Kloroplas Adalah Sel Tumbuhan Yang Memproduksi Energi

Anda tahu matahari, kan? Bola gas pembakaran raksasa itulah yang mengeluarkan begitu banyak energi sehingga memberi daya pada setiap organisme di Bumi, dimulai dengan teman-teman hijau kita, yaitu tanaman. Matahari mengeluarkan segala macam radiasi elektromagnetik, dan tanaman menggunakan energi yang muncul dalam bentuk cahaya tampak untuk menyelesaikan proses fotosintesis yang tampak ajaib.

Fotosintesis tidak ajaib hanya pekerjaan kimiawi yang keren dari struktur seluler kecil ini yang disebut kloroplas, sejenis organel yang hanya ditemukan pada tanaman dan ganggang eukariotik yang menangkap sinar matahari dan mengubah energi itu menjadi makanan untuk tanaman.

Kloroplas Berevolusi Dari Bakteri Kuno

Kloroplas bekerja sangat mirip dengan mitokondria, jenis organel lain yang ditemukan dalam sel eukariotik yang bertanggung jawab untuk produksi energi. Yang mengejutkan adalah karena keduanya berevolusi ketika bakteri purba diselimuti tetapi tidak dicerna oleh bakteri yang lebih besar. Hal ini menghasilkan semacam kerja sama paksa antara dua organisme yang sekarang kita jelaskan melalui sesuatu yang disebut "endosymbiont hypothesis." Baik kloroplas maupun mitokondria bereproduksi secara independen dari bagian sel lainnya dan memiliki DNA sendiri.

Kloroplas dapat ditemukan di bagian hijau tanaman, dan pada dasarnya semacam tas di dalam tas (yang berarti ada selaput ganda), yang menyimpan banyak kantong kecil kecil (struktur yang disebut tilakoid) yang mengandung pigmen penyerap cahaya yang disebut klorofil, tersuspensi dalam beberapa cairan (disebut stroma ).



 Gambar Struktur Kloroplas

Kunci sihir fotosintesis kloroplas adalah pada membrannya. Karena kloroplas dimulai sejak dahulu sebagai bakteri independen dengan membran selnya sendiri, organel ini memiliki dua membran sel: Membran luarnya tersisa dari sel yang menyelimuti bakteri, dan membran dalam adalah membran asli bakteri. Ruang paling penting untuk fotosintesis adalah ruang antara bagian dalam yaitu tilakoid.

Kloroplas Bekerja Seperti Baterai

Membran ganda kloroplas menciptakan dua pembagi dengan empat ruang berbeda yaitu ruang di luar sel; sitoplasma di dalam sel; stroma di dalam kloroplas tetapi di luar tilakoid (alias ruang antara membran dalam dan luar, kertas pembungkus dan kotak); dan ruang tilakoid.

Tilakoid itu sendiri hanyalah tumpukan kecil dari kantong yang ditutupi oleh membran. Membran ini adalah pembagi yang tidak membiarkan benda-benda melayang di antara ruang, mau tak mau, memungkinkan kloroplas untuk menimbun partikel bermuatan listrik di area tertentu dan memindahkannya dari satu ruang ke ruang lain melalui saluran tertentu.

"Begitulah cara kerja baterai," kata Brandon Jackson, profesor di Departemen Ilmu Biologi dan Lingkungan di Longwood University di Farmville, Virginia. "Dibutuhkan energi untuk meletakkan banyak elektron negatif di satu ujung baterai, dan banyak muatan positif di ujung lainnya. Jika Anda menghubungkan kedua ujungnya dengan kawat, elektron mengalir ke bawah untuk meratakan elektro gradien kimia di antara mereka. Mereka ingin mengalir begitu banyak, sehingga jika Anda meletakkan sesuatu di sepanjang kawat itu seperti bola lampu, motor atau chip komputer, mereka akan mendorong jalan mereka dan membuat diri mereka berguna saat mereka bergerak.

Menurut Jackson, untuk membuat baterai di sel tanaman, harus ada sumber energi dan beberapa pembagi untuk membuat dan mempertahankan gradien. Jika gradien dibiarkan rata, sebagian energi yang digunakan untuk membuatnya lolos. Jadi, dalam kasus baterai kloroplas, gradien elektro-kimia dibuat ketika tanaman mengambil energi dari matahari dan membran yang menutupi tilakoid bertindak sebagai pembagi antara berbagai konsentrasi ion hidrogen (proton) yang telah merobek beberapa molekul air.

Energi

Ada banyak proses kimia yang terjadi di dalam kloroplas, tetapi hasil dari proses kimia adalah konversi sinar matahari menjadi energi yang tersimpan.

