KLOROPLAS

1.      Jelaskan struktur umum kloroplas! Mencakup batasan konseptual dan semua komponennya!

Jawaban :

Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas. Kloroplas merupakan organel plastida yang mengandung pigmen hijau daun (klorofil). Sel yang mengandung kloroplas terdapat pada mesofil daun tanaman yang disebut palisade atau jaringan tiang dan sel-sel jaringan bunga karang yang disebut spons. Kloroplas tersusun atas bagian-bagian sebagai berikut:

1.      Membran Kloroplas

Seperti mitokondria, tiap kloroplas dikelilingi membran ganda yang mengatur lalu lintas molekul keluar masuk kloroplas. Membran itu berupa membran luar dan dalam. Setiap membran mengandung banyak antena penangkap cahaya. Membran luar berfungsi untuk melewatkan molekul-molekul kurang dari 10 kilodalton tanpa selektivitas. Membran dalam berfungsi membentuk lamella.

2.      Stroma

Stroma merupakan cairan kloroplas yang berguna untuk menyimpan hasil fotosintesis dalam bentuk pati.

3.      Grana

Grana tersusun atas granum-granum. Tumpukan granum tersusun atas beberapa tilakoid. Satu granum dengan granum yang lain dihubungkan dengan lamela tilakoid. Sedangkan, grana dan stroma dihubungkan dengan lamela sroma.

4.      Tilakoid

Membran tilakoid yang berdekatan dari tilakoid tetangga dalam tiap-tiap grana membentuk layer tebal disebut lamella grana. Jumlah tilakoid pada tiap spesies berbeda. Tilakoid merupakan struktur cakram bertumpuk-tumpuk, yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas, dan berfungsi menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.

2.      Bedakan antara tilakoid kecil dan tilakoid besar!

Jawaban :

Tilakoid kecil bentuknya seperti cakram atau uang logam yang bertumpuk membentuk suatu struktur yang dinamakan granum, sedangkan tilakoid besar berbentuk saluran-saluran yang saling berhubungan dan membentuk anyaman di dalam stroma.

3.      Di dalam kloroplas, pigmen klorofil berada/menempati tempat sebagai struktur apa?

Jawaban :

Klorofil memberi warna hijau pada daun tumbuhan hijau dan alga hijau, tetapi juga dimiliki oleh berbagai alga lain, dan beberapa kelompok bakteri fotosintetik. Molekul klorofil menyerap cahaya merah, biru, dan ungu, serta memantulkan cahaya hijau dan sedikit kuning. Pada tumbuhan darat dan alga hijau, klorofil dihasilkan dan terisolasi pada plastida yang disebut kloroplas.

4.      Struktur cairan/isi dalam kloroplas yang analog/identik dengan struktur dan fungsi sitosol dalam membran sel, disebut sebagai struktur apa?

Jawaban :

Cairan tersebut adalah stroma. Stroma  merupakan cairan kloroplas yang berfungsi untuk menyimpan hasil fotosintesis dalam bentuk pati

5.      Jelaskan apa fungsi dari kloroplas di dalam sel?

Jawaban :

Peran dan fungsi kloroplas dalam Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses tergantung cahaya yang melibatkan penyerapan karbon dioksida molekul dan air untuk mensintesis glukosa, sehingga melepaskan molekul oksigen. Reaksi fotosintesis terjadi di grana dan stroma dari kloroplas. Reaksi terang fotosintesis melibatkan fotolisis molekul air dan generasi NADPH₂ dan molekul ATP. Fotolisis air terjadi di PS II, dan ini melibatkan pemisahan dua molekul air menjadi oksigen, proton dan elektron dengan memanfaatkan energi dari foton. Proton, sehingga dihasilkan, berpartisipasi dalam sintesis ATP sedangkan elektron diangkut ke PS I melalui rantai molekul secara kolektif. Selama ini transportasi, elektron kehilangan energi. Di PS I, elektron kembali bersemangat dengan memanfaatkan energi dari foton, dan pengurangan NADP ke NADPH₂ dicapai dengan memanfaatkan elektron dan proton. Reaksi gelap melibatkan pemanfaatan NADPH₂ dan  ATP dari reaksi terang untuk mengurangi karbon dioksida diserap dari atmosfer. Proses ini disebut sebagai siklus Calvin dan terdiri dari serangkaian reaksi kimia. Enzim-enzim yang dibutuhkan untuk katalisis reaksi ini hadir dalam stroma. Molekul-molekul yang dihasilkan diubah menjadi pati dan disimpan dalam kloroplas atau diangkut ke sitosol di mana mereka akan dikonversi ke gula, asam amino, dan asam lemak.

