Perbedaan fiksasi CO2 pada tanaman C3, C4 dan CAM

Menurut tipe atau proses fotosintetisnya, tumbuhan dapat dibagi menjadi 3 kelompok yaitu tanaman C3, C4 dan CAM atau crassulacean acid metabolism. Fotosintetis adalah sebuah cara atau proses yang dilakukan oleh tumbuhan untuk menghasilkan energi serta bahan makanan.

Nội dung chính Show

Tanaman CAM
Video yang berhubungan

Baca juga: Mengenal Ciri dan Manfaat Tanaman Adas

Dibandingkan C3, tanaman C4 dan CAM bersifat lebih adaptif pada daerah yang kering dan panas. Akan tetapi tanaman C4 lebih mudah beradaptasi di lahan yang memiliki kadar CO2 tinggi. Jenis tanaman C3 antara lain kacang-kacangan, kapas, kedelai, kentang dan gandum.

Sedangkan jenis tanaman C4 contohnya adalah tebu, jagung dan sorgum. Lalu untuk tanaman CAM misalnya nenas dan kaktus serta beberapa jenis tanaman lain yang bisa menutup stomata di siang hari dan menutupnya di malam hari.

Tanaman C3

Ketika menjalani proses fontosintetis, tanaman C3 dapat memasukan secara langsung karbon dioksida ke dalam siklus calvin. Struktur kloropas tanaman ini bersifat homogen serta punya peran yang sangat penting terhadap sistem metabolisme.

Selain itu tanaman C3 juga mempunyai kemampuan untuk melakukan fotorespirasi rendah, karena tidak butuh energi dalam fiksasi yang sudah dilakukan. Namun pada sisi yang lain C3 juga dapat kehilangan carbon sebanyak 20% pada sikluk calvin. Hal ini dikarenakan adanya radiasi. Sehingga tanaman C3 juga bisa dimasukan dalam keluarga phylogenik.

Pada proses fotosistetis pada tanaman C3, RUDP akan mengikat CO2 kemudian dirubah jadi senyawa organik C6 yang sifatnya tidak stabil. Setelah itu senyawa organik C6 tersebut akan dirubah lagi jadi glukosa memakai 12 NADPH dan 10 ATP.

Perjalanan siklus terhadap tanaman C3 ini terjadi di bagian stroma pada kloroplas. Tujuannya agar bisa dihasilkan molekul glukosa. Molekul glukosa ini jadi kebutuhan utama bagi 6 siklus C3.

Tanaman C4

Tanaman C4 misalnya jagung atau Zea Mays dan tebu atau Saccharum officinarum maupun tumbuhan sejenis lainnya tidak akan melakukan ikatan langsung pada karbon dioksida. Sebab tanaman ini dapat membentuk senyawa pertama setelah menjalankan proses fotosintetis yang jangka waktunya lebih pendek.

Senyawa pertama yang dihasilkan tersebut tidak berupa PGA atau 3-C asam fostogliserat tapi berbentuk senyawa 4-C asam oksaloasetat atau OAA. Metode alternatif dalam proses fiksasi karbon dioksida terhadap proses fontosintetis tanaman C4 ini dinamakan sebagai jalur hatch slack. Sedangkan tanaman yang memanfaatkannya disebut tumbuhan 4 karbon atau tanaman C4.

Tanaman CAM

Tanaman CAM mempunyai gerakan stomata yang agak berbeda dibandingkan jenis tanaman lainnya. Pada tanaman CAM, pembukaan gerakan stomata dilakukan pada malam hari. Namun pada siang hari gerakan stomata tersebut akan ditutup.

Apabila cuaca atau suhu udara di malam hari tidak bagus untuk melakukan transpirasi, maka stomata pada tanaman CAM bisa membuka. Setelah itu karbon dioksida akan menjalani difusi dalam daun, lalu diikat dengan sistem PEP karbosilase.

Melalui proses ini selanjutnya akan terbentuk malat dan OAA. Berikutnya Malat dipindahkan ke vakuola di tengah-tengah sel mesofil dari tempat sebelumnya, sitoplasma. Di tempat baru ini asam bisa dikumpulkan pada jumlah yang besar. Setelah itu di siang hari gerakan stomata akan menutup.

