Stroma – Pengertian, Struktur, fungsi, konsep

Dalam histologi hewan, stroma (dari bahasa Yunani stor- / ster: ‘menyebar’, dan strĂ´ma: ‘permadani’) adalah kerangka atau kerangka suatu organ, yaitu matriks ekstraselulernya (dengan komponen fibrilar dan substansi dasarnya). ) dari elemen seluler ikat yang mensintesis matriks. Stroma merupakan jaringan ikat retikuler. Stroma secara klasik dianggap sebagai jaringan pendukung atau jaringan penyokong yang memenuhi fungsi spesifik suatu organ. Yang terakhir ini juga terdiri dari sel-sel yang membentuk jaringan yang disebut “parenkim”.

Konsep-konsep ini didasarkan pada masa lalu Histologi (dengan morfologi daripada visi fungsional), ketika jaringan ikat ditugaskan hanya fungsi dukungan dan kekompakan, diberikan oleh ketidaktahuan “fungsi lain” dari jaringan ikat. Saat ini interaksi stroma-parenkim sedang diselidiki, dan dipahami bahwa tanpa interaksi seperti itu (kolaborasi morfofisiologis) baik parenkim dan stroma kehilangan spesifisitasnya. Terisolasi satu sama lain, dalam media kultur jaringan, mereka kehilangan karakteristik khasnya dan bertahan hidup untuk waktu yang singkat. Dengan demikian, saat ini dipahami bahwa stroma sama fungsionalnya dengan parenkim dan bukan hanya komponen pendukung.

Generalisasi, stroma adalah jaringan ikat tipe longgar; dan parenkim mengacu pada jaringan epitel dan fungsi endo-eksokrinnya. Stroma merupakan komponen yang tersebar luas di organ dan sistem tubuh.

Komponen stroma dalam sistem saraf dikenal sebagai glia. Glia memenuhi “fungsi ikat” untuk neuron (parenkim) dan dipahami sebagai stroma meskipun berasal dari epitel ektodermal. Namun konsepsi ini merupakan aplikasi yang terlalu luas dari konsep parenkim dan stroma. Mereka hampir metaforis, karena konsep yang dirujuk diciptakan khusus untuk organ-organ yang memiliki jaringan pendukung atau ikat yang berasal dari mesodermal dan parenkim yang terdiri dari jaringan epitel yang biasanya berasal dari ektodermal atau embrionik endodermal. Meskipun konsep ini memiliki pengecualian pada beberapa organ yang memiliki parenkim epitel yang berasal dari mesodermal (seperti ginjal).

Dalam kasus jaringan saraf sistem saraf pusat, baik neuron dan sebagian besar sel glia memiliki asal embrionik ektodermal. Hanya dengan perluasan adalah gagasan bahwa glia merupakan atau mirip dengan stroma digunakan secara metaforis. Ini hanya karena fakta bahwa baik stroma dan glia secara klasik dianggap hanya sebagai elemen pendukung struktural.

Pengertian

Stroma adalah istilah yang mengacu pada cairan yang mengisi ruang dalam kloroplas yang mengelilingi tilakoid dan grana. Awalnya, ini dianggap hanya memberikan dukungan untuk tilakoid berpigmen. Namun sekarang diketahui bahwa stroma mengandung pati, DNA kloroplas dan ribosom, serta semua enzim yang diperlukan untuk reaksi gelap fotosintesis, juga dikenal sebagai siklus Calvin.

Berasal dari kata Yunani untuk lapisan atau penutup tempat tidur, stroma juga bisa merujuk ke struktur pendukung lainnya seperti jaringan ikat di organ atau jaringan jamur yang membawa spora.

Struktur Stroma pada kloroplas

Pemeriksaan mikroskopik dari kloroplas mengungkapkan fitur-fitur tertentu yang jelas. Ini terbuat dari membran luar dan jaringan rumit membran bagian dalam, membentuk tumpukan struktur mirip cakram yang disebut grana. Grana yang berbeda terhubung satu sama lain melalui ekstensi membran.

Selaput dalam mengandung klorofil dan pigmen fotosintetik lain yang terlibat dalam pemanenan energi cahaya. Penampilan sitologi mereka yang jelas dan keberadaan pigmen primer memberi arti penting pada komponen mereka membran bagian dalam, grana dan tilakoid. Namun, ketika membran luar kloroplas rusak, ditemukan bahwa fiksasi karbon dan reduksi berhenti. Dengan kata lain, matriks berair transparan atau stroma, yang tampaknya hanya mendukung substruktur berpigmen, tampaknya memainkan peran penting dalam fotosintesis.

stroma pada kloroplas
stroma pada kloroplas

Kloroplas berevolusi dari prokariota hidup bebas yang membentuk hubungan endosimbiotik dengan beberapa sel eukariotik. Oleh karena itu, stroma berlanjut mengandung DNA dan ribosom untuk melakukan sintesis protein. Protein ini termasuk yang penting dalam reaksi gelap dari fotosintesis serta reaksi yang memperbaiki mineral anorganik seperti nitrat dalam molekul organik.

