Tumbuhan C3, C4, dan CAM

TUMBUHAN C 3

Tumbuhan C 3 adalah tumbuhan secara umum kita kenal dengan tumbuhan hijau atau layaknya tumbuhan dengan mekanisme Fotosintesis yang diawali dengan terbentuknya C3 ( PGA) pada reaksi Calvin benson ( Seperti yang diajarkan di SMA)

 

• Pada siklus tersebut akan diikat oleh ribulosabifosfat (RuBP) dan membentuk asam fosfogliserat (PGA) yang merupakan senyawa .
• Proses tersebut hanya bisa berjalan dengan bantuan enzim ribulosabifosfat karboksilase oksigenase
• Karena menghasilkan PGA yang merupakan senyawa 3-C maka disebut kelompok tumbuhan

TUMBUHAN C 4

• Tumbuhan C4 jenis tumbuhan yang hidup di daerah panas seperti jagung, tebu, rumput-rumputan,
• Tumbuhan memiliki kebiasaan saat siang hari mereka tidak membuka stomatanya secara penuh untuk mengurangi kehilangan air melalui evaporasi/transpirasi
• Ini berakibat terjadinya penurunan jumlah CO₂ yang masuk ke stomata.
• Logikanya hal ini menghambat laju fotosintesis.
• Ternyata para tumbuhan ini telah mengembangkan cara yang cerdas untuk menjaga agar laju fotosintesis tetap normal meskipun stomata tidak membuka penuh.

Apa bedanya dengan tumbuhan C-3?

• Perbedaannya ada pada mekanisme fiksasi CO₂.
• Pada tumbuhan C-4 karbondioksida pertamakali akan diikat oleh senyawa yang disebut PEP (phosphoenolphyruvate / fosfoenolpiruvat)
• Dengan bantuan enzim PEP karboksilase dan membentuk oksaloasetat, suatu senyawa 4-C.
• Itu sebabnya kelompok tumbuhan ini disebut tumbuhan C-4 atau C-4 pathway.
• PEP dibentuk dari piruvat dengan bantuan enzim piruvat-fosfat dikinase.
• Berbeda dengan rubisco,
• PEP sangat lemah berikatan dengan Ini berarti bisa menekan terjadinya fotorespirasi sekaligus mampu menangkap lebih banyak CO₂
• Hal ini bisa meningkatkan laju produksi glukosa.Pengikatan CO₂ oleh PEP tersebut berlangsung di sel-sel mesofil (daging daun).
• Oksaloasetat yang terbentuk kemudian akan direduksi karena menerima H+ dari NADH
• Hasil reaksi didapatkan Asam malat,Asam Malat kemudian ditransfer menuju ke sel seludang pembuluh (bundle sheath cells) melalui plasmodesmata.
• Sel-sel seludang pembuluh adalah kelompok sel yang mengelilingi jaringan pengangkut xilem dan floem.

• Di dalam sel-sel seludang pembuluh malat akan dipecah kembali menjadi CO₂yang langsung memasuki siklus Calvin-Benson, dan piruvat dikembalikan lagi ke sel-sel mesofil.
• Hasil dari siklus Calvin-Benson adalah molekul glukosa yang kemudian ditranspor melalui pembuluh floem.

Dari uraian di atas kita tahu bahwa fiksasi CO₂ pada tumbuhan C-4 berlangsung dalam dua langkah.

1. Pertama CO₂ diikat oleh PEP menjadi oksaloasetat dan berlangsung di sel-sel mesofil.
2. Kedua CO₂ diikat oleh rubisco menjadi APG di sel seludang pembuluh.Ini menyebabkan energi yang digunakan untuk fiksasi CO₂ lebih besar, memerlukan 30 molekul ATP untuk pembentukan satu molekul glukosa.

• Sedangkan pada tumbuhan C-3 hanya memerlukan 18 molekul ATP.Namun demikian besarnya kebutuhan ATP untuk fiksasi CO₂ pada tumbuhan C-4 sebanding dengan besarnya hasil produksi glukosa
• karena dengan cara tersebut mampu menekan terjadinya fotorespirasi yang menyebabkan pengurangan pembentukan glukosa.
• Itu sebabnya kelompok tumbuhan C-4 dikenal efektif dalam fotosintesis.

 

TUMBUHAN CAM

• Tumbuhan ini mempunyai karakter mamhidup pad
• Tumbuhan lain yang tergolong sukulen (penyimpa lingkungan yang suhunya tinggi ( 50 0) biasanya lingkungan gurun
• Contoh tumbuhannya adalh kaktus dan nanas memiliki adaptasi fotosintesis yang berbeda lagi.
• Tidak seperti tumbuhan umumnya, kelompok tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup pada siang hari.
• Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan mampu menekan penguapan sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya CO₂.

Saat stomata terbuka pada malam hari, CO₂ di sitoplasma sel-sel mesofil akan diikat oleh PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase sehingga terbentuk oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat (persis seperti tumbuhan C-4). Selanjutnya malat yang terbentuk disimpan dalam vakuola sel mesofil hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin-Benson, malat dipecah lagi menjadi CO₂ dan piruvat. CO₂ masuk ke siklus Calvin-Benson di stroma kloroplas, sedangkan piruvat akan digunakan untuk membentuk kembali PEP. 

Inilah tumbuhan Crassula ovata / Jade Plant (famili Crassulaceae)

Model metabolisme ini disebut Crassulacean Acid Metabolism (CAM) karena pertamakali diketahui terjadi pada kelompok tumbuhan famili Crassulaceae. Jadi maksud penamaannya berarti: metabolisme asam pada tumbuhan Crassulaceaedan bukan metabolisme asam Crassulaceae. Bingung?