Kali ini saya Kembali lagi Posting Artikel tentang Makalah. Buat yang lagi cari-cari Referensi Buat tugas Makalah Biologi khususnya dalam bab Sel(Kloroplas) tidak salah lagi anda berkunjung disini. Berikut ini contoh Makalah Biologi Sel (Kloroplas) :
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR (bisa anda Lihat Contoh Kata Pengantar Dalam Pembuatan Makalah)
DAFTAR ISI............................................................................................
BAB I. PENDAHULUAN....................................................................................
A. Latar belakang................................................................................
B. Rumusan masalah...............................................................................
C. Tujuan........................................................................................
BAB II. PEMBAHASAN....................................................................................
A. Struktur Kloroplas............................................................................
B. Kloroplas dan Fotosintesis....................................................................
C. Jalur Fotosintesis............................................................................
C.1. Reaksi Terang............................................................................
C.2. Reaksi Gelap (Siklus Calvin)......................................................
D. Perbedaan Reaksi Terang Dengan Reaksi Gelap...........................
E. Fotosintesis Tumbuhan C4 Dan CAM.............................................
F. Genom Kloroplas.............................................................................
F.1. Struktur dan Replikasi..................................................................
F.2. Organisasi Gen Pada DNA Kloroplas.........................................
F.3. Translasi Di Kloroplas.................................................................
F.4.Keunggulan Mitokondria dan kloroplas dalam Sintesis Protein..
BAB III. PENUTUP.......................................................................................
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Kloroplas merupakan 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 plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi, umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm), 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, dan seringkali disertai pirenoid. Kloroplas matang pada beberapa ganggang, biofita, danlikopoda dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan proplastid di daerah meristem. Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyangkut stroma homogen, disinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih, dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebas pigmen. Prokariota yang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalamsitoplasma dan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula. Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sistesis protein, termasuk ribosom dari tipeprokariotik.
B. Rumusan masalah
1. Apa yang dimaksud dengan kloroplas?
2. Apa saja yang dihasilkan dalam proses fotosintesis?
3. Apa peran DNA yang terdapat dalam kloroplas?
C. Tujuan
1. Untuk mempelajari kloroplas yang terdapat pada tumbuhan hijau.
2. Untuk mengetahui hasil akhir pada proses fotosintesis.
3. Untuk mengetahui peran DNA yang terdapat dalam kloroplas.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Struktur Kloroplas
Kloroplas merupakan plastida yang berwarna hijau, umumnya berbentuk lensa, terdapat dalam sel tumbuhan lumut (Bryophyta), paku-pakuan (Pterydophyta), dan tumbuhan berbiji (Spermatophyta). Garis tengah lensa tersebut2-6 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.
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 kloroplas yang beraneka ragam ditemukan pada alga. Kloroplas bernbentuk pita spiral ditemukan pada Spirogyra, kloroplas berbentuk jala ditemukan pada Cladophora, dan kloroplas berbentuk pita ditemukan padaZygnema.
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,yang 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 transport 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.
B. Kloroplas dan Fotosintesis
Pemahaman pertama menyangkut fotosintesis ditunjukkan oleh C.B. van Niel,yaitu pada tahun 1930 dengan memberikan reaksi fotosintesis sebagai berikut:CO2 + H2O (CH2O) + O2.
Energi dari matahari digunakan untuk memecah CO2, melepaskan O2,dan mentransfer atom karbon ke molekul air untuk membentuk karbohidrat (CH2O). Dari melihat reaksi di atas tampak bahwa reaksi fotosintesis merupakan kebalikan dari reaski respirasi sel, tetapi tumbuhan tidak menghasilkan makanan dengan hanya membalik reaksi.
Pada respirasi, reaksinya merupakan reaksi redoks. Energi dilepas dari gula pada saat elektron yang berikatan dengan hidrogen diangkut ke oksigen yang membentuk air sebagai hasil samping. Elektron akan kehilangan energi potensialnya karena oksigen elektronegatif yang akan menarik elektron melalui rantai transport elektron. Mitokondria menggunakan energi ini untuk menghasilkan ATP. Seperti respirasi sel, fotosintesis juga merupakan reaksi redoks yang membalik arah aliran elektron. Air terurai dan elektron ditransfer bersama dengan ion hidrogen dari air ke karbondioksida, dan mereduksinya menjadi gula. Elektron bertambah energi potensialnya ketika electron ini dipindahkan dari air ke gula.
Persamaan reaksi fotosintesis tampak seperti suatu reaksi yang sangat sederhana dari suatu proses yang sangat rumit. Akan tetapi sebenarnya fotosintesis bukanlah merupakan suatu poses tunggal. Fotosintesis terdiri dari dua proses yang masing-masing terdiri dari banyak tahapan reaksi. Kedua tahap reaksi tersebut terdiri dari reaksi terang (fotolisis) dan reaksi gelap (siklus Calvin).
C. Jalur Fotosintesis
1. Reaksi Terang
Reaksi terang merupakan tahapan fotosintesis dimana energi matahari diubah menjadi energi kimia. Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan transfer elektron dan hidrogen dari air ke akseptor elektron yang disebut dengan NADP+ (nikotiamin adenine dinukleotida fosfoat) yang menyimpan elektron berenergi tinggi ini untuk sementara. Dalam proses ini air terurai dan melepaskan O2.
Klorofil merupakan suatu molekul yang mengandung kromofor yang merupakan suatu kelompok senyawa kimia yang mampu menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Daun tumbuhan berwarna hijau karena mengandung sejumlah besar pigmen klorofil. Pigmen ini menyerap cahaya warna merah dan biru. Molekulklorofilterdiri dari duabagianutama,yaitucincinporfirin yang berperandalampenyerapancahaya dan rantaifitol yang menjaga agar klorofiltetaptetrbenamdalammembranfotosintesis. Porfirin tidak sama dengan pigmen merah, heme yang merupakan penyusun hemoglobin,dan porfirin mengandung atom magnesium.
Klorofil tersusun bersama protein dan molekul organik yang lebih kecil membentuk fotosistem. Fotosistem memiliki “kompleks antena” pengumpul cahaya yang tersusun atas klorofil a dan b, serta karotenoid. Hal yang khusus pada klorofil a adalah kedudukannya sebagai pusat reaksi di mana terjadi reaksi kimiawi pertama fotosintesis yang digerakkan oleh cahaya. Molekul yang secara bersama-sama menggunakan pusat reaksi dengan klorofil a adalah molekul khusus yang disebut dengan ekseptor elektron primer.
Membran tilakoid dipenuhi oleh dua jenis fotositem yang secara bersama-sama bekerja dalam reaksi terang. Kedua fotosistem itu adalah fotosistem I dan II. Klorofil pada pusat reaksi fotosistem I dikenal P700 karena pigmen ini paling baik menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm (bagian spectrum yang sangat merah). Klorofil pada pusat reaksi fotosistem II dikenal P680 karena spectrum penyerapannya memiliki puncak pada panjang cahaya 680nm (spetrum merah).
