Salah satu perbedaan utama antara sel tumbuhan dan hewan adalah adanya organel pertama di sitoplasma seperti plastida. Struktur, fitur proses vitalnya, serta pentingnya kloroplas, kromoplas, dan leukoplas akan dibahas dalam artikel ini.
Struktur kloroplas
Plastida hijau, struktur yang sekarang akan kita pelajari, termasuk dalam organel wajib sel tumbuhan berspora dan berbiji tingkat tinggi. Mereka adalah organel seluler membran ganda dan memiliki bentuk oval. Jumlah mereka di sitoplasma bisa berbeda. Misalnya, sel-sel parenkim kolumnar dari helaian daun tembakau mengandung hingga seribu kloroplas, dalam batang tanaman keluarga sereal dari 30 hingga 50.
Kedua membran penyusun organoid memiliki struktur yang berbeda: bagian luarnya licin, berlapis tiga, mirip dengan membran sel tumbuhan itu sendiri. Bagian dalam mengandung banyak lipatan yang disebut lamela. Berdekatan dengan mereka adalah kantung datar - tilakoid. Lamela membentuk jaringantubulus paralel. Di antara lamela terdapat badan tilakoid. Mereka dikumpulkan dalam tumpukan - biji-bijian yang dapat dihubungkan satu sama lain. Jumlah mereka dalam satu kloroplas adalah 60-150. Seluruh rongga internal kloroplas diisi dengan matriks.
Organella memiliki tanda-tanda otonomi: materi herediternya sendiri - DNA melingkar, berkat kloroplas yang dapat berkembang biak. Ada juga membran luar tertutup yang membatasi organel dari proses yang terjadi di sitoplasma sel. Kloroplas memiliki molekul ribosom, i-RNA dan t-RNA sendiri, yang berarti mereka mampu mensintesis protein.
Fungsi Tilakoid
Seperti disebutkan sebelumnya, plastida sel tumbuhan - kloroplas - mengandung kantung pipih khusus yang disebut tilakoid. Pigmen ditemukan di dalamnya - klorofil (berpartisipasi dalam fotosintesis) dan karotenoid (melakukan fungsi pendukung dan trofik). Ada juga sistem enzimatik yang menyediakan reaksi fase terang dan gelap fotosintesis. Tilakoid bertindak sebagai antena: mereka memfokuskan kuanta cahaya dan mengarahkannya ke molekul klorofil.
Fotosintesis adalah proses utama kloroplas
Sel autotrofik mampu secara mandiri mensintesis zat organik, khususnya glukosa, menggunakan karbon dioksida dan energi cahaya. Plastida hijau, yang fungsinya sedang kita pelajari, merupakan bagian integral dari fototrof - organisme multiseluler seperti:
- tumbuhan berspora tinggi (lumut, ekor kuda, lumut gada,pakis);
- biji (gymnospermae - ginga, runjung, ephedra dan angiospermae atau tanaman berbunga).
Fotosintesis adalah sistem reaksi redoks, yang didasarkan pada proses transfer elektron dari zat donor ke senyawa yang "menerima" mereka, yang disebut akseptor.
Reaksi ini mengarah pada sintesis zat organik, khususnya glukosa, dan pelepasan molekul oksigen. Fase cahaya fotosintesis terjadi pada membran tilakoid di bawah aksi energi cahaya. Kuanta cahaya yang diserap merangsang elektron atom magnesium yang membentuk pigmen hijau - klorofil.
Energi elektron digunakan untuk sintesis zat padat energi: ATP dan NADP-H2. Mereka dibelah oleh sel untuk reaksi fase gelap yang terjadi dalam matriks kloroplas. Kombinasi reaksi sintetik ini mengarah pada pembentukan molekul glukosa, asam amino, gliserol dan asam lemak, yang berfungsi sebagai bahan pembangun dan trofik sel.
Jenis plastida
Plastida hijau, struktur dan fungsi yang telah kita bahas sebelumnya, ditemukan di daun, batang hijau dan bukan satu-satunya spesies. Jadi, di kulit buah-buahan, di kelopak tanaman berbunga, di penutup luar pucuk bawah tanah - umbi dan umbi, ada plastida lainnya. Mereka disebut kromoplas atau leukoplas.
