I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tampaknya bahwa kehidupan muncul di bumi sekitar 4 milyar tahun yang lalu. Yang paling sederhana sel, dan jenis pertama dari sel untuk berevolusi, adalah prokariotik sel-organisme yang tidak memiliki membran nuklir, membran yang mengelilingi inti sel. Bakteri adalah yang paling dikenal dan paling banyak dipelajari bentuk organisme prokariotik, meskipun penemuan baru dari kelompok kedua prokariota, disebut archaea, telah memberikan bukti domain selular ketiga kehidupan dan wawasan baru ke dalam asal usul kehidupan itu sendiri.
Sel adalah unit struktural dan fungsional dari semua organisme hidup. Beberapa organisme, seperti bakteri, merupakan uniseluler, yang terdiri dari satu sel. organisme lain, seperti manusia, adalah multiseluler, atau memiliki banyak sel-sel diperkirakan 100.000.000.000.000!!.
Setiap sel adalah dunia yang menakjubkan; ia dapat mengambil nutrisi, mengkonversi nutrisi menjadi energi, menjalankan fungsi-fungsi khusus, dan bereproduksi jika diperlukan. Bahkan lebih menakjubkan adalah bahwa setiap sel menyimpan seperangkat instruksi sendiri untuk melaksanakan masing-masing kegiatan.
Sel hewan dan sel tumbuhan memiliki berbagai macam organel, sel hewan dan sel tumbuhan memiliki organel khusus yang bila dimiliki oleh sel hewan maka sel tumbuhan tak memilikinya, begitu juga sebaliknya jika sel tumbuhan memilikinya maka sel hewan tak memilikinya salah satunya adalah kloroplas yang terdapat di dalam plastida sel tumbuhan.
1.2 Tujuan
Dalam makalah ini yang berjudul “KLOROPLAS” memiliki tujuan sebagai berikut:
1. untuk mengetahui tentang asal mula kloroplas
2. untuk mengetahui struktur dari kloroplas
3. untuk mengetahui fungsi dan peranan kloroplas di dalam tubuh tumbuhan
1.3 Rumusan Masalah
Dalam makalah ini yang berjudul “KLOROPLAS” memiliki rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana asal mula terbentuknya kloroplas
2. Bagaimana struktur dari kloroplas
3. Apa saja fungsi dan peranan kloroplas dalam tubuh tumbuhan
II. PEMBAHASAN
2.1 Asal Mula Kloroplas
Kata kloroplas berasal dari kata Yunani chloros , yang berarti hijau, dan plastis , yang berarti “orang yang bentuk”. Kloroplas adalah anggota dari kelas yang dikenal sebagai organel plastida .
Kloroplas adalah salah satu dari berbagai jenis organel dalam sel tumbuhan. Secara umum, mereka dianggap berasal dari cyanobacteria melalui endosimbiosis Ini pertama kali diusulkan oleh Mereschkowsky pada 1905 .
setelah pengamatan dengan Schimper pada tahun 1883 yang sangat mirip kloroplas cyanobacteria.
Hipotesis endosimbiosis kloroplas ini dikemukakan berdasarkan kenyatan pada saat ini, bahwa:
1. Kloroplas memiliki membran rangkap dan membran luarnya mirip dengan struktur membran sel.
2. Ada beberapa fotosintetik (cyanobakteria) yang memiliki membrane fotosintetik, yang mirip dengan tilakoid pada kloroplas.
3. Didalam kloroplas terdapat DNA yang juga dijumpai pada bakteri fotosintetik.
4. Kloroplas dapat bertambah banyak melalui pembelahan, seperti halnya bakteri.
Semua kloroplas diperkirakan berasal langsung atau tidak langsung dari aktivitas endosymbiotic tunggal (dalam Archaeplastida ), kecuali untuk Paulinella chromatophora, yang baru-baru ini mengakuisisi endosymbiont cyanobacterial fotosintesis yang tidak berkaitan erat dengan kloroplas dari eukariota lainnya.
Bahwa mereka berasal dari sebuah acara endosymbiotic, kloroplas mirip dengan mitokondria , tapi kloroplas hanya ditemukan di tanaman dan Protista.
kloroplas ini dikelilingi oleh membran komposit berlapis ganda dengan ruang antarmembran, lebih lanjut, telah reticulations, atau infoldings banyak, mengisi ruang batin. kloroplas memiliki sendiri DNA ,yang kode untuk protein redoks yang terlibat dalam transpor elektron dalam fotosintesis, ini disebut sebagai plastome
Pada tumbuhan hijau, kloroplas dikelilingi oleh dua -bilayer membran lipid . Mereka diyakini sesuai dengan dan dalam membran luar cyanobacterium leluhur.
Kloroplas memiliki genom mereka sendiri, yang jauh berkurang dibandingkan dengan cyanobacteria hidup bebas, tetapi bagian yang masih ada menunjukkan kesamaan jelas dengan cyanobacterial genom. Plastida mungkin berisi 60-100 gen sedangkan cyanobacteria sering mengandung lebih dari 1500 gen. Banyak dari gen yang hilang dikodekan dalam genom nuklir dari tuan rumah. Pemindahan informasi nuklir telah diperkirakan dalam tembakau tanaman pada satu gen untuk setiap 16000 serbuk sari.
Pada beberapa ganggang (seperti heterokonts dan protista lain seperti Euglenozoa dan Cercozoa ), kloroplas tampaknya telah berevolusi melalui peristiwa sekunder endosimbiosis, di mana sel eukariotik sel eukariotik menelan kedua yang berisi kloroplas, membentuk kloroplas dengan tiga atau empat membran lapisan. Dalam beberapa kasus, sekunder seperti endosymbionts mungkin sendiri telah ditelan oleh eukariota lainnya masih, sehingga membentuk endosymbionts tersier. Dalam alga Chlorella , hanya ada satu kloroplas, yang berbentuk lonceng.
