TUGAS
BIOLOGI SEL
(KLOROPLAS)
OLEH
:
WA ODE SITTI MURIANI
A1C2 09018
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS
HALUOLEO
KENDARI
2013
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Penemuan susunan sel dalam
organisme adalah bersamaan dengan permulaan pemakaian Mikroskop. Dari hasil
penelitian beberapa para ahli dihasilkan beberapa teori sel diantaranya, sel
berasal dari sel dan berkembang biak dengan cara membelah diri, sel adalah
suatu unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk hidup, sel adalah
suatu unit aktifitas Biologi yang dibatasi oleh membran semipermiabel dan dapat
melakukan reproduksi sendiri pada medium di luar makhluk hidup.
Di dalam sel terdapat
beberapa bagian diantaranya kloroplas. Foto kloroplast pertama kali diisolasi
dari mikroskop electron pada tahun 1947 oleh S.Granick dan K. Porter. Foto
tersebut menunjukan bahwa grana tampak seperti tumpukan piring. Pada tahun
1953, J.Finean membuat sayatan tipis kloroplast dan mendapati secara
ultrastruktural tampak 3 kompartemen yaitu pembungkus luar, sistem membrane
lamella internal dan stroma. Bentuk grana yang bertumpuk-tumpuk tesebut
bertujuan untuk memperluas permukaannya. Kloroplas merupakan organel yang
mengandung klorofil, untuk digunakan pada saat fotosintesis. Kloroplas dapat
memperbanyak dengan membelah diri (replikasi).
Kloroplas atau Chloroplast adalah plastid
yang mengandung klorofil. Di dalam
kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap dari fotosintesis tumbuhan. Kloroplas
terdapat pada hampir seluruh tumbuhan, tetapi tidak umum dalam semua sel. Bila ada,
maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastida. Pada tumbuhan tingkat
tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm, kadang-kadang lebih
besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma tetapi bentuk
dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Pada ganggang, bentuknya
dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali disertai pirenoid.
Berdasarkan uraian latar belakang
tersebut, maka dipandang perlu untuk menyusun sebuah makalah tentang kloroplas
guna menambah wawasan pemahaman kita tentang kloroplas yaitu sejarah kloroplas,
struktur kloroplas, peran kloroplas dalam fotosintetis, komposisi kimianya, peranan kloroplas, serta replikasi dan
diferensiasi DNA pada kloroplas.
B. Rumusan Masalah
Rumusan
masalah dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana sejarah perkembangan
kloroplas?
2. Bagaimana defenisi dan
struktur dari kloroplas?
3. Bagaimana peran kloroplas
dalam fotosintetis?
4. Bagaimana komposisi kimia dari
kloroplas?
5. Bagaimana fungsi umum kloroplas
bagi tanaman?
6. Bagaimana replikasi dan
diferensiasi DNA pada kloroplas?
C. Tujuan Penulisan
Adapun
tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui sejarah
perkembangan kloroplas.
2. Untuk mengetahui defenisi dan struktur dari kloroplas.
3. Untuk mengetahui peran
kloroplas dalam fotosintetis.
4. Untuk mengetahui komposisi kimia dari kloroplas.
5. Untuk mengetahui fungsi umum kloroplas bagi tanaman.
6. Untuk mengetahui replikasi dan diferensiasi DNA pada
kloroplas.
D. Manfaat Penulisan
Manfaat yang dapat diperoleh
dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Agar dapat mengetahui sejarah
perkembangan kloroplas.
2. Agar dapat mengetahui defenisi dan struktur dari kloroplas.
3. Agar dapat mengetahui peran
kloroplas dalam fotosintetis.
4. Agar dapat mengetahui komposisi kimia dari kloroplas.
5. Agar dapat mengetahui fungsi umum kloroplas bagi tanaman.
6. Agar dapat mengetahui replikasi dan diferensiasi DNA pada
kloroplas.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Sejarah
Penemuan Kloroplas
Di dalam sel terdapat
beberapa bagian diantaranya kloroplas. Foto kloroplast pertama kali diisolasi
dari mikroskop electron pada tahun 1947 oleh S.Granick dan K. Porter. Foto
tersebut menunjukan bahwa grana tampak seperti tumpukan piring. Pada tahun
1953, J.Finean membuat sayatan tipis kloroplast dan mendapati secara
ultrastruktural tampak 3 kompartemen yaitu pembungkus luar, sistem membrane
lamella internal dan stroma. Bentuk grana yang bertumpuk-tumpuk tesebut
bertujuan untuk memperluas permukaannya. Kloroplas merupakan organel yang
mengandung klorofil, untuk digunakan pada saat fotosintesis. Kloroplas dapat
memperbanyak dengan membelah diri (replikasi).