Reaksi terang dapat dibedakan menjadi dua tahap yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi siklik hanya melibatkan fotosistem I. Fosforilasi siklik dimulai ketika klorofil diaktifkan oleh foton (Pigmen ini menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm). Bila setiap foton diabsorbsi sebuah elektron dari klorofil a menjadi aktif sehingga dapat melompat dari klorofil a ke sebuah molekul penerima. Dalam hal ini molekul penerima memindahkannya pada suatu sistem transport elektron.
Bila sebuah elektron melewati sistem transport ini dari suatu molekul ke molekul berikutnya elektro secara bertahap kehilangan energinya. Energi ini akan digunakan untuk memompa ion hodrogen melintasi mebran masuk ke dalam lumen mebangun suatu chemiosmotic differential (perbedaan kemiosmotik). Energi bebas dari perbedaan ini akan digunakan untuk menambahkan fosfat inorganic pada ADP untuk membentuk ATP. Ketika elektro tiba pada akseptor terakhir, maka elektron akan kembalin ke molekul klorofil a. Oleh karena itu disebut dengan fosforilasi siklik. Fosforilasi siklik itu sendiri tidak dapat menunjukkan produksi glukosa bilatidak ada reaksi NADP+ menjadi NADPH.
Fosforilasi nonsiklik dimulai ketika fotosistem II kenyerap cahaya, suatu elektron akan dieksitasi ke tingkat energi yang ebih tinggi dalam klorofil di pusat reaksi (P680) dan ditangkao oleh akseptor eklektron primer. Selanjutnya suatu enzim yang mengektrasi elektron dari air engirimnya ke p680 mengganti setiap elektron yang keluar dari kolorofil ketika menyerap enerhi cahaya. Reaksi ini mengurai air menjadi dua ion hidrogen dan satu oksigen yang segera bergabung dengan ion oksigen lain membentuk O2. Setiap elektron yang terfoto eksitasi mengalir dati akseptor elektron primer fotosistem II ke fotosistemI melalui rantai transport elektron. Begitu elektron menuruni rantai tersebut, eksergoniknya jauth ke tingkat energi yang kebih rendah. Energi bebas yang ada selnajutnya oleh membran tilaoid digunakan untuk membentuk ATP.
2. Reaksi Gelap (Siklus Calvin)
Siklus Calvin terjadi dalam stroma, yang terdapat sejumlah molekul yang mengandung karbon. Salah satunya dalah senyawa dengan 5 atom C yaitu ribulosa bifosfat (RuBP). Siklus ini di mulai ketika sebuah molekul RuBP secara enzimatik berikatan dengan molekul CO2 dari udara menghasilkan molekul antara 6 C yang sangat tidak stabil. Molekul ini segera terpecah menjadi molekul 3 fosfogliserat (PG). karena itu setiap molekul CO2 yang bergabung dengan RuBP membentuk 12 PG. Pada saat inilah, ATP dan NADPH yang terbentuk pada reaksi cahaya mulai digunakan. Dua belas PG dari masing-masing molekul diperlukan untuk mereduksi PG menjadi fosfogliseraldehid (PGAL).
D. Perbedaan Reaksi Terang dengan Reaksi Gelap
Seperti telah kita ketahui, reaksi fotosintesis terdiri atas dua tahapan yaitu : tahapan Reaksi Terang ( disebut juga Reaksi Hill ) danReaksi Gelap ( disebut juga Reaksi Blackman atau siklus Calvin ). Masing-masing tahapan menunjukkan proses reaksi yang berbeda. Namun keduanya merupakan satu rangkaian reaksi yang tak terpisahkan dari reaksi fotosintesis.
Perbedaan antara reaksi terang dengan reaksi gelap yaitu,
1. Tempat berlangsung
bagian kloroplas bernama Grana
bagian kloroplas bernama Stroma
2. Sumber energi
Cahaya / matahari
ATP dan NADPH2 dari reaksi terang
3. Proses yang terjadi
Fotolisis : pemecahan H2O menggunakan energi cahaya menjadi ion Hidrogen dan molekul air
Fiksasi : pengikatan CO2 , penyusunan / pengkombinasian hydrogen dg karbondioksida membentuk gula
4. Hasilnya
O2, ATP dan NADPH2
Karbohidrat sederhana
E. Fotosintesis Tumbuhan C4 Dan CAM
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 dikatalisis 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 dikatalisis 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 CO2dapat berlangsung terus.
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, untukmelindungi 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 siklyus calvin dengan bantuan RuBP. Karena metode fiksasi CO2 pertama kali ditemukan pada tumbuhan familia Crassulaceae , maka CAM adalah singkatan dari crassulacean acidmetabolism.
F. Genom Kloroplas
Kloroplas berasal dari protoplastid kecil (plastid yang belum dewasa, kecil, dan hampir tak berwarna) dengan sedikit atau tanpa membran dalam. Protoplastid membelah pada saat embrio berkembang, dan berkembang menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Tiap kloroplas dikelilingi oleh sistem atau selimut membran ganda yang mengatur lalu lintas molekul keluar masuk kloroplas. Pada bagian tertentu kloroplas terdapat tumpukan tilakoid yang disebut grana.
Di kloroplas tedapat DNA, RNA, ribosom, dan tentu saja berbagai enzim. Semua molekul ini sebagian besar terdapat di stroma, tempat berlangsungnya transkripsi dan translasi. DNA kloroplas (genom) terdapat dalam 50 atau lebih lingkaran jalur ganda melilit dalam tiap plastid. Berbagai gen plastid menyandi semua molekul RNA-pemindah (sekitar 30), dan molekul RNA-ribosom (empat) yang digunakan oleh plastid untuk translasi. Kira-kira 85 gen seperti ini menyandi protein yang terlibat dalam transkripsi . translasi dan fotosintesis, tapi sebagian besar protein di plastid disandi leh gen nukleus.
Kloroplas DNA dapat diperoleh dari suatu jenis tanaman hijau, dari alga sampai tumbuhan angiospermae, perbedaannya sangat kecil dari mtDNA, kecuali dari bentuknya. Biasanya berbentuk bundar atau lingkaran, dengan panjang sekitar 37 µm – 44 µm, ukuran dari berat molekul kira-kira 1 x 107 dalton. Bahan ekstrak atau sari dari chlDNA bisa dari selada, kacang polong, gandum, Euglena, dan Chlamidomonas, yang menunjukkan kesamaan ukuran dalam bentuk lingkaran, tetapi untuk alga laut, Acetabularia mediterranea, dihasilkan panjang molekul diatas 20 µm dan dengan berat molekul kira-kira 1 x 109 dalton. Apakah itu seperti panjang molekul yang mewakili kloroplas genome tunggal atau beberapa yang menyusun kedua-duanya, semua belum diketahui. Molekul lurus sudah ditemukan dalam pengujian seluruh spesies, tetapi itu kelihatannya hasil dari siklus pemecahan.
