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.
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.
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.
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 :
0 komentar:
Posting Komentar