B. Defenisi dan
Struktur Kloroplas
Kloroplas merupakan organel sel bermembran yang hanya
ditemukan pada sel tumbuhan. Organel ini mengandung pigmen fotosintesis yang
mampu melangsungkan proses fotosintesis, sehingga tumbuhan digolongkan sebagai
produsen karena kemampuannya menghasilkan makanan sendiri. Kloroplas merupakan
plastida yang mengandung klorofil. Pada
sel tumbuhan, kloroplas biasanya dijumpai dengan bentuk cakram dengan diameter
5µm dan tebal 2-4 µm.
Seperti halnya mitokondria,
kloroplas dikelilingi oleh membran luar dan membran dalam (Gambar 1). Membran
dalam menutupi daerah yang berisi cairan yang disebut stroma yang mengandung
enzim untuk reaksi terang pada proses fotosintesis. Stroma juga mengandung DNA
dan ribosom. Pelipatan membran dalam membentuk struktur seperti tumpukan
piringan yang saling berhubungan yang disebut tilakoid yang tersusun membentuk
grana. Membran tilakoid yang mengelilingi ruang interior tilakoid yang berisi
cairan mengandung klorofil dan pigmen fotosintesis lain serta rantai transport
elektron. Reaksi terang dari fotosintesis terjadi di tilakoid.
Membran dalam kloroplas
merupakan barier/ penghalang antara sitosol danstroma kloroplas. Membran dalam
permeabel terhadap sukrosa, sorbitol, dan macam-macam anion. Meskipun membran
dalam impermeabel terhadap sejumlah persenyawaan, namun membran dalam permeabel
terhadap karbon dioksida dan asam monokarboksilat tertentu sepertiasam
asetat,asam gliserat, dan asam glikolat, serta kurang permeabel terhadap asam
amino.
Membran luar
kloroplas menutupi ruang intermembran antara membran dalam dan membran luar
kloroplas. Walaupun kloroplas memiliki DNA, sebagian besar protein dalam
kloroplas dikode oleh gen nuklear, dihasilkan di sitoplasma dan selanjutnya
dikirim ke kloroplas. Membran luar
permukaannya rata dan berfungsi mengatur keluar masuknya zat. Antara membran
luar dan membran dalam dipisahkan oleh ruang antar membran yang tebalnya 10 nm.
Membran ini permeabel terhadap senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah
seperti : nukleotida, fosfat inorganik, derivat yang mengandung fosfat, asam
karboksilat,dan sukrosa. Jadi ruang antar membran dapat dengan bebas
menggunakan segala macam molekul nutrien dari sitosol. Ruang antar membran,
adalah ruangan yang memisahkan antara membran luar dengan membran dalam,
tebalnya kira-kira 10 nm.
C. Peran Kloroplas Dalam Fotosintetis
Kloroplas dijumpai terutama pada bagian daun yang disebut
mesofil, yang sering disebut pula daging daun. Kloroplas juga dijumpai di
bagian-bagian lain, bahkan juga pada batang dan ranting yang berwarna hijau.
Hal ini disebabkan karena dalam kloroplas terdapat pigmen yang berwarna hijau
disebut klorofil. Pigmen ini dapat menyerap energi cahaya. Klorofil terdapat
pada membran tilakoid dan perubahan energi cahaya menjadi energi kimia
berlangsung dalam tilakoid, sedangkan pembentukan glukosa sebagai produk akhir
fotosintesis berlangsung di stroma. Disamping klorofil a ( pigmen berwarna hijau
) dikenal pula klorofil b yang mempunyai struktur mirip klorofil a, yaitu
pigmen yang berwarna kuning sampai jingga yang disebut karoten.
Klorofil pada tanaman
pembuluh dan briophyta terdapat di dalam kloroplas, yaitu di dalam membran
tilakoid. Klorofil tidak efektif mengabsorbsi cahaya hijau sehingga lebih
banyak direfleksikan (dipantulkan) dan ditransmisikan (diteruskan). Hal inilah
yang menyebabkan mengapa klorofil tampak berwarna hijau. Bagian dari spectrum
cahaya yangdiserap oleh klorofil selama proses fotosintesa dapat
ditentukandengan menempatkan suatu larutan klorofil di dalam alkoholdiantara
suatu sumber cahaya dan suatu prisma kaca. Spektrum yang terbentuk berbeda
dengan spektrum cahaya putih yang tidak melewati klorofil.