Kloroplas adalah organel seluler yang hanya ditemukan pada tumbuhan hijau dan protista yang berfotosintesis, dan mereka mampu melakukan fotosintesis di sel. Kloroplas memiliki dinding ganda yang melindungi bagian dalam, klorofil terdiri dari struktur lameral protein dan kaya akan stroma. Seperti halnya mitokondria, kloroplas memiliki genom mereka sendiri, walaupun kita tidak tahu banyak mengenai genom kloroplas seperti yang kita ketahui tenteang genom mitokondria.
1. Struktur dan Replikasi
Struktur dari genom kloroplas sama dengan struktur genom mitokondria. Seperti diketahui, DNA tersusun atas utas ganda, berpilin, dan terdiri dari struktur protein. DNA kloroplas lebih besar dari pada DNA mitokondria hewan, dengan ukuran antara 80 kb hingga 600 kb. Barisan DNA dari genom kloroplas dari setiap individu sudah terdeteksi. Sebagai contoh, genom Tembakau adalah 155,844 bp; dan genom Padi adalah 134,525 bp. Semua genom kloroplas terdiri dari banyak barisan DNA yang tidak bertenda.
Jumlah tiruan dari DNA kloroplas pada setiap kloroplas bervariasi setiap spesies. Dalam hal ini ada tiruan ganda dari setiap kloroplas, semua ditemukan pada daerah nukleus ganda yang juga menghasilkan tiruan ganda. Pada individu uniseluler seperti alga hijau Chlomydomonos, satu kloroplas dalam sel terdiri antara 500 sampai 1500 molekul DNA kloroplas.
2. Organisasi Gen Pada DNA Kloroplas
Genom kloroplas tediri dari dua gen, pada setiap klloroplas terdapat RNA ribosom (16 S;23 S;4,5 S; 5 S)). Berbeda dengan DNA mitokondria yang hanya memiliki satu tiruan gen. Genom juga terdiri dari gen untuk RNA transfer, dan gen untuk yang lainnya, tetapi bukan semuanya, susunan protein untuk transkripsi dan translasi dari gen yang sudah ditandai pada kloroplas (seperti protein ribosom, sub unit RNA Polimerase, dan faktor-faktor translasi) atau untuk proses fotosintesis. Intron ditemukan pada beberapa, tetapi tidak pada semua kode protein dan gen RNA transfer gen DNA kloroplas. Protein lain ditemukan dalam kloroplas adalah gen inti (nukleus).
Ukuran yang besar dari molekul ini adalah suatu perbandingan dari mtDNA, yang akan memberikan suatu kesan yang lain yang mana pada bahan substansi lebih, struktur pengkodean gen untuk protein-protein terdapat didalam chloroplas genome.
Plastid, seperti mitokondria yang mempunyai alat produksi ribosomal sendiri. Di dalam jagung, gen RNA disalin menjadi bagian dari suatu 20000 nukleutida pasangan membalikkan pengulangan, dengan 5S rDNA berbatas sampai 23 rDNA, karena itu adanya didalam E. Coli, dan dengan pemisahan keduanya dari 16S rDNA oleh alat pengatur dasar. Dalam sel eukariotik kadang-kadang perbandingannya, rangkaian 28S dan 18S rDNA yang bersebelahan satu sama lainnya, sedangkan rangkaian 5S rDNA ditempatkan dimana saja didalam gen.
3. Translasi Di Kloroplas
Sintesis protein kloroplas menggunakan organel yang spesifik seperti 70 S Ribosom yang terdiri dari 50 S dan 30 S sub unit. Sub unit 50 S terdiri dari satu tiruan seperti 23 S, 5 S, dan 4,5 S RNA Ribosom. Dan sub unit 30 S terdiri dari satu timan 16 S RNA Ribosom. Jumlah protein ribosom pada setiap sub unit ribosom kurang dibatasi dengan baik; beberapa adalah kode nukleus (inti) dan beberapa adalah kode kloroplas. Sintesis protein dalam kloroplas sama dengan proses pada organisme prokariot. RNA transfer digunakan untuk menentukan semua protein dan kloroplas menggunakan organel spesifik penyebab inisiasi (Ifs), penyebab pemanjangan (Efs), dan penyebab pelepasan (RFs). Kode genetik universal digunakan dalam sintesis protein kloroplas. Seperti ribosom mitokondria, ribosom kloroplas resisiten terhadap siklus tengah segi enam, penghambat dari ribosom sitoplas, tetapi sebenarnya sangat sensitif pada semua penghambat sintesis protein pada prokariot. Dengan menggunakan antibiotik esensial dengan jalan yang sesuai, kita kita bisa mendeskripsikan sitesis dari sub-sub unit protein mitokondria dan sintesis protein kloroplas. Protein yang penting pada kloroplas adalah ribulosa biposfat karboksilase, enzim pertama yang digunakan pada proses fiksasi dari karbon dioksida pada proses fotosintesis. Enzim ini merupakan protein penting dan ditemukan pada kloroplas semua tanaman berembun. Sejak tersusun sekitar 50% protein yang ditemukan pada tumbuhan hijau berembun, enzim ini menjadi protein terkenal di dunia. Ribulosa biposfat karboksilase terdiri dari delapan polipeptida, empat jenis ukuran kecil dan empat jenis ukuran besar. Polipeptida ukuran kecil ditandai dengan sebuah gen inti (nukleus), dan polipeptida yang besar ditandai dengan sebuah gen kloroplas.
Sisa kromosom diringkaskan pada waktu sebelumnya dalam beberapa spesies, sedangkan yang lain dari mereka boleh menjalani proses perobahan transkripsi dan taranslasi. Dari analisis kimia kromatin pada spesies dinoflagellata menunjukkan kehadiran RNA yang sangat kecil didalam kromosom, dan protein yang berkumpul ditempat kromosom adalah suatu bentuk massa kromatin yang lebih kecil dibandingkan ciri khas dari sel eukariotik. Demikian, perlakuan pemotongan material dengan Dnase memperoleh hasil yang jauh lebih baik dari DNA, tetapi sebenarnya bukan pengurangan protein. Bagaimanapun, sedangkan sedikitnya jumlah protein dasar dan oleh karena itulah kelihatan seperti histon eukariotik yang umum. Satu diantara mereka dapat menggerakkan electrophoretic yang benar-benar mirip dengan histon 4 dari jagung. Dalam hal ini, DNA dinoflagellata adalah benar-benar unik dalam ketinggian, tetapi faktornya yang tetap, bentuk (12% - 68%) dari hydroxymethyluracil menggantikan timin, ketika rangkaian nukleutida diketahui hanya dalam DNA diperlukan virus yang dapat menginjeksi Bacillus subtilis. Beberapa spesies juga mengandung sejumlah bahan 5-methylcytosme-16% dalam Exaviaella cassubica sedangkan spesies yang lain Peridinum triqutrum mengandung 2% - 3% methyladenia. Yang terakhir dua rangkaian nukleutida tidak dikenal dalam sel eukariotik, tetapi mereka sekarang ditemukan dalam sejumlah indikasi. Ciri khas periode S eukariotik pada sintesis DNA sudah jelas dalam sebuah pengujian semua spesies yang sudah terlalu jauh.