Fungsi Stroma Kloroplas

Kloroplas adalah organel yang tidak biasa karena melakukan aktivitas paling penting dari sel tanaman tetapi juga mengandung genom sendiri. Sejumlah gen yang diperlukan untuk fungsinya juga telah diintegrasikan ke dalam genom nukleus. Oleh karena itu perlu untuk dapat memodifikasi aktivitas metaboliknya untuk melengkapi kerja sel. Stroma sangat penting untuk ini karena tidak hanya mengandung enzim yang diperlukan untuk fiksasi karbon, stroma juga mengelola respon kloroplas terhadap tekanan sel dan memberi sinyal di antara berbagai organel. Ia memainkan peran penting dalam reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya dan bebas cahaya. Di bawah tekanan ekstrim, stroma dapat secara selektif menjalani autophagy tanpa merusak struktur membran bagian dalam dan molekul pigmen. Juluran seperti jari dari stroma, yang tidak mengandung tilakoid juga terlihat terkait erat dengan nukleus dan retikulum endoplasma, berkontribusi terhadap mekanisme pengaturan yang canggih.

Fungsi dalam Fotosintesis

Stroma pertama mulai memainkan peran dalam fotosintesis ketika energi cahaya yang ditangkap oleh molekul pigmen diubah menjadi energi kimia melalui rantai transpor elektron.

Fotosistem I dan II (PSI dan PSII) pada membran tilakoid mengandung pigmen yang dapat memanfaatkan energi cahaya dan menggunakannya untuk melepaskan elektron berenergi tinggi. Elektron ini bergerak melalui berbagai protein yang terikat membran, seperti sitokrom b6f kompleks atau plastoquinone (pq), di mana reaksi oksidasi dan reduksi serentak (redoks) terjadi. Reaksi-reaksi ini memanen sebagian energi elektron selain memompa proton terhadap gradien konsentrasi mereka dari stroma ke dalam lumen tilakoid. Ketika proton ini mengalir kembali ke stroma, aksi ATP sintase yang terikat dengan membran akan memperkuat pembentukan molekul ATP. PSI juga terlibat dalam pembentukan koenzim NADPH berkurang di stroma, melalui aktivitas ferrodoxin. Dengan demikian, stroma mengandung produk akhir dari reaksi terang – ATP dan NADPH – pengaturan tahap untuk langkah selanjutnya dalam fotosintesis.

Enzim yang paling penting dalam reaksi gelap, atau siklus Calvin, adalah RuBisCO atau Ribulosa-1,5-bifosfat (RuBP) karboksilase. Enzim ini mengkatalisis langkah pertama dari reaksi gelap yang melibatkan fiksasi karbon. RuBisCO menangkap karbon dioksida atmosfer yang telah menyebar ke stroma kloroplas dan memperbaikinya dalam bentuk molekul organik. Setiap molekul CO2 bergabung dengan satu molekul RuBP, mengandung lima atom karbon, untuk menghasilkan dua molekul fosfogliserat, yang merupakan molekul tiga karbon.

Siklus Calvin memiliki dua langkah lagi yang terjadi di stroma – pengurangan fosfogliserat dan regenerasi RuBP. Langkah-langkah ini melibatkan penggunaan ATP dan NADPH. Secara keseluruhan, reaksi gelap menggunakan dua molekul NADPH dan tiga molekul ATP untuk memperbaiki satu molekul CO2 di atmosfer.

Fungsi dalam respon tekanan

Tekanan abiotik seperti fluktuasi suhu atau salinitas atau kekurangan nutrisi dapat menyebabkan pembentukan tonjolan seperti jari dari kloroplas yang disebut stroma. Stroma telah diamati pada tanaman alpine yang terkena suhu lebih tinggi. Mereka tidak mengandung grana atau tilakoid dan juga terlihat dalam jumlah yang lebih besar di bawah pengaruh kekurangan nutrisi atau infeksi oleh patogen. Di bawah tekanan berat, kloroplas mencoba untuk merespon situasi dengan secara selektif menargetkan protein stroma untuk autofagi menjadi vakuola. Autofagi yang dipicu stres ini dimediasi oleh pembentukan membran isolasi yang tidak termasuk tilakoid dan grana. Membran ini akhirnya dihapus dari kloroplas dan ditargetkan untuk degradasi dalam vakuola. Proses ini dapat diamati secara mikroskopis melalui penampilan RuBisCO dan protein fluorescent stroma-lokal lainnya di vakuola.