Dalam beberapa kelompok mixotrophic protista seperti dinoflagellata , kloroplas dipisahkan dari alga ditangkap atau diatom dan digunakan sementara. Ini kloroplas Klepto mungkin hanya memiliki masa pakai beberapa hari dan kemudian diganti.
Struktur
2.2 Struktur Kloroplas
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.
Kloroplas ultrastruktur:
1. membran luar
2. antarmembran ruang
3. bagian dalam membran (1 +2 +3: amplop)
4. stroma (cairan air)
5. lumen tilakoid (dalam tilakoid)
6. membran tilakoid
7. granum (tumpukan thylakoids)
8. tilakoid (lamella)
9. pati
10. ribosom
11. plastidial DNA
12. plastoglobule (setetes lipid)
Pengamatan dengan mikroskop cahaya, dengan pembesaran yang paling kuat, kloroplast 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 disertai pirenoid. 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 kloroplast yang beraneka ragam ditemukan pada alga. Kloroplast bernbentuk pita spiral ditemukan pada Spirogyra, sedangkan yang berbentuk jala ditemukan pada Cladophora, sedangkan kloroplast berbentuk pita ditemukan pada Zygnema.
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, yang dipisahkan oleh ruang antar membran. Membran luar kloroplas menutupi ruang intermembran antara membran dalam dan membran luar kloroplas. Membran luar kloroplas mengandung porin seperti halnya pada mitokondria yang menyebabkan membran ini permeable terhadap molekul seperti nukleotida, fosfat inorganic, derivate yang mengandung fosfat, asam karboksilat, dan sukrosa. Sebaliknya membran dalam relatif lebih impermeabel sejumlah persenyawaan namun membran dalam permeable terhadap CO2, dan asam monokarboksilat tertentu seperti asam asetat, asam gliserat, dan asam glikolat, serta kurang permeable terhadap asam amino. Membran dalam bersambungan dengan kompleks membran di bagian dalamnya. Disela-sela kompleks membran berisi matriks yang amorf disebut stroma, yang mengandung enzim untuk reaksi terang pada proses fotosintesis. 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. Satu tilakoid dari granum disebut tilakoid granum. Sebuah tilakoid yang melebar kedalam stroma disebut tilakoid stroma. Tilakoid yang menghubungkan antar grana disebut fret atau lamella grana. Dan bagian dalam tilakoid disebut lokulus. Reaksi terang dari fotosintesis terjadi di tilakoid. Seperti pada matriks mitokondria, stroma kloroplas mengandung molekul DNA sirkuler dan ribosom.
Dengan adanya kompleks membran pada kloroplas terdapat kompartemen yang terpisah, yaitu ruang antar membran, lokulus, dan stroma. Dari kebanyakan hasil ekspeimen membuktikan bahwa lokulus merupakan ruangan yang terpisah dari ruangan antar membran. Tilakoid merupakan tempat berlangsungnya reaksi terang fotosintesis, sedangkan stroma merupakan tempat berlangsungnya reaksi gelap fotosintesis.
Kloroplas pada tanaman tingkat tinggi merupakan evolusi dari bakteri fotosintetik menjadi organel sel tanaman. Genom kloroplas terdiri dari 121 024 pasang nukleotida serta mempunyai inverted repeats (2 kopi) yang mengandung gen-gen rRNA (16S dan 23S rRNAs) untuk pembentukan ribosom. Genom kloroplas mempunyai subunit yang besar yaitu penyandi ribulosa biphosphate carboxylase. Protein yang terlibat di dalam kloroplas sebanyak 60 protein. 2/3nya diekspresikan oleh gen yang terdapat di inti sel sementara 1/3nya diekspresikan dari genom kloroplas.
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.
Studi terbaru menunjukkan bahwa kloroplas dapat saling dihubungkan dengan jembatan berbentuk tabung yang disebut stromules , dibentuk sebagai perluasan dari membran luar mereka. Kloroplas tampaknya dapat protein pertukaran melalui stromules, sehingga fungsi dan sebagai jaringan.
2.3 Fungsi dan Peran Kloroplas
a..Fotosintesis Pada Tumbuhan
Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
6H2O + 6CO2 + cahaya ? C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.
Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.
Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.
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).
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2). Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang. Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula. Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm).
Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 – 700 nm), hijau kuning (510 – 600 nm), biru (410 – 500 nm) dan violet (< 400 nm). Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah. Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang. Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
b..Fotosintesis Pada Alga dan Bakteri
Alga terdiri dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri dari satu sel. Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena alga memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya pun lebih bervariasi. Semua alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.
Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.
c..Transplastomic Tanaman
Pada tumbuhan berbunga kebanyakan, kloroplas tidak diwariskan dari induk jantan, meskipun dalam tanaman seperti pinus, kloroplas diwariskan dari laki-laki. Di mana kloroplas diwariskan hanya dari betina, transgen dalam plastida tidak dapat disebarluaskan oleh serbuk sari . Hal ini membuat transformasi plastid alat yang berharga untuk penciptaan dan budidaya tanaman dimodifikasi secara genetis yang terkandung biologis, sehingga berpose lingkungan risiko yang lebih rendah secara signifikan. Ini kontainmen biologis strategi oleh karena itu cocok untuk mendirikan koeksistensi dan organik pertanian konvensional . Sementara keandalan mekanisme ini belum dipelajari untuk semua jenis tanaman yang relevan, hasil terakhir pada tanaman tembakau menjanjikan, menunjukkan tingkat penahanan gagal tanaman transplastomic jam 3 1.000.000.
0 komentar:
Posting Komentar