Asal Evolusi Kloroplas
Kloroplas diyakini berasal dari organisme prokariotik fotosintesis (alga biru), yang muncul dalam sel eukariotik aerobik primitif melalui endosimbiosis. Simbiosis itu, sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu, akan memunculkan ganggang merah, lalu ganggang coklat dan hijau, dan kemudian sayuran tingkat tinggi.
Mitokondria
Selama proses evolusi, bakteri prekursor kloroplas mentransfer sebagian materi genetik mereka ke DNA sel inang, sehingga menjadi tergantung pada genom sel inang untuk produksi banyak protein mereka.
Asal ini mirip dengan mitokondria, tetapi ada perbedaan dengan ukuran organel, kloroplas jauh lebih besar dari mitokondria dan sumber energinya berbeda, kloroplas menggunakan energi cahaya sedangkan mitokondria menggunakan energi kimia.
Komposisi Kimia Kloroplas
Kloroplas adalah organel sel tumbuhan yang paling jelas. Ini terdiri dari 50% protein, 35% lipid, 5% klorofil, air dan karotenoid.
Sebagian dari protein disintesis oleh inti sel, tetapi lipid disintesis di dalam organel itu sendiri.
Jumlah kloroplas diatur oleh sel. Ada sel yang hanya mengandung satu kloroplas, tetapi sebagian besar sel yang melakukan fotosintesis mengandung sekitar 40 hingga 200 kloroplas, yang bergerak tergantung pada intensitas cahaya dan arus sitoplasma.
Mirip dengan mitokondria, kloroplas diselimuti oleh dua membran, bagian luar yang sangat permeabel dan bagian dalam yang membutuhkan protein spesifik untuk transportasi metabolik dan ruang antarmembran.
Di dalam organel terdapat matriks amorf yang disebut stroma yang mengandung berbagai enzim, butir pati, ribosom, dan DNA. Namun, membran bagian dalam kloroplas tidak terlipat menjadi punggungan dan tidak mengandung rantai transpor elektron.
Di dalam stroma terdapat sistem membran (bilayer) yang membentuk sekumpulan kantung pipih berbentuk cakram yang disebut membran tilakoid. Himpunan cakram yang ditumpuk disebut granum. Lumen membran tilakoid disebut ruang tilakoid.
Kloroplas
Klorofil yang berpartisipasi dalam fotosintesis terletak di membran yang terpapar stroma. Pigmen terikat pada protein dan lipid yang berbeda dalam membran tilakoid granular dan stroma membentuk sistem protein-klorofil kompleks yang disebut fotosistem.
Ada dua jenis fotosistem:
Fotosistem 1 : Terletak di daerah membran yang mengarah ke stroma, mereka adalah partikel intramembran terkecil.
Fotosistem 2 : Terletak di tilakoid granular, dibentuk oleh partikel yang lebih besar.
Sistem Genetika Kloroplas
Genom plastid terdiri dari molekul DNA melingkar kecil, dengan karakteristik yang sangat mirip dengan mitokondria dan bakteri.
DNA plastid terjadi dalam jumlah yang lebih besar dan lebih kompleks daripada mitokondria.
Ada 30 hingga 200 salinan DNA per organel yang mengandung sekitar 120 gen.
Urutan genetik kloroplas dari berbagai tanaman mengarah pada identifikasi banyak gen ini. Mereka mentranskripsikan semua RNA ribosom yang membentuk plastoribosom dan 30 jenis RNA pengangkut yang berbeda.
Genom tersebut masih mengkode 20 protein ribosom, 30 protein yang berfungsi dalam fotosintesis dan beberapa subunit RNA polimerase (protein yang terlibat dalam ekspresi gen).
Tetapi bahkan mensintesis protein mereka sendiri, sekitar 90% protein kloroplas dikodekan oleh gen nuklir yang diimpor dari sitosol ke dalam organel.