Benang-benang DNA dapat diketahui dengan mikroskop elektron dalam kromosom dari dinoflagellata, tetapi sisa struktur yang sebenarnya masih diragukan. Oakley dan Dodge memperlihatkan bahwa analisa mikrographik elektron pada sebuah bagian, mengatakan kromosom dari glenodinium hallii pada metafase akan bergulung, dua kromatid-kromatidnya akan berlilit satu sama lain disekeliling sebuah pita electrik ketika terlempar kedalam gulungan. Kromatid-kromatid ini, bagaimanapun kelihatannya tidak mempunyai gambaran akhir dimana kekuatannya memberi kesan bahwa kromosom itu melingkar adalah suatu keistimewaan prokariotik. Bagaimanapun suatu kromosom yang diringkaskan selama siklus sel dapat mereplikasi memisah kedalam masing-masing sisa kromatid. Walaupun keberadaan Y dan V bentuk wujud di dalam profase tidak menandai adanya hambatan dari struktur lingkaran.
Ini tidak sekuat kenyataan seperti kromosom politen. Dalam studi induksi mutasi menunjukkan bahwa dinoflagellata adalah haploid. Reproduksinya secara seksual dan meiosisnya sudah dapat di amati, hanya pada fase zygot yang diploid selama daur hidupnya. Selanjutnya eukariotik yang terpenting adalah DNA berulang, jumlah dalam beberapa jenis sebanyak 55% tentang genom.
Istilah mesokariot adalah suatu nilai ragu-ragu yang tujuannya adalah untuk menyiratkan bahwa organisme ini adalah transisi atau peralihan antara prokariot dan eukariot. Loeblich, menyatakan sesungguhnya mengklasifikasikan dinoflagellata kedalam eukariot dan menyatakan bahwa mereka mungkin telah meningkatakan penetapan sebelum penuh dengan warna sel eukariot yang utama dan struktur kromosom. Kemungkinan dukungan ini datang dari konsep pada pengamatan tentang Glenodimum foliaceum, dua nukleus ini mempunyai perbedaan yang jelas satu sama lainnya, satu yang bertipe mesokariote dengan kromosom-kromosom dan yang satunya lagi eukariot, dengan pembelahan difusi pada saat interfase, jelas heterokromatin, dan sebuah inti dengan rongga-rongga.
Adapun salah satunya turunan dari yang lain seperti makro nukleus adalah turunan dari mikronukleus pada beberapa protozoa tidak dapat ditunjukkan tetapi keseimbangan itu jelas kelihatan pada dinoflagellata pada bagian eukariotik pada taksonominya, meskipun itu adalah kesamaan yang sudah merata diikuti oleh lintasan evolusi mereka sendiri (Swanson dkk, 1981).
4. Keunggulan Mitokondria dan kloroplas dalam Sintesis Protein
Energi organel adalah komponen eukariotik sel, tetapi integral corak tertentu menunjukkan bahwa mereka pantas dipertimbangkan, baik jumlah struktural dan fungsionalnya. Sebagai contoh, sistem membran internal mereka yang terorganisir dalam susunan yang rapi dan spesifik untuk menyelesaikan reaksi penting dan spesifik bagaimana membuat energi tersedia untuk sel, dan acuan/matriks mereka yang mengandung air terpisah dari sisa dari sitoplasma oleh membran lain. Dengan kata lain, bukan tidak mungkin mitokondria maupun kloroplas muncul/bangkit, tetapi dari pertumbuhan dan divisi dari mitokondria yang lain dan plastid. Kita juga mengetahui bahwa mitokondria dan kloroplas terdiri dari DNA yang bisa bereplikasi; RNA yang bisa mendorong sintes aprotein; dan ribosom sebagai mesin atau tempat untuk sintesa protein. Bagaimanapun, DNA dan sistem sintesa protein memiliki perbedaan yang signifikan dari sistem kerja inti/nukleus dan sitoplasma, walaupun ditemukan persamaan dalam sel prokariot. Sebagai contoh, beberapa molekul DNA yang berada pada jalur lingkaran dan keduanya (oganel ribosom dan komponen RNA) jarang ditemukan pada pinggiran sitoplasma di luar organel. Ini menunjukkan bahwa organel DNA mengerjakan kode untuk sedikitnya salah satu organel protein, dan mutasi tertentu yang mempengaruhi struktur dan aktivitas mitokondria atau kloroplas, yang dikenal untuk menunjukkan kelebihan dari sitoplasma dibandingkan yang biasa dikerjakan nukleus. Ada juga bukti baik yang menunjukkan molekul organel ribosom dan RNA transfer yang ditranskripsikan dari organel DNA dan sintesa protein dari beberapa organel yang terjadi pada ribosom. Bagaimanapun juga bahan yang dilibatkan dalam pembentukan RNA messenger diperoleh dari inti/nukleus dan dari organel DNA; tetapi kloroplas dan mitokondria memegang peranan sendiri dalam sintesiskomponen mereka.
Kedua derajat tingkat otonomi yang ditunjukkan oleh kloroplas dan mitokondria, dan struktur serta corak biokimia yang mereka tunjukkan pada alga hijau-biru dan bakteri sudah menunjukkan asal-usul simbiotik dari organel ini; dimana, mereka menunjukkan bahwa tidak perlu dalam jumlah besar, tetapi merupakan unsur esensial(mutlak di perlukan) di dalam sel. Berdasarkan perkembangan evolusi, berdasarkan hipotesis ini, peran mereka di dalam lingkungan simbiotik telah menjadi berubah fungsi menjadi lebih sulit (Swanson and Webster, 1989).
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
1. Kloroplas merupakan plastid yang mengandung klorofil. Bagiandaun yang berwarnahijaumemilikikloroplas, disinilahtempatberlangsungnyafotosintesis. Kurang lebih terdapatsetengahjutakloroplaspadasetiap 1 mm2permukaandaun. Warnahijaupadadaundisebabkanolehklorofil yang terdapat di dalamkloroplas. Pigmeninimampumengubahenergicahaya, yaitu dari sinarmataharimenjadienergikimia.
2. Fotosintesisterdiri dari duareaksi,yaitureaksiterang dan gelap. Reaksiterangmenghasilkan ATP, NADPH, dan O2,sertamelepaskanmolekul CO2,sedangkanreaksigelapatausiklis Calvin menghasilkan PGAL yang akan dirubahmenjadiglukosa.
3. DNA tidak hanya terdapat di inti sel, tetapi DNA terdapat juga di dalam kloroplas.Semua genom kloroplas terdiri dari banyak barisan DNA yang tidak bertenda.Kloroplas memiliki DNA dan ribosom, sehingga mampu mensintesis protein sendiri. RNA messenger diperoleh dari nukleus dan dari organel DNA.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell and Reece. 2002. Biologi. Jakarta: Erlangga.
Lakitan, Benyamin.2004. DASAR – DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN. Jakarta: PT Raja Grafindo Persada.
Swanson C.P aw/P.L Webster., 1989. The Cell. Fourth Edition. Prentice-HallJnc, of Modem Biology Series.
