Kloroplas Sebagai Tempat Fotosintesis Tumbuhan

            Semua bagian yang berwarna hijau pada tumbuhan, termasuk batang yang hijau dan buah yang belum matang memiliki kloroplas, tetapi daun merupakan merupakan tempat utama berlangsungnya fotosintesis pada sebagian besar tumbuhan. Kloroplas ditemukan terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Pada umumnya sel mesofil memiliki kira-kira 30-40 kloroplas, masing- masing organel tersebut berukuran sekitar 2-4 µm kali 4-7 µm.

Kloroplas merupakan plastid yang mengandung pigmen hijau yang disebut klorofil. Seluruh jenis plastid termasuk kloroplas, diperkirakan berasal dari proplastid, yaitu suatu organel yang tidak berwarna dan dapat dijumpai pada sel tumbuhan yang tumbuh di tempat gelap maupun terang. Protoplastid berkembang menjadi kloroplas pada saat daun atau batang terbentuk. Kloroplas dapat dilihat dengan mudah menggunakan mikroskop elektron. Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda. Membran ganda kloroplas dapat terlihat jelas dengan mikroskop elektron. Membran ini berperan mengatur keluar masuknya ion atau senyawa dari kloroplas. 

           

Gambar 1. Tempat fotosintesis pada tumbuhan

           Membran internal kloroplas terdapat pigmen fotosintetik. Pigmen ini banyak terdapat pada permukaan luar membran internal yang disebut tilakoid yang berbentuk bulat pipih seperti kantong. Pada posisi tertentu, tilakoid akan menumpuk rapih membentuk struktur yang disebut granum (jamaknya grana). Klorofil terdapat pada membran tilakoid sehingga proses penguban energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung di dalam tilakoid. Proses pembentukan glukosa sebagai hasil akhir proses fotosintesis terjadi di dalam stroma. 

Sistem membran tilakoid tersebar di seluruh bagian stroma. Sistem membran tilakoid adalah jaringan dari saluran yang membentuk grana. Komponen-komponen reaksi terang umumnya terikat secara kuat ke membran tilakoid dan dapat dimasuki oleh molekul-molekul yang terdapat di dalam stroma, di mana reaksi-reaksi siklus Calvin terjadi.

Sebuah sistem kemiosmotik dipercaya sebagai penyebab dari pembentukan ATP selama berlangsungnya reaksi terang. Proton dipompa ke dalam kompartemen tilakoid bagian dalam dan karenanya tercipta gradien proton di antara ruang tilakoid di bagian dalam dengan stroma di bagian luar.  Saat ini diduga bahwa ion-ion H⁺ cenderung bermigrasi keluar ruang tilakoid melalui sebuah sistem ATP sintase yang melekat ke membran tilakoid. 

Pigmen utama yang terdapat pada membran tilakoid adalah klorofil a dan klorofil b. Selain kedua pigmen hijau ini terdapat pula pigmen yang lain seperti karotenoid. Terdapat dua jenis karotenoid, yaitu karoten (murni hidrokarbon) dan xanthofil (mengandung oksigen). Membran eksternal kloroplas tidak jumpai klorofil, tetapi umumnya pigmen violoaxanthin, yaitu suatu jenis pigmen xanthofil.

Semua klorofil dan karotenoid terbenam atau melekat pada molekul protein oleh ikatan nonkovalen. Secara keseluruhan, pigmen-pigmen kloroplas meliputi separuh dari kandungan lipida total pada membran tilakoid, sisanya adalah galaktosalipida, dan sedikit fosfolipida. Sterol sangat jarang dijumpai pada membran tilakoid.

Fungsi vital kloroplas adalah sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Pigmen-pigmen yang terdapat pada membran tilakoid akan menyerap cahaya yang berasal dari matahari atau sumber cahaya lainnya, kemudian mengubah energi cahaya tersebut menjadi energi kimia dalam bentuk ATP (adenin trifosfat), melalui serangkaian proses yang melibatkan eksitasi elektron.