroplas.[6]
Peran Kloroplas Dalam Fotosintetis
Kloroplas dijumpai terutama pada bagian
daun yang disebut mesofil, yang sering disebut pula daging daun. Kloroplas juga
dijumpai di bagian-bagian lain, bahkan juga pada batang dan ranting yang
berwarna hijau. Hal ini disebabkan karena dalam kloroplas terdapat pigmen yang
berwarna hijau disebut klorofil. Pigmen ini dapat menyerap energi cahaya.
Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan perubahan energi cahaya menjadi
energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedangkan pembentukan glukosa sebagai
produk akhir fotosintesis berlangsung di stroma. Disamping klorofil a (pigmen
berwarna hijau) dikenal pula klorofil b yang mempunyai struktur mirip klorofil
a, yaitu pigmen yang berwarna kuning sampai jingga yang disebut karoten.
Klorofil pada tanaman pembuluh dan briophyta
terdapat di dalam kloroplas, yaitu di dalam membran tilakoid. Klorofil tidak
efektif mengabsorbsi cahaya hijau sehingga lebih banyak direfleksikan
(dipantulkan) dan ditransmisikan (diteruskan). Hal inilah yang menyebabkan
mengapa klorofil tampak berwarna hijau. Bagian dari spectrum cahaya yangdiserap
oleh klorofil selama proses fotosintesa dapat ditentukandengan menempatkan
suatu larutan klorofil di dalam alkoholdiantara suatu sumber cahaya dan suatu
prisma kaca. Spektrum yang terbentuk berbeda dengan spektrum cahaya putih yang
tidak melewati klorofil.
Spektrum cahaya yang melewati larutan
klorofil, panjang gelombang yang diserap terlihat sebagai pita-pita gelap dan
dinamakan pita-pita serapan.Posisi pita-pita gelap dalam spektrum klorofil
menunjukkan panjang gelombng mana yang diserap. Terlihat bahwa banyak dari
cahaya merah, bitu dan violet yang diserap yang merupakan panjang gelombang
yang banyak digunakan dalamfotosintesis. Sebagian merah dan sebagian besar
kuning, jingga dan hijau tidak diserap sama sekali.
Seperti mitokondria, kloroplas dapat
dipandang sebagai pabrik tenaga menggunakan sinar matahari sedangkan
mitokondria adalah pabrik tenaga kimia yang menggunakan energi kimia molekul
zat makanan. Kloroplas menyerap energi sinar dan menggunakannya unntuk
mereduksi karbondioksida membentuk karbohidrat seperti pada pati yang
membebaskan molekul oksigen (O2). Sel tumbuhan fotosintetik mengandung
kloroplas dan mitokondria, kloroplas berfungsi sebagai pabrik tenaga pada
keadaan terang dan mitokondria dalam keadaan gelap, pada saat orrganel ini
mengoksidasi karbohidrat yang dihasilkan oleh pada fotosintesa pada siang
hari.Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua
bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak
memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida). Bagian dalam kloroplas
mengandung DNA , RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan
granum. Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang)
dan ruang tilakoid (ruang di antara membran tilakoid). Pada tanaman C3,
kloroplas terletak pada sel mesofil. Contoh tanaman C3 adalah padi (Oryza
sativa), gandum (Triticum aestivum), kacang kedelai (Glycine max), dan kentang
(Solanum tuberosum). Pada tanaman C4, kloroplas terletak pada sel mesofil dan
bundle sheath cell. Contoh tanaman C4 adalah jagung (Zea mays) dan tebu
(Saccharum officinarum).
Reaksi Terang
Reaksi terang adalah proses untuk
menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Pigmen
klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450
nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600
nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga
menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan
lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini
karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh
molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki
dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem
yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul
klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan
fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan
dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling
memperkuat.
Fotosintesis dimulai ketika cahaya
mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan
elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari
elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan
pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami
defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan
alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air
yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah
elektron dan oksigen.Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari
air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh
C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri
fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen
karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen. Saat yang sama dengan
ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan
elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya
mereduksi NADP menjadi NADPH.