Demikianlah Makalah Biologi Sel (Kloroplas) yang saya kutip dari tugas teman SMA saya yang kebetulan sekarang ambil jurusan FKIP Biologi. Sebelumnya sudah izin sama anaknya untuk saya Publikasikan dalam situs ini, Semoga bermanfaat dan Menambah Referensi Materi anda.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR (bisa anda Lihat Contoh Kata Pengantar Dalam Pembuatan Makalah)
DAFTAR ISI............................................................................................
BAB I. PENDAHULUAN....................................................................................
A. Latar belakang................................................................................
B. Rumusan masalah...............................................................................
C. Tujuan........................................................................................
BAB II. PEMBAHASAN....................................................................................
A. Struktur Kloroplas............................................................................
B. Kloroplas dan Fotosintesis....................................................................
C. Jalur Fotosintesis............................................................................
C.1. Reaksi Terang............................................................................
C.2. Reaksi Gelap (Siklus Calvin)......................................................
D. Perbedaan Reaksi Terang Dengan Reaksi Gelap...........................
E. Fotosintesis Tumbuhan C4 Dan CAM.............................................
F. Genom Kloroplas.............................................................................
F.1. Struktur dan Replikasi..................................................................
F.2. Organisasi Gen Pada DNA Kloroplas.........................................
F.3. Translasi Di Kloroplas.................................................................
F.4.Keunggulan Mitokondria dan kloroplas dalam Sintesis Protein..
BAB III. PENUTUP.......................................................................................
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Kloroplas merupakan 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 plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi, umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm), 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, dan seringkali disertai pirenoid. Kloroplas matang pada beberapa ganggang, biofita, danlikopoda dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan proplastid di daerah meristem. Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyangkut stroma homogen, disinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih, dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebas pigmen. Prokariota yang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalamsitoplasma dan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula. Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sistesis protein, termasuk ribosom dari tipeprokariotik.
B. Rumusan masalah
1. Apa yang dimaksud dengan kloroplas?
2. Apa saja yang dihasilkan dalam proses fotosintesis?
3. Apa peran DNA yang terdapat dalam kloroplas?
C. Tujuan
1. Untuk mempelajari kloroplas yang terdapat pada tumbuhan hijau.
2. Untuk mengetahui hasil akhir pada proses fotosintesis.
3. Untuk mengetahui peran DNA yang terdapat dalam kloroplas.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Struktur Kloroplas
Kloroplas merupakan plastida yang berwarna hijau, umumnya berbentuk lensa, terdapat dalam sel tumbuhan lumut (Bryophyta), paku-pakuan (Pterydophyta), dan tumbuhan berbiji (Spermatophyta). Garis tengah lensa tersebut2-6 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 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,yang 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 transport 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.
B. Kloroplas dan Fotosintesis
Pemahaman pertama menyangkut fotosintesis ditunjukkan oleh C.B. van Niel,yaitu pada tahun 1930 dengan memberikan reaksi fotosintesis sebagai berikut:CO2 + H2O (CH2O) + O2.
Energi dari matahari digunakan untuk memecah CO2, melepaskan O2,dan mentransfer atom karbon ke molekul air untuk membentuk karbohidrat (CH2O). Dari melihat reaksi di atas tampak bahwa reaksi fotosintesis merupakan kebalikan dari reaski respirasi sel, tetapi tumbuhan tidak menghasilkan makanan dengan hanya membalik reaksi.
Pada respirasi, reaksinya merupakan reaksi redoks. Energi dilepas dari gula pada saat elektron yang berikatan dengan hidrogen diangkut ke oksigen yang membentuk air sebagai hasil samping. Elektron akan kehilangan energi potensialnya karena oksigen elektronegatif yang akan menarik elektron melalui rantai transport elektron. Mitokondria menggunakan energi ini untuk menghasilkan ATP. Seperti respirasi sel, fotosintesis juga merupakan reaksi redoks yang membalik arah aliran elektron. Air terurai dan elektron ditransfer bersama dengan ion hidrogen dari air ke karbondioksida, dan mereduksinya menjadi gula. Elektron bertambah energi potensialnya ketika electron ini dipindahkan dari air ke gula.
Persamaan reaksi fotosintesis tampak seperti suatu reaksi yang sangat sederhana dari suatu proses yang sangat rumit. Akan tetapi sebenarnya fotosintesis bukanlah merupakan suatu poses tunggal. Fotosintesis terdiri dari dua proses yang masing-masing terdiri dari banyak tahapan reaksi. Kedua tahap reaksi tersebut terdiri dari reaksi terang (fotolisis) dan reaksi gelap (siklus Calvin).
C. Jalur Fotosintesis
1. Reaksi Terang
Reaksi terang merupakan tahapan fotosintesis dimana energi matahari diubah menjadi energi kimia. Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan transfer elektron dan hidrogen dari air ke akseptor elektron yang disebut dengan NADP+ (nikotiamin adenine dinukleotida fosfoat) yang menyimpan elektron berenergi tinggi ini untuk sementara. Dalam proses ini air terurai dan melepaskan O2.
Klorofil merupakan suatu molekul yang mengandung kromofor yang merupakan suatu kelompok senyawa kimia yang mampu menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Daun tumbuhan berwarna hijau karena mengandung sejumlah besar pigmen klorofil. Pigmen ini menyerap cahaya warna merah dan biru. Molekulklorofilterdiri dari duabagianutama,yaitucincinporfirin yang berperandalampenyerapancahaya dan rantaifitol yang menjaga agar klorofiltetaptetrbenamdalammembranfotosintesis. Porfirin tidak sama dengan pigmen merah, heme yang merupakan penyusun hemoglobin,dan porfirin mengandung atom magnesium.
Klorofil tersusun bersama protein dan molekul organik yang lebih kecil membentuk fotosistem. Fotosistem memiliki “kompleks antena” pengumpul cahaya yang tersusun atas klorofil a dan b, serta karotenoid. Hal yang khusus pada klorofil a adalah kedudukannya sebagai pusat reaksi di mana terjadi reaksi kimiawi pertama fotosintesis yang digerakkan oleh cahaya. Molekul yang secara bersama-sama menggunakan pusat reaksi dengan klorofil a adalah molekul khusus yang disebut dengan ekseptor elektron primer.
Membran tilakoid dipenuhi oleh dua jenis fotositem yang secara bersama-sama bekerja dalam reaksi terang. Kedua fotosistem itu adalah fotosistem I dan II. Klorofil pada pusat reaksi fotosistem I dikenal P700 karena pigmen ini paling baik menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm (bagian spectrum yang sangat merah). Klorofil pada pusat reaksi fotosistem II dikenal P680 karena spectrum penyerapannya memiliki puncak pada panjang cahaya 680nm (spetrum merah).
Reaksi terang dapat dibedakan menjadi dua tahap yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi siklik hanya melibatkan fotosistem I. Fosforilasi siklik dimulai ketika klorofil diaktifkan oleh foton (Pigmen ini menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm). Bila setiap foton diabsorbsi sebuah elektron dari klorofil a menjadi aktif sehingga dapat melompat dari klorofil a ke sebuah molekul penerima. Dalam hal ini molekul penerima memindahkannya pada suatu sistem transport elektron.
