Struktur Kloroplas: Pengertian, Fungsi, dan Cara Kerjanya

Struktur Kloroplas – Halo Sobat Grameds, Seperti yang kita ketahui bersama, tumbuhan adalah organisme hidup yang dapat tumbuh dan berkembang seperti spesies lainnya.

Selama pertumbuhan, tumbuhan melakukan kegiatan fotosintesis untuk mengolah segala macam unsur hara yang diperolehnya sehingga tumbuh lebih besar dan lebih subur.

Tentu saja, dalam proses ini, tanaman membutuhkan banyak sel berbeda yang berperan aktif dalam melakukan aktivitas fotosintesis.

Salah satu organel tumbuhan yang berperan aktif dalam fotosintesis adalah kloroplas. Kloroplas adalah organel sel tempat berlangsungnya fotosintesis. Diketahui bahwa organel seluler kloroplas dimiliki oleh sebagian besar tanaman.

Kloroplas ini memiliki banyak bentuk yang berbeda-beda, pada setiap jenis tumbuhan. Hal ini tentunya disesuaikan dengan struktur bentuk tanaman itu sendiri.

Meskipun memiliki bentuk yang berbeda, organel kloroplas ini semuanya memiliki fungsi yang sama. Tidak hanya itu, struktur yang membentuk kloroplas juga memiliki bagian yang sama.

Masing-masing bagian tersebut bekerja dan saling mendukung dalam setiap kegiatan fotosintesis yang dilakukan. Demikian penjelasan lebih lanjut mengenai fungsi kloroplas, serta apa saja struktur pendukungnya.

Sebelum mengetahui fungsi kloroplas pada tumbuhan, ada baiknya memahami pengertian kloroplas itu sendiri. Seperti disebutkan sebelumnya, kloroplas adalah organel seluler tanaman tempat fotosintesis berlangsung.

Pengertian Kloroplas

Kloroplas umumnya merupakan organel bermembran ganda. Organel ini dapat ditemukan pada sebagian besar tumbuhan, meskipun bentuk kloroplas itu sendiri dapat berbeda-beda tergantung dari bentuk tumbuhan itu sendiri.

Kloroplas dewasa pada beberapa alga. Baik organisme dan likopoda dapat berkembang biak dengan pembelahan. Kontinuitas kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan sel-sel baling-baling di daerah meristem.

Biasanya, kloroplas matang terdiri dari dua membran luar yang melingkupi buffer homogen. Di sinilah reaksi fase gelap terjadi. Di lapisan penyangga, beberapa manik-manik tertanam. Setiap biji terdiri dari tumpukan tilakoid yang terikat membran, pipih, kantung berbentuk cakram (diskoid).

Membran tilakoid menyimpan pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Biasanya, butiran terikat pada lapisan interlamellar yang tidak berpigmen.

Prokariota fotosintesis tidak memiliki kloroplas. Banyak tilakoid terletak bebas di sitoplasma dan memiliki berbagai susunan konformasi. Kloroplas mengandung mesin melingkar untuk mensintesis DNA dan protein, termasuk ribosom prokariotik.

Kloroplas adalah bagian dari plastida yang mengandung materi genetik berupa DNA dan RNA. Seperti dijelaskan dalam buku “Biology Jl. 1 ed. 5”, kloroplas diketahui mengandung banyak pigmen yang dapat memberi warna pada buah-buahan.

Sel fagosit juga memiliki klorofil hijau, yang bersama dengan enzim dan molekul lain berguna untuk fotosintesis. Organel ini berbentuk lensa dengan dimensi 2 x 5 m. Organel ini banyak ditemukan pada daun dan organ lain dari tumbuhan hijau dan alga eukariotik.

Struktur Kloroplas

Kloroplas diketahui terdiri dari beberapa karbohidrat, lipid, protein, klorofil, karotenoid, DNA dan RNA. Bagian-bagian kloroplas adalah sebagai berikut.

1. Ruang Antar Membran

Dalam buku “Biologi Cerdas Kelas XI” dijelaskan bahwa kloroplas memiliki dua unit membran seperti mitokondria. Setiap unit adalah trilaminar (terdiri dari tiga lapisan) di antara mereka ada ruang antar membran.