Dari proses tersebut tanaman akan terhindar dari kekurangan cairan, malat dan asam organik yang lain yang telah dikumpulkan pada dekarboksilasi. Sehingga karbon dioksida yang diikat secara langsung melalui daur calvin oleh sel akan selalu tersedia.

Itulah beberapa jenis perbedaan tanaman C3, C4 dan CAM saat menjalani proses fotosintetis. Semoga bisa menambah ilmu pengetahuan dan bermanfaat untuk kita semua.

Wahid Priyono, S.Pd. | September 17, 2020 | Dasar-Dasar Pertanian |

Tumbuhan merupakan organisme autotrof, artinya mampu membuat makanan sendiri melalui proses fotosintesis. Di dalam dunia tumbuhan dikenal jenis tanaman C3, C4, dan CAM berdasarkan mekanisme fotosintesisnya.

Tumbuhan/Tanaman C3 adalah tumbuhan yang mendominasi sebagian besar di bumi (85%) dengan melakukan fotosintesis secara standar. Pada saat siklus Calvin, senyawa pertama yang melakukan fiksasi CO2 adalah fosfogliserat (molekul berkarbon 3) dengan bantuan enzim rubisco sehingga lintasan tersebut dinamakan C3. Tumbuhan ini tidak memiliki adaptasi fotosintesis untuk mengurangi laju fotorespirasi. Contoh tanaman C3 adalah mangga, padi, gandum, kedelai, dll

Tumbuhan/Tanaman C4 adalah tumbuhan yang pada saat melakukan proses fotosintesis menggunakan lintasan C4. Hal yang membedakan dari tanaman C4 yakni daun dari tanaman C4 berupa Anatomi Kranz. Anatomi daun tersebut memiliki dua macam kloroplas (dimorfik) di dua tempat yakni sel mesofil dan seludang pembuluh (bundle-sheath).

Perbedaan kedua tempat tersebut membuat tumbuhan C4 terjadi dua proses reaksi. Senyawa pertama yang melakukan fiksasi CO2 adalah oksaloasetat (molekul berkarbon 4) dengan bantuan enzim PEP karboksilase yang dilakukan di dalam sel mesofil. Selanjutnya, oksaloasetat dikonversi menjadi malat dan kemudian masuk ke dalam seludang pembuluh. Malat dipecah dan menghasilkan piruvat dan CO2. Piruvat akan menuju ke sel mesofil lagi untuk dikonversi menjadi PEP (phosfoenolpiruvat) sedangkan CO2 akan di fiksasi oleh PGA dengan bantuan enzim rubisco. Tumbuhan C4 jumlahnya sekitar 3% dari tumbuhan berpembuluh. Contoh tanaman C4 adalah jagung, tebu, shorgum, dll.

Tumbuhan/Tanaman CAM adalah tumbuhan yang saat melakukan fotosintesis menggunakan lintasan crassulacean acid metabolism (CAM) untuk meminimalkan laju fotorespirasi. Pemberian nama tersebut berdasarkan pertama kali ditemukannya lintasan reaksi tersebut pada Famili Crassulaceae. Saat ini ada sekitar 20 famili tumbuhan CAM seperti Cactaceae, Orchidaceae, Liliaceae, Bromeliaceae, dan Euphorbiaceae.

Metabolisme tumbuhan CAM yakni pembentukan asam malat dilakukan pada malam hari sedangkan penguraiannya terjadi pada siang hari. Perilaku tumbuhan ini adalah stomata membuka pada malam hari untuk menyerap CO2 sedangkan siang hari stomata menutup. Contoh tumbuhan CAM adalah Anggrek, Nanas, dan Kaktus.

Persamaan antara tumbuhan C4 dan CAM yaitu keduanya memiliki jalur metabolisme yang sama. Perbedaannya adalah tumbuhan C4 berbeda secara struktural dalam hal lintasan metabolismenya, sedangkan tumbuhan CAM berbeda dalam hal waktu. Dalam gambar berikut ini telah menjelaskan perbedaan ketiga jenis tumbuhan tersebut.