Organel tidak berwarna (leukoplas) memiliki bentuk yang berbeda dan berbeda dari kloroplas karenarongga bagian dalam tidak memiliki pelat tipis - lamela, dan jumlah tilakoid yang direndam dalam matriks kecil. Matriks itu sendiri mengandung asam deoksiribonukleat, organel sintesis protein - ribosom dan enzim proteolitik yang memecah protein dan karbohidrat.
Leucoplasts juga memiliki enzim - sintetase yang terlibat dalam pembentukan molekul pati dari glukosa. Akibatnya, plastida sel tumbuhan yang tidak berwarna mengakumulasi nutrisi cadangan: butiran protein dan butiran pati. Plastida ini yang berfungsi untuk mengakumulasi zat organik dapat berubah menjadi kromoplas, misalnya pada saat pematangan tomat yang berada pada tahap pematangan susu.
Di bawah mikroskop pemindaian resolusi tinggi, perbedaan struktur ketiga jenis plastida terlihat jelas. Ini, pertama-tama, menyangkut kloroplas, yang memiliki struktur paling kompleks yang terkait dengan fungsi fotosintesis.
Chromoplasts - plastida berwarna
Selain sel tumbuhan yang berwarna hijau dan tidak berwarna, ada jenis organel ketiga yang disebut kromoplas. Mereka memiliki berbagai warna: kuning, ungu, merah. Strukturnya mirip dengan leukoplas: membran bagian dalam memiliki sejumlah kecil lamela dan sejumlah kecil tilakoid. Kromoplas mengandung berbagai pigmen: xantofil, karoten, karotenoid, yang merupakan zat fotosintesis tambahan. Plastida inilah yang memberikan warna pada akar bit, wortel, buah dari pohon buah-buahan dan buah beri.
Bagaimana mereka munculdan saling mengubah plastida
Leucoplasts, chromoplasts, chloroplasts adalah plastida (struktur dan fungsi yang sedang kita pelajari) yang memiliki asal usul yang sama. Mereka adalah turunan dari jaringan meristematik (pendidikan), dari mana protoplastid terbentuk - organel seperti kantung dua membran berukuran hingga 1 mikron. Dalam cahaya, mereka memperumit strukturnya: membran bagian dalam yang mengandung lamela terbentuk, dan pigmen hijau klorofil disintesis. Protoplastida menjadi kloroplas. Leukoplas juga dapat diubah oleh energi cahaya menjadi plastida hijau dan kemudian menjadi kromoplas. Modifikasi plastid adalah fenomena yang tersebar luas di dunia tumbuhan.
Chromatophores sebagai prekursor kloroplas
Organisme fototrofik prokariotik - bakteri hijau dan ungu, melakukan proses fotosintesis dengan bantuan bakterioklorofil A, molekul-molekul yang terletak di hasil bagian dalam membran sitoplasma. Ahli mikrobiologi menganggap kromatofor bakteri sebagai prekursor plastida.
Ini dikonfirmasi oleh strukturnya yang mirip dengan kloroplas, yaitu adanya pusat reaksi dan sistem penangkap cahaya, serta hasil umum fotosintesis, yang mengarah pada pembentukan senyawa organik. Perlu dicatat bahwa tanaman tingkat rendah - ganggang hijau, seperti prokariota, tidak memiliki plastida. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa formasi yang mengandung klorofil - kromatofora, telah mengambil alih fungsinya - fotosintesis.
Bagaimana kloroplas berasal
Di antara banyak hipotesisasal mula plastida, mari kita bahas simbiogenesis. Menurut gagasannya, plastida adalah sel (kloroplas) yang muncul di era Archean sebagai hasil penetrasi bakteri fototrofik ke dalam sel heterotrofik primer. Merekalah yang kemudian menyebabkan terbentuknya plastida hijau.
Dalam artikel ini, kita mempelajari struktur dan fungsi organel bermembran dua sel tumbuhan: leukoplas, kloroplas, dan kromoplas. Dan juga menemukan signifikansinya dalam kehidupan seluler.