Ruang antar membran ini berguna untuk memisahkan membran luas dan dalam. Ukuran membran ini kurang lebih 10 cm.

Ruang antar membran terletak diantara membran luar dan dalam adalah tempat reaksi seluler yang penting, seperti siklus Krebs, oksidasi asam amino, dan oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal sebagai DNA mitokondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat anorganik, dan ion-ion seperti magnesium, kalsium, dan kalium.

2. Membran Bagian Luar

Struktur kedua kloroplas adalah membran lebar. Komponen ini digunakan untuk mengatur keluar masuknya material padat atau cair pada membran.

Seperti mitokondria, kloroplas dikelilingi oleh membran ganda, yaitu membran luar dan dalam. Membran luar sangat permeabel, digunakan untuk mentransfer molekul yang lebih kecil dari 10 kilodalton tanpa selektivitas, dan menutupi ruang intramembran antara membran dalam dan luar kloroplas.

Permukaan membran luar datar karena memiliki lipatan yang sangat sedikit dibandingkan dengan membran dalam. Fungsi membran luar kloroplas adalah untuk mengatur keluar masuknya zat.

Karena dalam hal ini, disitulah berlangsung fase gelap, yang nantinya di dalam substrat akan mengandung beberapa grana, masing-masing grana terdiri dari gugus tilakoid yang membentuk gelembung-gelembung dengan membran diskoid dan berbentuk pipih.

Dengan demikian, pada membran tlakoid, ia menjadi reservoir pigmen dan sistem transpor elektron, yang kemudian akan berpartisipasi dalam langkah fotosintesis dan bergantung pada sinar matahari. Granas kemudian biasanya dihubungkan satu sama lain oleh pelat intagrana yang tidak berpigmen.

3. Membran Bagian Dalam

Bagian ketiga dari kloroplas adalah membran dalam. Bagian ini sering disebut membran utama. Fungsinya untuk membatasi stroma dan sitosol.

4. Tilakoid

Tilakoid adalah sistem membran yang terdiri dari kantung pipih. Tilakoid berfungsi sebagai pusat reaksi terang. Struktur kloroplas ini juga bertanggung jawab untuk menangkap sinar matahari selama fotosintesis.

Tilakoid juga merupakan situs yang mengandung klorofil yang biasa digunakan untuk penyerapan cahaya dan juga untuk reaksi biokimia.

Pada awalnya, istilah tilakoid berasal dari kata tylakos hijau, yang dapat dipahami sebagai kantong. Kemudian diurutkan dengan akhiran -oid, “tilakoid” berarti “seperti kantong”.

Atau, tilakoid dapat disebut sebagai lamela, meskipun istilah tersebut dapat digunakan untuk merujuk pada bagian-bagian yang saling berhubungan dari tilakoid di grana. Di mana tilakoid adalah struktur kecil, bulat, datar dan seperti bantal yang ditemukan di kloroplas.

Sedangkan bagian fungsional kloroplas adalah membran dan lumen. Dengan pigmen biru dapat menangkap cahaya. Sementara klorofil ditemukan di membran tilakoid, itu dipertahankan oleh protein membran.

Kemudian, klorofil tersusun pada fotosistem 1 dan fotosistem 2 pada membran tilakoid. Kemudian energi cahaya yang dapat diperoleh dari sinar matahari akan diubah menjadi energi listrik oleh klorofil.

Energi listrik dalam hal ini akan berupa elektron berenergi tinggi yang mengalir melintasi membran protein dari satu membran ke membran lainnya.

Dengan demikian, dapat memberikan kekuatan pompa dan menginduksi aksi pompa proton dari stroma ke lumen tubulus tilakoid.

Jadi, pada fase terang fotosintesis berlangsung di tilakoid. Dimana molekul ATP dan NADPH2 dihasilkan, yang kemudian digunakan kembali dalam fase gelap fotosintesis.

Kegunaan atau fungsi utamanya adalah untuk menyerap foton yang dapat diperoleh dari sinar matahari. Membran tilakoid adalah lapisan ganda lipid yang sangat mirip dengan membran sel prokariota.