Bila sebuah elektron melewati sistem transport ini dari suatu molekul ke molekul berikutnya elektro secara bertahap kehilangan energinya. Energi ini akan digunakan untuk memompa ion hodrogen melintasi mebran masuk ke dalam lumen mebangun suatu chemiosmotic differential (perbedaan kemiosmotik). Energi bebas dari perbedaan ini akan digunakan untuk menambahkan fosfat inorganic pada ADP untuk membentuk ATP. Ketika elektro tiba pada akseptor terakhir, maka elektron akan kembalin ke molekul klorofil a. Oleh karena itu disebut dengan fosforilasi siklik. Fosforilasi siklik itu sendiri tidak dapat menunjukkan produksi glukosa bilatidak ada reaksi NADP+ menjadi NADPH.
Fosforilasi nonsiklik dimulai ketika fotosistem II kenyerap cahaya, suatu elektron akan dieksitasi ke tingkat energi yang ebih tinggi dalam klorofil di pusat reaksi (P680) dan ditangkao oleh akseptor eklektron primer. Selanjutnya suatu enzim yang mengektrasi elektron dari air engirimnya ke p680 mengganti setiap elektron yang keluar dari kolorofil ketika menyerap enerhi cahaya. Reaksi ini mengurai air menjadi dua ion hidrogen dan satu oksigen yang segera bergabung dengan ion oksigen lain membentuk O2. Setiap elektron yang terfoto eksitasi mengalir dati akseptor elektron primer fotosistem II ke fotosistemI melalui rantai transport elektron. Begitu elektron menuruni rantai tersebut, eksergoniknya jauth ke tingkat energi yang kebih rendah. Energi bebas yang ada selnajutnya oleh membran tilaoid digunakan untuk membentuk ATP.
2. Reaksi Gelap (Siklus Calvin)
Siklus Calvin terjadi dalam stroma, yang terdapat sejumlah molekul yang mengandung karbon. Salah satunya dalah senyawa dengan 5 atom C yaitu ribulosa bifosfat (RuBP). Siklus ini di mulai ketika sebuah molekul RuBP secara enzimatik berikatan dengan molekul CO2 dari udara menghasilkan molekul antara 6 C yang sangat tidak stabil. Molekul ini segera terpecah menjadi molekul 3 fosfogliserat (PG). karena itu setiap molekul CO2 yang bergabung dengan RuBP membentuk 12 PG. Pada saat inilah, ATP dan NADPH yang terbentuk pada reaksi cahaya mulai digunakan. Dua belas PG dari masing-masing molekul diperlukan untuk mereduksi PG menjadi fosfogliseraldehid (PGAL).
D. Perbedaan Reaksi Terang dengan Reaksi Gelap
Seperti telah kita ketahui, reaksi fotosintesis terdiri atas dua tahapan yaitu : tahapan Reaksi Terang ( disebut juga Reaksi Hill ) danReaksi Gelap ( disebut juga Reaksi Blackman atau siklus Calvin ). Masing-masing tahapan menunjukkan proses reaksi yang berbeda. Namun keduanya merupakan satu rangkaian reaksi yang tak terpisahkan dari reaksi fotosintesis.
Perbedaan antara reaksi terang dengan reaksi gelap yaitu,
1. Tempat berlangsung
bagian kloroplas bernama Grana
bagian kloroplas bernama Stroma
2. Sumber energi
Cahaya / matahari
ATP dan NADPH2 dari reaksi terang
3. Proses yang terjadi
Fotolisis : pemecahan H2O menggunakan energi cahaya menjadi ion Hidrogen dan molekul air
Fiksasi : pengikatan CO2 , penyusunan / pengkombinasian hydrogen dg karbondioksida membentuk gula
4. Hasilnya
O2, ATP dan NADPH2
Karbohidrat sederhana
E. Fotosintesis Tumbuhan C4 Dan CAM
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 dikatalisis 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 dikatalisis 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 CO2dapat berlangsung terus.
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, untukmelindungi 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 siklyus calvin dengan bantuan RuBP. Karena metode fiksasi CO2 pertama kali ditemukan pada tumbuhan familia Crassulaceae , maka CAM adalah singkatan dari crassulacean acidmetabolism.
F. Genom Kloroplas
Kloroplas berasal dari protoplastid kecil (plastid yang belum dewasa, kecil, dan hampir tak berwarna) dengan sedikit atau tanpa membran dalam. Protoplastid membelah pada saat embrio berkembang, dan berkembang menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Tiap kloroplas dikelilingi oleh sistem atau selimut membran ganda yang mengatur lalu lintas molekul keluar masuk kloroplas. Pada bagian tertentu kloroplas terdapat tumpukan tilakoid yang disebut grana.
Di kloroplas tedapat DNA, RNA, ribosom, dan tentu saja berbagai enzim. Semua molekul ini sebagian besar terdapat di stroma, tempat berlangsungnya transkripsi dan translasi. DNA kloroplas (genom) terdapat dalam 50 atau lebih lingkaran jalur ganda melilit dalam tiap plastid. Berbagai gen plastid menyandi semua molekul RNA-pemindah (sekitar 30), dan molekul RNA-ribosom (empat) yang digunakan oleh plastid untuk translasi. Kira-kira 85 gen seperti ini menyandi protein yang terlibat dalam transkripsi . translasi dan fotosintesis, tapi sebagian besar protein di plastid disandi leh gen nukleus.
Kloroplas DNA dapat diperoleh dari suatu jenis tanaman hijau, dari alga sampai tumbuhan angiospermae, perbedaannya sangat kecil dari mtDNA, kecuali dari bentuknya. Biasanya berbentuk bundar atau lingkaran, dengan panjang sekitar 37 µm – 44 µm, ukuran dari berat molekul kira-kira 1 x 107 dalton. Bahan ekstrak atau sari dari chlDNA bisa dari selada, kacang polong, gandum, Euglena, dan Chlamidomonas, yang menunjukkan kesamaan ukuran dalam bentuk lingkaran, tetapi untuk alga laut, Acetabularia mediterranea, dihasilkan panjang molekul diatas 20 µm dan dengan berat molekul kira-kira 1 x 109 dalton. Apakah itu seperti panjang molekul yang mewakili kloroplas genome tunggal atau beberapa yang menyusun kedua-duanya, semua belum diketahui. Molekul lurus sudah ditemukan dalam pengujian seluruh spesies, tetapi itu kelihatannya hasil dari siklus pemecahan.
Kloroplas adalah organel seluler yang hanya ditemukan pada tumbuhan hijau dan protista yang berfotosintesis, dan mereka mampu melakukan fotosintesis di sel. Kloroplas memiliki dinding ganda yang melindungi bagian dalam, klorofil terdiri dari struktur lameral protein dan kaya akan stroma. Seperti halnya mitokondria, kloroplas memiliki genom mereka sendiri, walaupun kita tidak tahu banyak mengenai genom kloroplas seperti yang kita ketahui tenteang genom mitokondria.
