TUGAS RESUME BOTANI UMUM AGROTEKNOLOGI FP UNILA 2013

TUGAS RESUME BOTANI UMUM TENTANG PENGERTIAN TANAMAN C3, C4 DAN CAM, PERSAMAAN DAN PERBEDAAN TANAMAN C3, C4 DAN CAM DALAM PROSES FIKSASI CO2, BESERTA CONTOHNYA.

     Nama Kelompok :

1.      Mawadah Warohmah

2.      Maya Alviorita

3.      Putri Setiani

4.      Rina Ristiani

5.      Nur  iman Putri

1.      Pengertian tanaman C3, C4, dan CAM

a.      Tumbuhan C3

Tumbuhan C3 adalah tumbuhan yang hidup pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Pada tumbuhan C3, hasil reaksi pengikatan CO2 atau hasil awal fotosintesis adalah berupa senyawa organik dengan 3 atom C(karbon), yaitu APG (Asam Fosfogliserat), sehingga di sebut jalur C3 atau daur Calvin-Benson atau siklus Calvin. Sebagai pengikat CO2 adalah RuBP (Ribulosa Bifosfat). Tumbuhan C3 tumbuh dengan karbon fiksasi C3 biasanya tumbuh dengan baik di area dimana intensitas sinar matahari cenderung sedang, temperature sedang dan dengan konsentrasi CO₂ sekitar 200 ppm atau lebih tinggi, dan juga dengan air tanah yang berlimpah.  Tumbuhan C3 harus berada dalam area dengan konsentrasi gas karbondioksida yang tinggi sebab Rubisco sering menyertakan molekul oksigen ke dalam Rubp sebagai pengganti molekul karbondioksida. Konsentrasi gas karbondioksida yang tinggi menurunkan kesempatan Rubisco untuk menyertakan molekul oksigen.

Contohnya : gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas

b.      Tumbuhan C4

Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang adaptif pada daerah panas dan kering. Pada tumbuhan C4, hasil awal fotosintesis adalah berupa senyawa organik dengan 4 atom C, yaitu asam oksaloasetat (AOA), sebagai pengikat CO2 adalah PEP (Fosfoenolpiruvat). Tempat pengikatan Co2 uadara terjadi di dalam sel-sel mesofil, sedangkan reaksi reduksi terjadi di ikatan pembuluh.

Contohnya : jagung dan tebu

c.       Tumbuhan CAM

Tumbuhan CAM kebanyakan hidup di daerah kering atau epifit. Daunnya berdaging atau sekulen. Pada tumbuhan CAM, dasil awal fotosintesis dan senyawa pengikat CO2 sama seperti tumbuhan C4, yaitu (AOA) dan PEP. Tetapi semua reaksi fotosintesis terjadi di dalam sel-sel mesofil seperti pada tumbuhan C3. Stomata tumbuhan CAM menutup pada siang hari sehingga pengikatan CO2 di lakukan pada malam hari. Reaksi reduksi yang mengikuti jalur C3 berlangsung pada siang hari. Contohnya : Crassulaceae sepeti kaktus (cactaceae), nanas (bromeliaceae), bunga lili (liliaceae), dan beberapa jenis bunga anggrek (orchidaceae). 

2.      Perbedaan dan persamaan tumbuhan C3, C4, dan CAM

A.    Perbedaan dan persamaan tumbuhan C3,C4 dan CAM

Tumbuhan C3, C4 dan CAM dibedakan pada reaksi pengikatan CO2 di udara. Persamaan ketiga tipe tumbuhan ini semua mengalami reaksi reduksi yang berlangsung mengikuti siklus calvin-benson.

1)      Tumbuhan C3

·         Tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi.

·         Pada tanaman C3, sebagai pengikat CO2 adalah RuBp ( Ribulosa Bifosfat).

·         CO2 masuk ke dalam siklus calin secara langsung.

·         Terdiri atas sekumpulan reaksi kimia yang berlangsung di dalam stroma kloroplas yang tidak membutuhkan energi dari cahaya mataharai secara langsung.

·         Hasil reaksi pengikatan CO2 atau hasil awal fotosintesis adalah berupa senyawa organik yaitu  APG (Asam Fosfogliserat).

·         Molekul PGA merupakan molekul tidak berenergi tinggi berkarbon 3 yang pertama kali terbentuk sehingga di sebut sintesis C3. Selanjutnya PGA akan di reduksi oleh ATP dan NADPH2 yang di hasilkan dari reaksiterang menjadi molekul PGAL yang berenergi tinggi.