Contohnya termasuk beberapa bakteri dan alga. Membran ini juga mengandung lipid asam yang penting untuk pemeliharaan fotosistem.

Selain itu, mereka mengandung sejumlah besar glikolipid dan asam linolenat. Dan dapat mendukung dan membantu fluiditas membran. Struktur unik ini masih membutuhkan sejumlah besar reaksi kompleks untuk disintesis.

Ini akan melibatkan pengangkutan beberapa prekursor lipid melintasi retikulum endoplasma.

Lebih lanjut, struktur tilakoid juga terdiri dari berbagai protein, yang bersifat transmembran dan tidak berpasangan (dengan kontak dengan kedua sisi membran.

Seperti fotosistem I dan II, diikuti oleh sitokrom dan ATP sintase) dan membran perifer (dengan hanya puluhan yang aktif di beberapa), keduanya secara internal, seperti plastosianin, dan secara eksternal, bertindak sebagai ferredoxin.

5. Stroma

Stroma adalah cairan di luar tilakoid. Bagian ini berfungsi sebagai tempat berlangsungnya reaksi gelap dan menyimpan hasil fotosintesis berupa pati.

Stroma adalah istilah yang digunakan untuk merujuk pada cairan pengisi ruang di kloroplas yang mengelilingi tilakoid dan grana. Awalnya, dianggap hanya memberikan dukungan untuk tilakoid penghasil pigmen.

Kita sekarang tahu bahwa buffer mengandung pati, DNA dari kloroplas dan ribosom, serta semua enzim yang dibutuhkan untuk reaksi gelap fotosintesis, juga dikenal sebagai siklus Calvin.

Berasal dari kata Yunani untuk lapisan atau serasah, stroma juga dapat merujuk pada struktur pendukung lainnya seperti jaringan ikat pada organ atau jaringan jamur yang mengandung spora.

Struktur Stroma pada Kloroplas

Pemeriksaan mikroskopis kloroplas mengungkapkan beberapa ciri khas. Itu terdiri dari membran luar dan jaringan kompleks membran dalam, membentuk tumpukan struktur seperti cakram yang disebut grana. Granas yang berbeda terhubung satu sama lain dengan ekstensi membran.

Membran bagian dalam mengandung klorofil dan pigmen fotosintesis lainnya yang terlibat dalam penangkapan energi cahaya. Penampilan sitologis yang jelas dan adanya pigmen utama penting untuk komponen membran bagian dalam, grana dan tilakoid.

Namun, ketika membran luar kloroplas rusak, penyerapan dan reduksi karbon terhenti. Dengan kata lain, substrat berair transparan, yang tampaknya hanya mendukung struktur matriks pigmen, tampaknya memainkan peran penting dalam fotosintesis.

Kloroplas berkembang dari prokariota yang hidup bebas yang membentuk hubungan endosimbiosis dengan sejumlah sel eukariotik. Oleh karena itu, Stroma terus mengandung DNA dan ribosom untuk melakukan sintesis protein.

Protein ini penting dalam reaksi gelap fotosintesis serta dalam reaksi yang mengikat mineral anorganik seperti nitrat menjadi molekul organik.

6. Grana

Grana adalah tumpukan, dibentuk dengan menggabungkan 2 hingga 100 tilakoid menjadi satu. Granas ini dihubungkan satu sama lain oleh stroma trombus. Koneksi setiap butir ke stroma tilakoid memungkinkan semua grana berfungsi sebagai satu unit selama fotosintesis.

Membran tilakoid dan tilakoid stroma bertanggung jawab atas reaksi terang fotosintesis. Ruang antara grana dan membran dalam kloroplas disebut spacer. Reaksi gelap fotosintesis terjadi dalam matriks kloroplas. Satu kloroplas mengandung 10 sampai 100 grana.

Grana membran lebih banyak ditemukan pada tumbuhan kompleks daripada tumbuhan sederhana.