Klorofil dan pigmen
menyerap energi matahari yang kemudian diubah menjadi bentuk energi kimia yaitu
ATP dan senyawa pereduksi NADPH. Reaksi terang dalam proses
fotosintesis menggunakan dua fotosistem sebagai akseptor proton, yaitu
Fotosistem I dan Fotosistem II.Absorpsi cahaya matahari akan mengeksitasi elektron. Sinar cahaya
matahari yang nampak adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang
antara 400-700 nm. Cahaya matahari ditimbulkan oleh fusi inti atom hidrogen
membentuk atom helium dan elektron. Kemampuan suatu senyawa kimia untuk
menyerap cahaya bergantung pada susunan elektron yang ada di sekeliling inti
atom pada struktur senyawa tersebut. Bilamana foton diserap oleh suatu molekul,
elektron dinaikkan ke tingkat energi yang lebih tinggi, melompat menuju molekul
pembawa elektron yang pertama.
Jika molekul klorofil pada membran tilakoid
dieksitasi oleh cahaya, tingkat energi elektron di dalam strukturnya
ditingkatkan oleh sejumlah ekuivalen energi cahaya yang diserap dan klorofilpun
tereksitasi. Energi eksitasi ini akan berpindah dengan cepat melalui kelompok
molekul pigmen penangkap cahaya ke pusat reaksi fotosistem. Di sini elektron
memperoleh energi dalam jumlah besar. Elektron yang panas ini akan dikeluarkan
dari pusat reaksi dan diterima oleh molekul pembawa elektron yang pertama.
Akibatnya molekul pembawa elektron yang pertama ini akan menjadi tereduksi
atau dengan kata lain menerima elektron. Sedangkan pusat reaksinya kehilangan
elektron sehingga meninggalkan lubang elektron. Elektron yang kaya energi akan
terus dibawa oleh molekul pembawa elektron menuju NADP+ yang direduksi menjadi
NADPH. Sementara itu, lubang elektron yang terbentuk karena eksitasi elektron
akan diisi kembali oleh elektron yang berasal dari fotosistem II. Dalam hal
ini, pada fotosistem II juga akan meninggalkan lubang elektron sehingga
kekosongan tempat ini akan diisi oleh elektron yang berasal
dari fotolisis air.[7]
Fotosistem I merupakan satu partikel yang disusun oleh sekitar 200 molekul
klorofil-a, 50 klorofil-b, 50 sampai 200 pigmen karoteroid, dan satu molekul
penerima cahaya matahari yang disebut P700. Pada fotosistem I terjadi
penyerapan energi matahari pada panjang gelombang sekitar 700 nm. Bagian kedua
yang menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang gelombang di sekitar
680 nm, disebut fotosistem II, melibatkan proses pembentukan O2 dan H2O.
Fotosistem II banyak menggunakan klorofil-b. Fotsistem I dan II
merupakan komponen penyalur energi dalam rantai pengangkutan elektron
fotoseintesis secara berlanjut dari molekul air sebagai donor elektron ke NADP+ sebagai
akseptor elektron. Lepasnya satu elektron dari P700 mengakibatkan
berubahnya molekul menjadi bentuk teroksidasinya P700+ yang kekurangan satu
elektron. Untuk mengisi kekurangan itu satu elektron dialiri melalui
sederetan molekul pembawa elektron dari molekul pembawa elektron, dari molekul
P680 dalam fotosistem II, pengaliran elektron hanya terjadi setelah terjadinya
penyinaran terhadap fotosistem II yaitu tereksistasinya P680 yang segera
melepaskan elektron ke molekul penerima elektron pertama. Ini mengakibatakan
teroksidasinya bentuk P680 menjadi menjadi P680+. Kekurangan elektron pada
P680+ dipenuhi dari reaksi oksidasi molekul H2O menjadi O2.
Energi yang
diperoleh dari transpor elektron fotosintetik dari H2O ke NADP+ akan
mengahsilkan energi dalam bentuk NADPH. Aliran elektron yang terjadi disebut
aliran nonsiklik yang melibatkan fotosistem I dan fotosistem II. Bentuk
energi lain yaitu yang berupa ATP dihasilkan dari aliran elektron siklik dimana
elektron ditingkatkan ke penerima elektron pertama menuju lubang elektron
fotosistem I melalui jalan pintas. Dalam hal ini, elektron berdaur terus
menerus dalam keluar pusat reaksi fotosistem I dan masuk kembali ke dalamnya.