Untuk mempermudah pemahaman, berikut adalah perbedaan tumbuhan C3, C4 dan CAM dalam bentuk tabel:

No	Ciri Pembedanya	Tumbuhan C3	Tumbuhan C4	Tumbuhan CAM
1	Anatomi daun	– Sel fotosintesis tidak memiliki berkas yang jelas– Sel mesofil besar dan tidak rapat– Sel-sel seludang ikatan pembuluh kecil dan banyak	– Sel seludang pembuluh tertata dengan baik dan kaya organel– Sel mesofil tidak terlalu besar dan lebih rapat– Ikatan pembuluh lebih sedikit	Biasanya tidak ada sel-sel palisade dan terdapat vakuola yang besar di dalam mesofil
2	Kloroplas (tempat fotosintesis)	Mesofil daun (monomorfik)	Mesofil daun dan seludang (dimorfik)	Mesofil(monomorfik)
3	Jenis Tanaman	Angiospermae: durian, apel, mangga	– Monokotil: tebu, jagung– Dikotil: famili Amaranthaceae	Tumbuhan sukulen/xerofit contoh: kaktus, lidah buaya
4	Penggolongan	Disebut C3 karena menghasilkan senyawa pertama berupa berkarbon tiga	Disebut C4 karena menghasilkan senyawa pertama berupa berkarbon empat	Mengikat CO2 pada malam hari dan siang hari stomata menutup
5	Kebutuhan energi ATP : NADPH	3:2	5:2	6,5:2
6	Fiksasi CO2	CO2 langsung masuk dalam sikulus calvin saat siang hari	Fiksasi CO2 melewati lintasan C4 yang terjadi di dua tempat yang berbeda (mesofil dan seludang)	Fiksasi CO2 melewati lintasan C4 yang terjadi di waktu yang berbeda (siang dan malam)
7	Kebutuhan air per penambahan berat kering	450 – 950 g	250 – 350 g	18 – 55 g
8	Senyawa pertama yang dihasilkan	Asam fosfogliserat	Asam oksaloasetat	Asam oksaloasetat
9	Enzim pertama saat fiksasi CO2	RuBP karboksilase(Rubisco)	PEP karboksilase kemudian RuBp karboksilase	– PEP karboksilase (malam)– RuBP karboksilase (siang)
10	Tempat reaksi	Sel-sel mesofil daun	– Sintesis asam malat di sel mesofil daun– Pemecahan asam malat di seludang pembuluh	Sintesis asam malat dan pemecahan asam malat terjadi di sel mesofil daun
11	Waktu fiksasi CO2	Siang hari	Sintesis asam malat dan pemecahan asam malat terjadi di siang hari	– Sintesis asam malat terjadi waktu malam hari– Pemecahan asam malat terjadi di siang hari
12	Mekanisme membuka/menutup stomata	– Siang hari: stomata membuka– Malam hari: stomata menutup	– Siang hari: stomata membuka– Malam hari: stomata menutup	– Siang hari: stomata menutup– Malam hari: stomata membuka
13	Fotorespirasi	Ada	Ada, tapi hanya di seludang pembuluh dan bahkan hampir tidak melakukan fotorespirasi	Ada, tetapi hanya terjadi di sore menjelang malam hari
14	Hambatan fotosintesis oleh O2	Ya	Tidak	Ya
15	Kompensasi terhadap CO2	30 – 70 ppm	0 – 10 ppm	0 – 5 ppm (dalam gelap)
16	Laju fotosintesis	Rendah	Tinggi	Rendah
17	Laju fotorespirasi	Tinggi	Rendah	Rendah
18	Efisiensi terhadap H2O	Kurang efisien	Efisien	Efisien
19	Adaptasi terhadap lingkungan	Mudah beradaptasi ketika CO2 tinggi, habitat lahan basah	Mudah adaptasi di daerah kering dan banyak sinar matahari	Mudah adaptasi di lingkungan yang sangat kering.
20	Adaptasi dalam keadaan kekeringan hebat	Mati	Mati	Dapat tumbuh walaupun lambat
21	Temperatur optimum saat fotosintesis	15 – 25°C	30 – 40°C	~35°C
22	Efek temperatur (30-40°C) pada penangkapan CO2	Menghambat	Memacu	Memacu
23	Produksi bahan kering per tahun	20 – 25 ton	35 – 40 ton	Rendah dan sangat beragam

Seorang guru Biologi SMA, blogger yang hobi berkebun, menulis, olahraga badminton&lari. Alumni Pendidikan Biologi Universitas Lampung. Prinsip hidup: "Menulislah, maka karyamu akan abadi". Silakan kunjungi situs website saya yang lain: Seputar Ilmu Pertanian