Fungsi dalam Pemberian Intra-Organel

Kloroplas bersifat semi-otonom karena mengandung genom sendiri, tetapi juga mengimpor sejumlah protein dan molekul kecil dari sitoplasma sel. Meskipun mereka awalnya autotrof hidup bebas, selama waktu evolusi, sejumlah gen mereka dipindahkan ke nukleus inang. Gen-gen ini sedikit dimodifikasi sehingga protein ditargetkan ke kloroplas, dan tampaknya berada di bawah pengaturan gabungan nukleus serta kloroplas. Pensinyalan dari nukleus ke plastid disebut signaling anterograde dan sinyal yang bergerak menuju nukleus disebut sinyal retrograde. Kedua sinyal ini tampak dimediasi melalui stroma, yang juga memainkan peran dalam komunikasi antara dua plastid.

Siklus Calvin: Reaksi gelap

Stroma adalah situs untuk tiga langkah yang terlibat dalam Siklus kalvin – fiksasi karbon, reduksi dan regenerasi.

Fiksasi karbon dimulai dengan reaksi antara satu molekul CO2 dan satu molekul RuBP. Keenam atom karbon dan dua gugus fosfat bergabung membentuk dua molekul fosfogliserat, molekul tiga karbon yang mengandung satu gugus fosfat. Reaksi ini diulang tiga kali untuk menghasilkan enam molekul fosfogliserat.

Pada langkah berikutnya, fosfogliserat menerima elektron untuk membentuk gliseraldehida-3-fosfat (G3P). Kekuatan pendorong untuk reaksi reduksi ini berasal dari konversi NADPH ke NADP + dan ATP ke ADP. Dengan demikian, ADP dan NADP + diregenerasikan untuk digunakan dalam reaksi-reaksi yang bergantung pada cahaya.

Ini meninggalkan satu langkah terakhir – regenerasi RuBP. Dari enam molekul G3P yang dihasilkan pada langkah sebelumnya, lima digunakan dalam reformasi RuBP, dan keenam diekspor dari kloroplas untuk membuat glukosa.

Stroma pada Jaringan Hewan

Pada hewan, stroma mengacu pada sel dan jaringan yang mendukung elemen fungsional kunci organ. Misalnya, dalam hati, serabut otot dan neuron melakukan fungsi utama, sedangkan sel-sel sistem sirkulasi koroner dan sistem kekebalan membentuk stroma. Selain itu, stroma juga terdiri dari komponen non-seluler seperti serat kolagen, glikoprotein dan glikolipid yang menyediakan kerangka struktural untuk jaringan dan organ.

Contoh Stroma pada Hewan

Sementara stroma di setiap jaringan atau organ memiliki beberapa peran umum seperti transportasi bahan bakar dan metabolit serta dukungan struktural, di beberapa organ, mereka memiliki fungsi tertentu. Stroma pada kelenjar endokrin mendukung pembentukan hormon dalam folikel dan lobulus organ. Pada timus, stroma mempengaruhi diferensiasi sel-T melalui seleksi positif atau negatif. Organ yang perlu merespon dengan cepat terhadap tuntutan perubahan organisme, seperti sumsum tulang atau iris mata, juga membutuhkan stroma khusus.

Stroma pada sumsum tulang.

Stroma sumsum tulang tidak secara langsung terlibat dalam hematopoiesis, tetapi menciptakan lingkungan mikro yang meningkatkan aktivitas sel-sel yang terlibat dalam pembentukan darah. Stroma menghasilkan faktor pertumbuhan, mengandung sel-sel yang terlibat dalam metabolisme tulang, memiliki sel-sel lemak serta makrofag. Makrofag sangat penting karena mereka terlibat dalam pergantian sel darah merah dan menyediakan zat besi yang dibutuhkan untuk produksi hemoglobin.

Stroma iris.

Iris manusia mulai terbentuk pada trimester pertama kehamilan dan merupakan salah satu dari beberapa organ internal tubuh yang dapat segera diamati. Iris terdiri dari epitel berpigmen bersama dengan otot yang diperlukan untuk menyempitkan atau melebarkan pupil. Sel-sel ini melakukan fungsi utama dari iris dan didukung oleh stroma vaskular yang sangat tinggi, lapisan jaringan ikat yang longgar dan terganggu yang mengandung ligamen dan sel-sel pembentuk pigmen. Kehadiran pigmen menyaring cahaya yang jatuh pada mata dan hanya memungkinkan sebagian melewati pupil untuk membentuk gambar pada retina. Pigmentasi ini ditentukan oleh kepadatan dan melanin yang terdapat jauh di dalam stroma dengan mata coklat yang timbul dari pigmentasi yang banyak, dan orang yang memiliki iris biru menghasilkan pigmen yang sangat sedikit.