Sehingga, dalam proses ini tidak ada pembentukan NADPH maupun pembebasan
oksigen melainkan akan menghasilkan ATP. Aliran siklik terjadi apabila tanaman
khususnya lebih banyak memerlukan ATP daripada NADPH.
Reaksi Gelap
Reaksi gelap
berlangsung di dalam stroma. Reaksi yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 yang
diperoleh dari udara dan energi yang diperoleh dari reaksi terang. Tidak
membutuhkan cahaya matahari, tetapi tidak dapat berlangsung jika belum terjadi
siklus terang karena energi yang dipakai berasal dari reaksi terang. Ada dua
macam siklus, yaitu siklus Calin-Benson dan siklus hatch-Slack. Pada siklus
Calin-Benson, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon tiga,
yaitu senyawa 3-fosfogliserat. Siklus ini dibantu oleh enzim rubisco. Pada
siklus hatch-Slack, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon
empat. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxylase. Produk akhir
siklus gelap diperoleh glukosa yang dipakai tumbuhan untuk aktivitasnya atau
disimpan sebagai cadangan energi. Reaksi gelap disebut juga siklus Calvin.
Pada
tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang pada fase reaksi gelap menambat CO2 menjadi
asam malat dan asam aspartat 4-carbon. Setelah fotosintesis dalam 14C2berlangsung
sekitar 1 detik, 80% 14C yang tertambat berada dalam kedua asam
tersebut dan hanya 10 % dalam PGA, hal ini menunjukkan bahwa 3-PGA bukan produk
pertama fotosintesis. Sebagin besar spesies C4 adalah monokotil, jagung dan
tebu. Tumbuhan C4 ini pada suhu panas dan penyinaran tinggi mampu
berfotosintesis lebih cepat dan menghasilkan biomassa lebih cepat.
Reaksi
perubahan CO2 (sebenarnya HCO3- )
menjadi asam malat dan asam aspartat 4-carbon terjadi mula-mula melalui
penggabungan awal dengan pospoenolpiruvat (PEP) untuk membentuk
oksaloasetat dan Pi, reaksi ini terjadi di mesofil daun dan sikatalisis oleh
pospoenolpiruvat karboksilase. Oksaloasetat dibentuk pada sel mesofil yang
kemudian direduksi menjadi malat dengan pemanfaatan NADPH. Malat kemudian
ditransfer dalam sel pengangkut lalu didekaobosilasi menghasilkan piruvat dan
CO2. Piruvat yang ditransfer ke sel mesofil dan dikonversi
menjadi fosfoenolpiruvat dikataklisis oleh enzim piruvat-fosfat kinase. CO2 yang
terbentuk diikat oleh ribosadifosfat klarboksilaase melaui jalur calvin di
kolroplas seludang berkas. Setelah dekarbosilasi asam C4, molekul piruivat dan
alanin diangkut balik ke sel mesofil, tempat dimana diubah menjajdi PEP
sehingga penambatan CO2 dapat berlangsung terus.[8]
Pada tumbuhan sekulen seperti kaktus dan
nanas yang hidup di lingkungan yang panas dan kering, melakukan fiksasi CO2 yang
berbeda dengan tumbuhan C4, tumbuhan ini hanya menguapkan sedikit uap air
melalui stomata bersama dengan pelepasan O2 dan pengikatan CO2.
Pada malam hari ketika suhu udara dingin dan berangin, stomata membuka untuk
mengangkap CO2, kemudian diubah menjadi oxaloacetate oleh
PEP carboxylase.Oksaloasetat diubah menjadi malat dan disimpan dio
valuola, untuk melindungi sitosol dan enzim plastid dari pH rendah
dari disosiasi asam malat. Pada asiang hari stomata menutup, untuk mencegah
penguapan yang berlebihan akibat temperature udara yang tinggi, dan CO2 bereaksi
pada malam hari menjadi malat oleh enzim malat NADP-linked. CO2 ini
berasimilasi di siklus calvin dengan bantuan RuBP. Karena metode fiksasi
CO2 pertama kali ditemukan pada tumbuhan familia Crassulaceae, maka
CAM adalah singkatan dari crassulacean acid metabolism.