Grana dalam kloroplas bekerja sama sebagai satu kesatuan dan dihubungkan satu sama lain oleh terowongan kecil di bagian bawah tumpukan tilakoid yang disebut stroma tilakoid. Grana berkontribusi pada luas permukaan kloroplas yang besar. Mereka membantu menambah luas permukaan tilakoid ketika mereka diatur dan ditumpuk.

Fungsi Grana

Grana bekerja untuk meningkatkan luas permukaan tilakoid, membantu menyerap lebih banyak cahaya ke dalam klorofil.

Saat Anda meningkatkan luas permukaan, Anda membiarkan lebih banyak material menempel pada permukaan atau, dalam hal ini, bereaksi dalam sistem optik yang berbeda dari film tilakoid.

Hal ini memungkinkan tanaman untuk menyerap lebih banyak sinar matahari dan meningkatkan produksi gula melalui fotosintesis.

Pikirkan untuk meningkatkan luas permukaan tilakoid seperti menulis di atas kertas lengket, bukan pada selembar kertas yang longgar. Jika Anda menulis di catatan tempel, kemungkinan Anda akan kehabisan ruang dengan sangat cepat. Dengan menggunakan lembaran biasa, Anda akan dapat menulis lebih banyak.

Hal yang sama berlaku untuk peningkatan permukaan yang disediakan oleh biji-bijian. Peningkatan produksi gula memungkinkan pabrik memiliki lebih banyak bahan baku untuk tumbuh dan berkembang. Semakin banyak makanan yang dimiliki tanaman, semakin tinggi toleransinya dan semakin lama ia bertahan.

7. Ribosom

Ribosom adalah tempat sel membuat protein. Mengutip Sehatq.com, fungsi ribosom pada sel tumbuhan dan makhluk hidup lainnya adalah untuk membuat protein dan mensintesis protein di dalam sel. Sel harus diproduksi untuk mempercepat proses biologis. Setiap ribosom terdiri dari RNA dan protein.

Ribosom tersusun atas dua subunit RNA-protein yaitu subunit besar dan kecil. Dua subunit tumpang tindih dengan satu subunit besar di bagian atas. Di antara subunit ini adalah RNA. Jadi, jika dijelaskan, ribosom berbentuk seperti hamburger. Setiap subunit ternyata memiliki fungsi yang berbeda-beda.

Fungsi subunit kecil ribosom adalah membaca pesan yang diberikan oleh mRNA pada asam amino. Sedangkan fungsi dari subunit besar adalah untuk membentuk ikatan peptida.

8. Plasmid DNA

Struktur kloroplas selanjutnya adalah DNA plasmid. Fungsi bagian ini adalah untuk meregenerasi kloroplas dan membantu pembelahan sel kloroplas.

Plasmid adalah molekul DNA kecil dalam sel yang secara fisik terpisah dari DNA kromosom dan dapat bereplikasi secara independen. Ini ditemukan sebagai molekul DNA untai ganda melingkar kecil pada bakteri. Namun, plasmid terkadang ada di archaea dan eukariota.

Di alam, plasmid sering membawa gen yang dapat berguna untuk kelangsungan hidup suatu organisme, seperti resistensi terhadap antibiotik. Sementara kromosom berukuran besar dan mengandung semua informasi genetik yang diperlukan untuk kehidupan dalam kondisi normal, plasmid biasanya sangat kecil dan hanya mengandung gen tambahan yang mungkin berguna bagi tubuh dalam keadaan atau kondisi tertentu.

Plasmid buatan banyak digunakan sebagai vektor dalam kloning molekuler, yang mendorong replikasi sekuens DNA rekombinan dalam organisme inang. Di laboratorium, plasmid dapat dimasukkan ke dalam sel melalui transformasi.

9. Plastoglobula

Apa itu Plastoglobula? adalah senyawa kimia yang ditemukan dalam kloroplas sel tumbuhan. Tempat pada senyawa ini yang tersusun dari zat lemak berbentuk bulatan, karena dalam hal ini terjadi fase gelap yang nantinya di dalam substrat akan tertimbun beberapa grana yang masing-masing grana tersebut termasuk golongan tilakoid membentuk gelembung membran berbentuk cakram dan pipih.