Spektrum cahaya yang
melewati larutan klorofil, panjang gelombang yang diserap terlihat sebagai
pita-pita gelap dan dinamakan pita-pita serapan.Posisi pita-pita gelap dalam
spektrum klorofil menunjukkan panjang gelombng mana yang diserap. Terlihat
bahwa banyak dari cahaya merah, bitu dan violet yang diserap yang merupakan
panjang gelombang yang banyak digunakan dalamfotosintesis. Sebagian merah dan
sebagian besar kuning, jingga dan hijau tidak diserap sama sekali.
Seperti mitokondria,
kloroplas dapat dipandang sebagai pabrik tenaga menggunakan sinar matahari
sedangkan mitokondria adalah pabrik tenaga kimia yang menggunakan energi kimia
molekul zat makanan. Kloroplas menyerap energi sinar dan menggunakannya unntuk
mereduksi karbondioksida membentuk karbohidrat seperti pada pati yang
membebaskan molekul oksigen (O2). Sel tumbuhan fotosintetik mengandung
kloroplas dan mitokondria, kloroplas berfungsi sebagai pabrik tenaga pada
keadaan terang dan mitokondria dalam keadaan gelap, pada saat orrganel ini
mengoksidasi karbohidrat yang dihasilkan oleh pada fotosintesa pada siang
hari.
Pada dasarnya, rangkaian
reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang
(karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi
memerlukan karbon dioksida). Bagian dalam kloroplas mengandung DNA , RNAs,
ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum terdiri
atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid
(ruang di antara membran tilakoid). Pada tanaman C3, kloroplas terletak pada
sel mesofil. Contoh tanaman C3 adalah padi (Oryza sativa), gandum (Triticum
aestivum), kacang kedelai (Glycine max), dan kentang (Solanum tuberosum). Pada
tanaman C4, kloroplas terletak pada sel mesofil dan bundle sheath cell. Contoh tanaman
C4 adalah jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).
1.
Reaksi Terang
Reaksi terang adalah
proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul
air. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru
(400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600
nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita
sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan
menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu.
Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.
Di dalam daun, cahaya akan
diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi.
Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi
atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri
dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680
nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan
bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter
yang bekerja saling memperkuat.
Fotosintesis dimulai
ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya
melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron.
Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP,
satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II
mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada
tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil
ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi
air ini adalah elektron dan oksigen.Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan
dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan
oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an.
Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan
oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen. Saat yang sama
dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I,
melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang
akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.
Reaksi – reaksi cahaya
menyimpan energi cahaya matahari daalam bentuk ATP dan NADPH yang menyediakan
tenaga pereduksi yang diperlukan untuk biosintesa karbohidrat.
2. Reaksi Gelap
Reaksi gelap berlangsung
di dalam stroma. Reaksi yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 yang
diperoleh dari udara dan energi yang diperoleh dari reaksi terang. Tidak
membutuhkan cahaya matahari, tetapi tidak dapat berlangsung jika belum terjadi
siklus terang karena energi yang dipakai berasal dari reaksi terang. Ada dua
macam siklus, yaitu siklus Calin-Benson dan siklus hatch-Slack. Pada siklus
Calin-Benson, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon tiga,
yaitu senyawa 3-fosfogliserat. Siklus ini dibantu oleh enzim rubisco. Pada
siklus hatch-Slack, tumbuhan menghasilkan senyawa dengan jumlah atom karbon
empat. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxylase. Produk akhir
siklus gelap diperoleh glukosa yang dipakai tumbuhan untuk aktivitasnya atau
disimpan sebagai cadangan energi. Reaksi gelap disebut juga siklus Calvin.
D.
Komposisi Kimia Kloroplas
Membran tilakoid terdiri atas lipida kurang lebih 50%.
Kurang lebih 10% lipida terdiri atas fosfolipida. Lipida yang khas bagi
klorofil yaitu galaktolipida dan sulfolipida yang terdiri adas masing-masing 45
% dan 4% dari total lipida. Selain itu juga terdapat molekul-molekul lipida
seperti klorofil kira-kira 20% dari total membran tilakoid, karotenoid, dan
plastokuinon.