1. Struktur dan Replikasi
Struktur dari genom kloroplas sama dengan struktur genom mitokondria. Seperti diketahui, DNA tersusun atas utas ganda, berpilin, dan terdiri dari struktur protein. DNA kloroplas lebih besar dari pada DNA mitokondria hewan, dengan ukuran antara 80 kb hingga 600 kb. Barisan DNA dari genom kloroplas dari setiap individu sudah terdeteksi. Sebagai contoh, genom Tembakau adalah 155,844 bp; dan genom Padi adalah 134,525 bp. Semua genom kloroplas terdiri dari banyak barisan DNA yang tidak bertenda.
Jumlah tiruan dari DNA kloroplas pada setiap kloroplas bervariasi setiap spesies. Dalam hal ini ada tiruan ganda dari setiap kloroplas, semua ditemukan pada daerah nukleus ganda yang juga menghasilkan tiruan ganda. Pada individu uniseluler seperti alga hijau Chlomydomonos, satu kloroplas dalam sel terdiri antara 500 sampai 1500 molekul DNA kloroplas.
2. Organisasi Gen Pada DNA Kloroplas
Genom kloroplas tediri dari dua gen, pada setiap klloroplas terdapat RNA ribosom (16 S;23 S;4,5 S; 5 S)). Berbeda dengan DNA mitokondria yang hanya memiliki satu tiruan gen. Genom juga terdiri dari gen untuk RNA transfer, dan gen untuk yang lainnya, tetapi bukan semuanya, susunan protein untuk transkripsi dan translasi dari gen yang sudah ditandai pada kloroplas (seperti protein ribosom, sub unit RNA Polimerase, dan faktor-faktor translasi) atau untuk proses fotosintesis. Intron ditemukan pada beberapa, tetapi tidak pada semua kode protein dan gen RNA transfer gen DNA kloroplas. Protein lain ditemukan dalam kloroplas adalah gen inti (nukleus).
Ukuran yang besar dari molekul ini adalah suatu perbandingan dari mtDNA, yang akan memberikan suatu kesan yang lain yang mana pada bahan substansi lebih, struktur pengkodean gen untuk protein-protein terdapat didalam chloroplas genome.
Plastid, seperti mitokondria yang mempunyai alat produksi ribosomal sendiri. Di dalam jagung, gen RNA disalin menjadi bagian dari suatu 20000 nukleutida pasangan membalikkan pengulangan, dengan 5S rDNA berbatas sampai 23 rDNA, karena itu adanya didalam E. Coli, dan dengan pemisahan keduanya dari 16S rDNA oleh alat pengatur dasar. Dalam sel eukariotik kadang-kadang perbandingannya, rangkaian 28S dan 18S rDNA yang bersebelahan satu sama lainnya, sedangkan rangkaian 5S rDNA ditempatkan dimana saja didalam gen.
3. Translasi Di Kloroplas
Sintesis protein kloroplas menggunakan organel yang spesifik seperti 70 S Ribosom yang terdiri dari 50 S dan 30 S sub unit. Sub unit 50 S terdiri dari satu tiruan seperti 23 S, 5 S, dan 4,5 S RNA Ribosom. Dan sub unit 30 S terdiri dari satu timan 16 S RNA Ribosom. Jumlah protein ribosom pada setiap sub unit ribosom kurang dibatasi dengan baik; beberapa adalah kode nukleus (inti) dan beberapa adalah kode kloroplas. Sintesis protein dalam kloroplas sama dengan proses pada organisme prokariot. RNA transfer digunakan untuk menentukan semua protein dan kloroplas menggunakan organel spesifik penyebab inisiasi (Ifs), penyebab pemanjangan (Efs), dan penyebab pelepasan (RFs). Kode genetik universal digunakan dalam sintesis protein kloroplas. Seperti ribosom mitokondria, ribosom kloroplas resisiten terhadap siklus tengah segi enam, penghambat dari ribosom sitoplas, tetapi sebenarnya sangat sensitif pada semua penghambat sintesis protein pada prokariot. Dengan menggunakan antibiotik esensial dengan jalan yang sesuai, kita kita bisa mendeskripsikan sitesis dari sub-sub unit protein mitokondria dan sintesis protein kloroplas. Protein yang penting pada kloroplas adalah ribulosa biposfat karboksilase, enzim pertama yang digunakan pada proses fiksasi dari karbon dioksida pada proses fotosintesis. Enzim ini merupakan protein penting dan ditemukan pada kloroplas semua tanaman berembun. Sejak tersusun sekitar 50% protein yang ditemukan pada tumbuhan hijau berembun, enzim ini menjadi protein terkenal di dunia. Ribulosa biposfat karboksilase terdiri dari delapan polipeptida, empat jenis ukuran kecil dan empat jenis ukuran besar. Polipeptida ukuran kecil ditandai dengan sebuah gen inti (nukleus), dan polipeptida yang besar ditandai dengan sebuah gen kloroplas.
Sisa kromosom diringkaskan pada waktu sebelumnya dalam beberapa spesies, sedangkan yang lain dari mereka boleh menjalani proses perobahan transkripsi dan taranslasi. Dari analisis kimia kromatin pada spesies dinoflagellata menunjukkan kehadiran RNA yang sangat kecil didalam kromosom, dan protein yang berkumpul ditempat kromosom adalah suatu bentuk massa kromatin yang lebih kecil dibandingkan ciri khas dari sel eukariotik. Demikian, perlakuan pemotongan material dengan Dnase memperoleh hasil yang jauh lebih baik dari DNA, tetapi sebenarnya bukan pengurangan protein. Bagaimanapun, sedangkan sedikitnya jumlah protein dasar dan oleh karena itulah kelihatan seperti histon eukariotik yang umum. Satu diantara mereka dapat menggerakkan electrophoretic yang benar-benar mirip dengan histon 4 dari jagung. Dalam hal ini, DNA dinoflagellata adalah benar-benar unik dalam ketinggian, tetapi faktornya yang tetap, bentuk (12% - 68%) dari hydroxymethyluracil menggantikan timin, ketika rangkaian nukleutida diketahui hanya dalam DNA diperlukan virus yang dapat menginjeksi Bacillus subtilis. Beberapa spesies juga mengandung sejumlah bahan 5-methylcytosme-16% dalam Exaviaella cassubica sedangkan spesies yang lain Peridinum triqutrum mengandung 2% - 3% methyladenia. Yang terakhir dua rangkaian nukleutida tidak dikenal dalam sel eukariotik, tetapi mereka sekarang ditemukan dalam sejumlah indikasi. Ciri khas periode S eukariotik pada sintesis DNA sudah jelas dalam sebuah pengujian semua spesies yang sudah terlalu jauh.