10. Pati

Amilum juga dikenal sebagai pati, adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air dalam bentuk bubuk putih, tidak berasa dan tidak berbau. Pati adalah bahan utama yang diproduksi tanaman untuk menyimpan kelebihan gula untuk jangka waktu yang lama. Hewan dan manusia juga menggunakan pati sebagai sumber energi yang penting.

Pati adalah karbohidrat makromolekul yang terdiri dari polimer glukosa yang terdiri dari amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah polimer linier dengan rata-rata sekitar 200 unit glukosa per molekul.

Amilopektin adalah komponen utama pati di sebagian besar tanaman dan menyumbang hampir tiga perempat dari total pati dalam tepung. Pati adalah senyawa organik pati, produk fotosintesis pada tumbuhan.

Fungsi Kloroplas

Menurut buku “Intelligent Biology Class XI”, kloroplas memiliki dua fungsi, yaitu: Berperan dalam fotosintesis yaitu reaksi terang (fosforilasi dan fotolisis) dan reaksi gelap membentuk glukosa. Berperan dalam sintesis protein (sintesis kloroplas).

Fotosintesis

Telah disebutkan sebelumnya bahwa salah satu fungsi kloroplas adalah membantu proses fotosintesis. Definisi Fotosintesis adalah proses fisika dan kimia yang biasa terjadi pada tumbuhan. Secara kimia, fotosintesis terjadi melalui reaksi berikut:

Jika kita melihat reaksi ini, kita dapat memahami bahwa fotosintesis menghasilkan glukosa dan air. Untuk membuat zat ini, tanaman membutuhkan karbon dioksida, air, dan sinar matahari. Meski terdengar sederhana, ternyata fotosintesis terjadi melalui dua proses yang cukup panjang, yaitu respons terhadap cahaya dan kegelapan. Mengutip “Bahan Ajar Fotosintesis” karya Ir I. Wayan Wiraatmaja, MP, berikut penjelasannya.

6H2O + 6CO2 + cahaya =>  C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Reaksi Terang 

Singkatnya, reaksi terang dapat dipahami sebagai proses fotosintesis yang membutuhkan cahaya. Reaksi ini berlangsung di grana. Dalam reaksi terang, energi cahaya diubah menjadi energi kimia dan zat pengoksidasi dihasilkan.

Reaksi Gelap

Reaksi gelap merupakan proses fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya tetapi tetap membutuhkan karbon dioksida. Reaksi ini terjadi di stroma.

Dalam gelap, ada reaksi siklik yang membentuk gula dari blok bangunan karbon dioksida dan energi (ATP dan NADPH). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap diperoleh dari reaksi terang.

Oleh karena itu, reaksi gelap terjadi setelah reaksi terang lengkap. Siklus gelap tidak memerlukan sinar matahari untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi gula.

Cara Kerja Kloroplas

Setelah mengetahui fungsi kloroplas dan komponen strukturalnya, maka harus dipahami bagaimana organel seluler kloroplas bekerja. Reaksi fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan semua berlangsung di membran dalam. Membran bagian dalam ini ditumpuk di bagian atas.

Pada bagian ini, fotosintesis pada tumbuhan berlangsung dengan menghasilkan nutrisi atau energi yang digunakan melalui penggunaan energi cahaya.

Selanjutnya, fotosintesis juga merupakan proses asimilasi karbon, di mana karbon bebas dari CO2 terikat pada gula dan digunakan sebagai molekul penyimpan energi.

Penulis: Ziaggi Fadhil Zahran

Baca juga Artikel Terkait:

Mengenal 5 Fungsi Daun serta Struktur dan Berbagai Macam-Nya!

Mengenal Struktur Sel Hewan Serta Fungsi dan Ciri-Cirinya

Bagian-Bagian Penyusun Sel Tumbuhan

Berbagai Fungsi Bagian Tumbuhan hingga Ciri dan Manfaatnya

Pengertian, Struktur, Jenis dan Manfaat Klorofil

Pengertian, Ciri-Ciri dan Contoh Tumbuhan Dikotil