Komposisi Kimia Kloroplas
Sebagian besar aktivitas kimia khloroplas
terjadi pada system membrane internal, maka penelitian-penelitian juga
diarahkan pada system membrane internal ini. Seluruh berat membrane tilakoid
50% nya berupa lemak, dan dari jumlah itu 10% nya berupa fospolipid. Lipid yang
khas pada membrane tilakoid adalah galaktolipid dan sulfolipid, masing-masing
jumlahnya 40% dan 4% dari total lemak yang ada. Perbedaan khusus yang ada dari
molekul lemak adalah adanya khlorofil, karotenoid dan plastoquinon. Khlorofil
adalah komponen utama lemak terdiri atas 20% dari total lemak membrane
tilakoid.
Fungsi Kloroplas
Fungsi utama kloroplas yaitu merupakan tempat
fotosintesis pada tumbuhan. Semua bagian yang berwarna hijau pada tumbuhan,
termasuk batang hijau dan buah yang belum matang, memiliki kloroplas, tetapi
daun merupakan tempat utama berlangsung nya fotosintesis pada sebagian besar
tumbuhan. Terdapat kira-kira setengah juta kloroplas tiap mili meter persegi
permukaan daun. Warna daun berasal dari klorofil, pigmen warna hijau yang
terdapat didalam kloroplas. Energy cahaya yang diserap klorofil ini lah yang
menggerakkan sintesis molekul makanan dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan
terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat didalam bagian dalam
daun. Karbon dioksida masuk kedaun, dan oksigen keluar, melalui pori
mikroskopik yang disebut stomata (tunggal, stoma;bahasa yunani, berarti mulut).
Air yang diserap oleh akar dialirkan kedaun melalui berkas pembuluh. Daun juga
menggunakan berkas pembuluh untuk mengirimkan gula keakar dan bagian-bagian
dari tumbuhan yang tidak berfotosintesis
Kesimpulan
Berdasarkan tujuan dari penulisan makalh ini
maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
Foto kloroplast 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.
Kloroplas merupakan plastida yang mengandung
klorofil. Pada sel tumbuhan, kloroplas biasanya dijumpai dengan bentuk cakram
dengan diameter 5µm dan tebal 2-4 µm.
Kloroplas dapat dipandang sebagai pabrik
tenaga menggunakan sinar matahari. Dimana pada dasarnya, rangkaian reaksi
fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena
memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan
karbon dioksida)
Membran tilakoid terdiri atas lipida kurang
lebih 50%. Kurang lebih 10% lipida terdiri atas fosfolipida. Lipida yang khas
bagi klorofil yaitu galaktolipida dan sulfolipida yang terdiri adas
masing-masing 45 % dan 4% dari total lipida. Selain itu juga terdapat
molekul-molekul lipida seperti klorofil kira-kira 20% dari total membran
tilakoid, karotenoid, dan plastokuinon.
Fungsi utama kloroplas yaitu merupakan tempat
fotosintesis pada tumbuhan. kloroplas juga berfungsi sebagai pabrik tenaga pada
keadaan terang dan mitokondria dalam keadaan gelap, pada saat orrganel ini
mengoksidasi karbohidrat yang dihasilkan oleh pada fotosintesa pada siang hari.
DAFTAR PUSTAKA
Abererombie, M. dkk. 1993. Kamus
Lengkap Biologi Edisi 8. Jakarta: Erlangga.
Campbell, and Reece. 2002. Biologi.
Jakarta: Erlangga.
Kimball, John. W. 2000. Biologi Edisi
Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Lakitan, Benyamin. 2004. Dasar-dasar Fisiologi
Tumbuhan. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.
Salisbury, J.W. dan Ross. 1995. Fisiologi
Tumbuhan Jilid 2. Bandung: Institut
Teknologi Bandung.
[3] Salisbury, J.W. dan Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan
Jilid I. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
No comments:
Write komentar