Benang-benang DNA dapat diketahui dengan mikroskop elektron dalam kromosom dari dinoflagellata, tetapi sisa struktur yang sebenarnya masih diragukan. Oakley dan Dodge memperlihatkan bahwa analisa mikrographik elektron pada sebuah bagian, mengatakan kromosom dari glenodinium hallii pada metafase akan bergulung, dua kromatid-kromatidnya akan berlilit satu sama lain disekeliling sebuah pita electrik ketika terlempar kedalam gulungan. Kromatid-kromatid ini, bagaimanapun kelihatannya tidak mempunyai gambaran akhir dimana kekuatannya memberi kesan bahwa kromosom itu melingkar adalah suatu keistimewaan prokariotik. Bagaimanapun suatu kromosom yang diringkaskan selama siklus sel dapat mereplikasi memisah kedalam masing-masing sisa kromatid. Walaupun keberadaan Y dan V bentuk wujud di dalam profase tidak menandai adanya hambatan dari struktur lingkaran.
Ini tidak sekuat kenyataan seperti kromosom politen. Dalam studi induksi mutasi menunjukkan bahwa dinoflagellata adalah haploid. Reproduksinya secara seksual dan meiosisnya sudah dapat di amati, hanya pada fase zygot yang diploid selama daur hidupnya. Selanjutnya eukariotik yang terpenting adalah DNA berulang, jumlah dalam beberapa jenis sebanyak 55% tentang genom.
Istilah mesokariot adalah suatu nilai ragu-ragu yang tujuannya adalah untuk menyiratkan bahwa organisme ini adalah transisi atau peralihan antara prokariot dan eukariot. Loeblich, menyatakan sesungguhnya mengklasifikasikan dinoflagellata kedalam eukariot dan menyatakan bahwa mereka mungkin telah meningkatakan penetapan sebelum penuh dengan warna sel eukariot yang utama dan struktur kromosom. Kemungkinan dukungan ini datang dari konsep pada pengamatan tentang Glenodimum foliaceum, dua nukleus ini mempunyai perbedaan yang jelas satu sama lainnya, satu yang bertipe mesokariote dengan kromosom-kromosom dan yang satunya lagi eukariot, dengan pembelahan difusi pada saat interfase, jelas heterokromatin, dan sebuah inti dengan rongga-rongga.
Adapun salah satunya turunan dari yang lain seperti makro nukleus adalah turunan dari mikronukleus pada beberapa protozoa tidak dapat ditunjukkan tetapi keseimbangan itu jelas kelihatan pada dinoflagellata pada bagian eukariotik pada taksonominya, meskipun itu adalah kesamaan yang sudah merata diikuti oleh lintasan evolusi mereka sendiri (Swanson dkk, 1981).
4. Keunggulan Mitokondria dan kloroplas dalam Sintesis Protein
Energi organel adalah komponen eukariotik sel, tetapi integral corak tertentu menunjukkan bahwa mereka pantas dipertimbangkan, baik jumlah struktural dan fungsionalnya. Sebagai contoh, sistem membran internal mereka yang terorganisir dalam susunan yang rapi dan spesifik untuk menyelesaikan reaksi penting dan spesifik bagaimana membuat energi tersedia untuk sel, dan acuan/matriks mereka yang mengandung air terpisah dari sisa dari sitoplasma oleh membran lain. Dengan kata lain, bukan tidak mungkin mitokondria maupun kloroplas muncul/bangkit, tetapi dari pertumbuhan dan divisi dari mitokondria yang lain dan plastid. Kita juga mengetahui bahwa mitokondria dan kloroplas terdiri dari DNA yang bisa bereplikasi; RNA yang bisa mendorong sintes aprotein; dan ribosom sebagai mesin atau tempat untuk sintesa protein. Bagaimanapun, DNA dan sistem sintesa protein memiliki perbedaan yang signifikan dari sistem kerja inti/nukleus dan sitoplasma, walaupun ditemukan persamaan dalam sel prokariot. Sebagai contoh, beberapa molekul DNA yang berada pada jalur lingkaran dan keduanya (oganel ribosom dan komponen RNA) jarang ditemukan pada pinggiran sitoplasma di luar organel. Ini menunjukkan bahwa organel DNA mengerjakan kode untuk sedikitnya salah satu organel protein, dan mutasi tertentu yang mempengaruhi struktur dan aktivitas mitokondria atau kloroplas, yang dikenal untuk menunjukkan kelebihan dari sitoplasma dibandingkan yang biasa dikerjakan nukleus. Ada juga bukti baik yang menunjukkan molekul organel ribosom dan RNA transfer yang ditranskripsikan dari organel DNA dan sintesa protein dari beberapa organel yang terjadi pada ribosom. Bagaimanapun juga bahan yang dilibatkan dalam pembentukan RNA messenger diperoleh dari inti/nukleus dan dari organel DNA; tetapi kloroplas dan mitokondria memegang peranan sendiri dalam sintesiskomponen mereka.
Kedua derajat tingkat otonomi yang ditunjukkan oleh kloroplas dan mitokondria, dan struktur serta corak biokimia yang mereka tunjukkan pada alga hijau-biru dan bakteri sudah menunjukkan asal-usul simbiotik dari organel ini; dimana, mereka menunjukkan bahwa tidak perlu dalam jumlah besar, tetapi merupakan unsur esensial(mutlak di perlukan) di dalam sel. Berdasarkan perkembangan evolusi, berdasarkan hipotesis ini, peran mereka di dalam lingkungan simbiotik telah menjadi berubah fungsi menjadi lebih sulit (Swanson and Webster, 1989).
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
1. Kloroplas merupakan plastid yang mengandung klorofil. Bagiandaun yang berwarnahijaumemilikikloroplas, disinilahtempatberlangsungnyafotosintesis. Kurang lebih terdapatsetengahjutakloroplaspadasetiap 1 mm2permukaandaun. Warnahijaupadadaundisebabkanolehklorofil yang terdapat di dalamkloroplas. Pigmeninimampumengubahenergicahaya, yaitu dari sinarmataharimenjadienergikimia.
2. Fotosintesisterdiri dari duareaksi,yaitureaksiterang dan gelap. Reaksiterangmenghasilkan ATP, NADPH, dan O2,sertamelepaskanmolekul CO2,sedangkanreaksigelapatausiklis Calvin menghasilkan PGAL yang akan dirubahmenjadiglukosa.
3. DNA tidak hanya terdapat di inti sel, tetapi DNA terdapat juga di dalam kloroplas.Semua genom kloroplas terdiri dari banyak barisan DNA yang tidak bertenda.Kloroplas memiliki DNA dan ribosom, sehingga mampu mensintesis protein sendiri. RNA messenger diperoleh dari nukleus dan dari organel DNA.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell and Reece. 2002. Biologi. Jakarta: Erlangga.
Lakitan, Benyamin.2004. DASAR – DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN. Jakarta: PT Raja Grafindo Persada.
Swanson C.P aw/P.L Webster., 1989. The Cell. Fourth Edition. Prentice-HallJnc, of Modem Biology Series.
Demikianlah Makalah Biologi Sel (Kloroplas) yang saya kutip dari tugas teman SMA saya yang kebetulan sekarang ambil jurusan FKIP Biologi. Sebelumnya sudah izin sama anaknya untuk saya Publikasikan dalam situs ini, Semoga bermanfaat dan Menambah Referensi Materi anda.