E. Fungsi Kloroplas
Fungsi utama kloroplas yaitu merupakan tempat
fotosintesis pada tumbuhan. Semua bagian yang berwarna hijau pada tumbuhan,
termasuk batang hijau dan buah yang belum matang, memiliki kloroplas, tetapi
daun merupakan tempat utama berlangsung nya fotosintesis pada sebagian besar
tumbuhan. Terdapat kira-kira setengah juta kloroplas tiap mili meter persegi
permukaan daun. Warna daun berasal dari klorofil, pigmen warna hijau yang
terdapat didalam kloroplas. Energy cahaya yang diserap klorofil ini lah yang
menggerakkan sintesis molekul makanan dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan
terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat didalam bagian dalam
daun. Karbon dioksida masuk kedaun, dan oksigen keluar, melalui pori
mikroskopik yang disebut stomata (tunggal, stoma;bahasa yunani, berarti mulut).
Air yang diserap oleh akar dialirkan kedaun melalui berkas pembuluh. Daun juga
menggunakan berkas pembuluh untuk mengirimkan gula keakar dan bagian-bagian
dari tumbuhan yang tidak berfotosintesis.
F.
Replikasi dan Diferensiasi DNA pada
Kloroplas
Kloroplas berasal dari
kloroplas yang sudah ada selama daur hidup tumbuhan tinggi daan diteruskan ke
sel sel turunannya selama pembelahan sel. Penyempitan terjadi dekat tengah –
tengah plastida dan kedua turunan dihasilkan dari pemishan membran – membran
didaerah itu. Umumnya pembelahan kloroplas tidak serempak di dalam jaringan
atau sel tumbuhan. Sejumlah fakto – faktor lingkungan memengaruhi replikasi dan
diferensiasi, karena itu puncak reflikasi akan terlihat apabila keadaan
lingkungan optimal. Replikasi dan diferensiasi kloroplas dipengaruhi oleh
faktor-faktor lingkungan tertentu seperti cahaya, suhu, regulator pertumbuhan
dan mineral.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan tujuan dari penulisan makalh
ini maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Foto
kloroplast pertama kali diisolasi dari mikroskop electron pada tahun 1947 oleh
S.Granick dan K. Porter. Foto tersebut menunjukan bahwa grana tampak seperti
tumpukan piring. Pada tahun 1953, J.Finean membuat sayatan tipis kloroplas.
2. Kloroplas merupakan plastida yang
mengandung klorofil. Pada sel
tumbuhan, kloroplas biasanya dijumpai dengan bentuk cakram dengan diameter 5µm
dan tebal 2-4 µm.
3. Kloroplas
dapat dipandang sebagai pabrik tenaga menggunakan sinar matahari. Dimana pada
dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama:
reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan
cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
4. Membran tilakoid terdiri atas lipida kurang lebih 50%. Kurang lebih 10%
lipida terdiri atas fosfolipida. Lipida yang khas bagi klorofil yaitu
galaktolipida dan sulfolipida yang terdiri adas masing-masing 45 % dan 4% dari
total lipida. Selain itu juga terdapat molekul-molekul lipida seperti klorofil
kira-kira 20% dari total membran tilakoid, karotenoid, dan plastokuinon.
5. Fungsi utama
kloroplas yaitu merupakan tempat fotosintesis pada tumbuhan. kloroplas juga berfungsi sebagai pabrik
tenaga pada keadaan terang dan mitokondria dalam keadaan gelap, pada saat
orrganel ini mengoksidasi karbohidrat yang dihasilkan oleh pada fotosintesa
pada siang hari.
6. Replikasi dan
diferensiasi kloroplas dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan tertentu
seperti cahaya, suhu, regulator pertumbuhan dan mineral.
B.
Saran
Saran yang dapat saya ajukan dalam makalah ini adalah
agar dapat menjadi sumber pengetahuan bagi yang membacanya serta panut
dijadikan sumber referensi. Oleh karena
itu, kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca sangat
diharapkan demi kesempurnaan makalah berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, N.A.,
Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi.
Alih bahasa lestari, R. et al.
safitri, A., Simarmata, L., Hardani, H.W. (eds). Erlangga, Jakarta.
http://id.wikipedia.org/wiki/Kloroplas). Diakses tanggal 11 November 2012
http://oryza-sativa135rsh.blogspot.com/2010/05/struktur-dan-fungsi-kloroplas.html. Diakses tanggal 11 November 2012.