·         Reaksi antara CO₂ dengan RUBP dipacu oleh enzim ribulosa bisfosfat karboklsilase (RUBISCO). Rubisco adalah enzim raksasa yang berperan sangat penting dalam reaksi gelap fotosintesis tumbuhan. Karboksilase RuBP hanya bekerja apabila CO2 jumlahnya berlimpah.

2)      Tumbuhan C4

·         Tumbuhan C4 lebih adaptif pada daerah yang panas dan kering.

·         Hasil awal fotosintesis adalah berupa senyawa organik dengan 4 atom C yaitu asam oksaloasetat (AOA)

·         Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzym pengikat CO2 pada tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2.

·         Tidak mengikat CO2 secara Langsung.

·         Tempat pengikatan CO2 udara terjadi di dalam sel-sel mesofil.

·         Sedangkan tempat reaksi reduksi terjadi di ikatan pembuluh(Bundle-Sheath Cell).

·         Enzim yang di gunakan dalam tanaman C4 adalah PEP-karboksilase.

·         Pengikatan CO2 di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin(siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh.

3)      Tumbuhan CAM

·         Tumbuhan CAM adaptif pada daerah panas dan kering.

·         Daunnya berdaging atau sukulen.

·         Hasil awal fotosintesis CAM yaitu AOA (Asam Oksaloasetat) dan sebagai pengikat CO2 adalah PEP ( Fosfoeno.piruvat) seperti pada tumbuhan C4.

·         Semua reaksi fotosintesis terjadi di dalam sel-sel mesofil seperti pada tumbuhan C3.

·         Tidak mengikat CO2 secara langsung.

·         Pada siang hari stomata tumbuhan CAM menutup, sehingga pengikatan CO2 di lakukan pada malam hari.

·         Stomata menutup pada siang hari membuat tumbuhan CAM mampu menekan penguapan sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya CO2.

·         Melakukan siklus Fiksasi CO2 pada malam hari(siklus Hatch-Slanck) seperti pada tumbuhan C4, dan siklus calvin berlangsung selama siang hari seperti pada tumbuhan C3.

3.      Proses sintesis

a.      Proses sintesis C3

Sintesis C3 diawali dengan fiksasi CO2, yaitu menggabungkan CO2 dengan sebuah molekul akseptor karbon. Akan tetapi didalam sintesis C3, CO2 difiksasi ke gula berkarbon 5, yaitu ribulosa bifosfat (RuBP) oleh enzim karboksilase RuBP (rubisko). Molekul berkarbon 6 yang berbentuk tidak stabil dan segera terpisah menjadi 2 molekul fosfogliserat (PGA). Molekul PGA merupakan karbohidrat stabil berkarbon 3 yang pertama kali terbentuk sehingga cara tersebut dinamakan sintesis C3.
Molekul PGA bukan molekul berenergi tinggi. Dua molekul PGA mengandung energy yang lebih kecil dibandingkan dengan satu molekul RuBP. Hal tersebut menjelaskan alasan fiksasi CO2 berlangsung secara spontan dan tidak memerlukan energy dari reaksi cahaya. Untuk mensintesis molekul berenergi tinggi, energy dan electron dari ATP maupun NADPH hasil reaksi terang digunakan untuk mereduksi tiap PGA menjadi fosfogliseraldehida (PGAL). Dua molekul PGAL dapat membentuk satu glukosa.
Siklus Calvin telah lengkap bila pembentukan glukosa disertai dengan generasi RuBP. Satu molekul CO2 yang tercampur menjadi enam molekul CO2. Ketika enam molekul CO2 bergabung dengan enam molekul RuBP dihasilkan satu glukosa dan enam RuBP sehingga siklus dapat dimulai lagi.

b.      Proses sintesis C4

Pada jenis tumbuhan yang hidup di daerah panas seperti jagung, tebu, rumput-rumputan, 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. Tetapi tumbuhan ini telah mengembangkan cara yang cerdas untuk menjaga agar laju fotosintesis tetap normal meskipun stomata tidak membuka penuh. 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 O2. Ini berarti bisa menekan terjadinya fotorespirasi sekaligus mampu menangkap lebih banyak CO2 sehingga 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 dan berubah menjadi 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 CO2 yang 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. Pertama CO2 diikat oleh PEP menjadi oksaloasetat dan berlangsung di sel-sel mesofil. 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.

c.       Proses sintesis CAM

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.

Fotosintesis tanaman C3, C4 dan CAM :