Matahari memancarkan sinarnya ke atas daun. Energi matahari itu membangkitkan elektron di dalam molekul air dalam daun, dan karena elektron tereksitasi terpental banyak, atom hidrogen dan oksigen dalam molekul air pecah, meluncurkan elektron tereksitasi ini ke tahap pertama fotosintesis - konglomerasi enzim, protein dan pigmen yang disebut fotosistem II yang memecah air, menghasilkan ion hidrogen (proton yang akan digunakan dalam baterai dan gas oksigen yang akan melayang ke udara sebagai sampah tanaman).

Elektron berenergi ini diteruskan ke beberapa protein lain yang terikat membran yang menggunakan energi itu untuk menyalakan pompa ion yang mengawal ion hidrogen dari ruang antara membran ke ruang tilakoid, yang merupakan tempat semua reaksi fotosintesis yang bergantung cahaya terjadi. Fotosistem dan pompa elektron menutupi permukaan membran tilakoid, memompa ion hidrogen dari stroma (ruang fluida antara tilakoid dan membran dalam) ke dalam tumpukan dan tumpukan kantong tilakoid - dan ion ini benar - benar ingin keluar dari semua tilakoid yang menciptakan gradien elektrokimia.

Pada titik ini, Fotosistem I mengambil alih, yang mengatur penyimpanan sementara energi yang dihasilkan oleh baterai. Sekarang elektron telah diizinkan untuk bergerak sepanjang gradien, sehingga menyerap cahaya untuk memberi energi kembali, dan meneruskan energi itu ke enzim khusus yang menggunakannya, elektron itu sendiri, dan proton cadangan untuk membuat NADPH, yang merupakan molekul pembawa energi yang menyediakan penyimpanan jangka pendek untuk energi kimia yang nantinya akan digunakan untuk membuat glukosa.

Pada titik ini, energi cahaya sekarang ada di dua tempat: Ia disimpan di NADPH dan sebagai gradien elektro-kimia dari perbedaan konsentrasi ion hidrogen di dalam tilakoid dibandingkan dengan di luarnya di dalam stroma.

"Tetapi gradien ion hidrogen tinggi di dalam tilakoid ingin menurun - ia perlu menurun," kata Jackson. "Gradien mewakili 'organisasi' - pada dasarnya kebalikan dari entropi . Dan termodinamika mengatakan kepada kita bahwa entropi akan selalu berusaha meningkat, yang berarti bahwa gradien harus dipecah. Jadi, ion hidrogen di dalam masing-masing tilakoid benar-benar ingin melarikan diri untuk bahkan keluar konsentrasi di kedua sisi membran bagian dalam itu.Tetapi partikel bermuatan tidak dapat melewati bilayer fosfolipid di mana saja - mereka membutuhkan semacam saluran untuk dilalui, seperti halnya elektron membutuhkan kawat untuk membuatnya dari satu sisi baterai ke yang lain."

Jadi, sama seperti Anda dapat menempatkan motor listrik pada kawat itu, dan membuat elektron menggerakkan mobil, saluran yang dilalui ion hidrogen adalah motor. Proton-proton ini mengalir melalui saluran yang disediakan untuk mereka, seperti air yang mengalir melalui bendungan hidroelektrik ke bawah gradien ketinggian, dan gerakan itu menghasilkan energi yang cukup untuk menciptakan reaksi yang menciptakan ATP, yang merupakan bentuk penyimpanan energi jangka pendek lainnya.

Sekarang energi cahaya asli telah diubah menjadi energi kimia penyimpanan jangka pendek dalam bentuk NADPH dan ATP, yang nantinya akan berguna dalam reaksi gelap (juga dikenal sebagai Siklus Calvin atau siklus fiksasi karbon) dalam kloroplas , yang semuanya turun dalam stroma karena cairan ini mengandung enzim yang dapat mengubah NADPH, ATP dan karbon dioksida menjadi gula yang memberi makan tanaman, membantu pernapasan, atau digunakan untuk memproduksi selulosa.

"Molekul organik kompleks seperti selulosa, yang terbuat dari glukosa, membutuhkan banyak energi untuk membuat, dan itu semua berasal dari matahari," kata Jackson. "Mengikuti energi, itu dimulai sebagai energi gelombang cahaya, kemudian energi elektron tereksitasi, kemudian energi gradien elektrokimia, kemudian energi kimia dalam bentuk NADPH dan ATP. Gas oksigen dihembuskan, dan NADPH dan ATP tidak digunakan untuk lakukan hal-hal lain di dalam sel - sebagai gantinya, keduanya dilewatkan ke siklus fiksasi karbon, di mana enzim lain memecahnya, mengekstraksi energi itu, dan menggunakannya untuk membangun glukosa dan molekul organik lainnya. "

Dan semua ini, berkat organel kecil yang disebut kloroplas.


Belum ada Komentar untuk "Kloroplas Adalah Sel Tumbuhan Yang Memproduksi Energi"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel