Pengertian dan Fungsi Tilakoid
Tilakoid juga dapat disebut lamellae, meskipun istilah ini dapat digunakan untuk merujuk pada bagian tilakoid yang menghubungkan grana.
Struktur Tilakoid
Dalam kloroplas, tilakoid tertanam di stroma (bagian interior kloroplas). Stroma mengandung ribosom, enzim, dan DNA kloroplas . Tilakoid terdiri dari membran tilakoid dan daerah tertutup yang disebut lumen tilakoid. Tumpukan tilakoid membentuk sekelompok struktur seperti koin yang disebut granum. Kloroplas mengandung beberapa struktur ini, yang secara kolektif dikenal sebagai grana.
Tumbuhan tingkat tinggi memiliki tilakoid yang tersusun khusus di mana setiap kloroplas memiliki 10–100 grana yang dihubungkan satu sama lain oleh stroma tilakoid. Stroma tilakoid dapat dianggap sebagai terowongan yang menghubungkan grana. Grana tilakoid dan stroma tilakoid mengandung protein yang berbeda.
Peran Tilakoid dalam Fotosintesis
- Reaksi yang dilakukan di tilakoid meliputi fotolisis air, rantai transpor elektron, dan sintesis ATP.
- Pigmen fotosintesis (misalnya, klorofil) tertanam ke dalam membran tilakoid, menjadikannya tempat reaksi bergantung cahaya dalam fotosintesis. Bentuk kumparan yang ditumpuk dari grana memberi kloroplas rasio luas permukaan terhadap volume yang tinggi, membantu efisiensi fotosintesis.
- Lumen tilakoid digunakan untuk fotofosforilasi selama fotosintesis. Reaksi yang bergantung pada cahaya di membran memompa proton ke dalam lumen, menurunkan pH menjadi 4. Sebaliknya, pH stroma adalah 8.
Fotolisis Air
Langkah pertama adalah fotolisis air, yang terjadi di situs lumen membran tilakoid. Energi dari cahaya digunakan untuk mengurangi atau memisahkan air. Reaksi ini menghasilkan elektron yang dibutuhkan untuk rantai transpor elektron, proton yang dipompa ke dalam lumen untuk menghasilkan gradien proton, dan oksigen. Meskipun oksigen diperlukan untuk respirasi sel, gas yang dihasilkan oleh reaksi ini dikembalikan ke atmosfer.
Rantai Pengangkut Elektron
Elektron dari fotolisis menuju ke fotosistem rantai transpor elektron. Fotosistem berisi kompleks antena yang menggunakan klorofil dan pigmen terkait untuk mengumpulkan cahaya pada berbagai panjang gelombang. Fotosistem I menggunakan cahaya untuk mengurangi NADP+ untuk menghasilkan NADPH dan H+. Fotosistem II menggunakan cahaya untuk mengoksidasi air untuk menghasilkan oksigen molekuler (O2), elektron (e-), dan proton (H+). Elektron mereduksi NADP+ menjadi NADPH di kedua sistem.
Sintesis ATP
ATP dihasilkan dari Fotosistem I dan Fotosistem II. Tilakoid mensintesis ATP menggunakan sintase ATP enzim yang mirip dengan ATPase mitokondria. Enzim tersebut terintegrasi ke dalam membran tilakoid. Porsi CF1 dari molekul sintase meluas ke stroma, di mana ATP mendukung reaksi fotosintesis yang tidak bergantung cahaya.
Lumen tilakoid mengandung protein yang digunakan untuk pemrosesan protein, fotosintesis, metabolisme, reaksi redoks, dan pertahanan. Protein plastosianin adalah protein transpor elektron yang mengangkut elektron dari protein sitokrom ke Fotosistem I. Kompleks sitokrom b6f adalah bagian dari rantai transpor elektron yang memompa proton pasangan ke dalam lumen tilakoid dengan transfer elektron. Kompleks sitokrom terletak di antara Fotosistem I dan Fotosistem II.
Tilakoid dalam Alga dan Cyanobacteria
Sementara tilakoid dalam sel tumbuhan membentuk tumpukan grana pada tumbuhan, tilakoid mungkin tidak ditumpuk pada beberapa jenis alga.
Sementara alga dan tumbuhan adalah eukariota, cyanobacteria adalah prokariota fotosintesis. Mereka tidak mengandung kloroplas. Sebaliknya, seluruh sel bertindak sebagai semacam tilakoid. Cyanobacterium memiliki dinding sel luar, membran sel, dan membran tilakoid. Di dalam membran ini terdapat DNA bakteri, sitoplasma, dan karboksisom. Membran tilakoid memiliki rantai transfer elektron fungsional yang mendukung fotosintesis dan respirasi sel. Membran Cyanobacteria tylakoid tidak membentuk grana dan stroma. Sebaliknya, membran membentuk lembaran paralel di dekat membran sitoplasma, dengan ruang yang cukup di antara setiap lembaran untuk fikobilisom, struktur pemanen cahaya.