Peran dan fungsi kloroplas dalam Fotorespirasi

Fotorespirasi adalah proses yang melibatkan fiksasi oksigen dan pelepasan karbon dioksida, dengan cara yang tergantung cahaya. Reaksi kimia yang terlibat berlangsung di stroma dari kloroplas, mitokondria, dan peroksisom. Proses ini menggunakan ATP dan setara mengurangi seperti NADPH dan NADH. Dengan demikian, karbon dioksida yang tetap melalui proses ATP dependent dilepaskan keluar lagi melalui set reaksi ATP dependent.

6.      Tuliskan reaksi kimia sederhana dari proses fotosintesis yang terjadi dalam kloroplas!

Jawaban :

Reaksi fotosintesis :

6CO₂ + 12H₂O + energi cahaya –> C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H

7.      Jelaskan komposisi kimia dari membran kloroplas, khususnya membran tilakoid!

Jawaban :

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  atas 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

8.      Pada reaksi fotosintesis yang detail dengan kedalaman informasi kompleks dari proses reaksi kimia berantai, tergambar 2 reaksi kimia dasar yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Berikut ini jelaskan konsep terkait didalamnya!

a.       Tujuan reaksinya apa?

b.      Bahan dasar atau substrat yang dibutuhkan apa?

c.       Tempat terjadinya dimana/organel apa?

d.      Proses reaksi kimia yang terjadi bagaimana?

1)      Mekanisme/urutan reaksi kimia dari reaksi terang?

2)      Mekanisme/urutan reaksi kimia dari reaksi gelap?

e.       Hasil reaksinya apa?

Lebih mudahnya dapat dijelaskan dengan bagan, tabel, dan keterangan singkat dari deskripsi bagan atau tabel.

Jawaban :

Konsep yang terkait	Reaksi Terang	Reaksi Gelap
Tujuan	Untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2	Menghasilkan gula C-3 yang akan diubah menjadi zat pati dan sukrosa
Substrat yang dibutuhkan	Molekul air dan cahaya matahari	Bahan-bahan yang dihasilkan dari reaksi terang akan digunakan dalam siklus Calvin. ATP digunakan sebagai sumber energi dan NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk penambahan elektron berenergi tinggi.
Tempat terjadinya (organel)	Membran tilakoid	Stroma
Mekanisme reaksi kimia	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,	1.   Fiksasi karbon 2.   Reduksi 3.   Regenerasi
Hasil reaksi	ATP, NADH2 dan Oksigen	Glukosa

9.      Jelaskan hubungan keterkaitan yang saling membutuhkan pada setiap reaksi kimia dalam sel antara mitokondria dan kloroplas!

Jawaban :

Mitokondria dan kloroplas memiliki kesamaan yaitu keduanya mengandung beberapa jumlah DNA. Yang penting, DNA mitokondria dan kloroplas tidak sama dengan DNA dalam inti, dan DNA di dalam mitokondria dan kloroplas dalam bentuk melingkar, yang merupakan bentuk DNA pada prokariota (organisme sel tunggal tanpa inti). DNA dalam inti eukariot sebuah melingkar dalam bentuk kromosom.