Berhubungan dengan jalan metabolisme karbon dalam proses fotosintesis , proses fotosintesis dari tanaman Eugenia aquea adalah fiksasi karbon C3. Dalam proses ini prinsipnya mengkonversi gas karbon dioksida dan ribulose bisphosphate (Rubp yaitu suatu gula carbon 5) ke dalam 3-phosphoglycerate melalui reaksi berikut :
6 CO2 + 6 Rubp 12 3-phosphoglyserat
Tumbuhan C3 tumbuh dengan karbon fiksasi C3 biasanya tumbuh denga baik di area dimana intensitas sinar matahari cenderung sedang, temperature sedang dan dengan knsentrasi 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. Karena bila ada molekul oksigen maka Rubp akan terpecah menjadi molekul 3-karbon yang tinggal dalam siklus Calvin, dan 2 molekul glikolat akan dioksidasi dengan adanya oksigen, menjadi karbondioksida yang akan menghabiskan energi sel.
Perbedaan tumbuhan C3 dan C4 adalah cara kedua tumbuhan memfiksasi CO2. Pada tumbuhan C3,CO2 hanya difiksasi RuBP leh karboksilase RuBP. Karboksilase RuBP hanya bekerja apabila CO2 jumlahnya berlimpah. Tetapi pada sintesis C4,enzim karboksilase PEP memfiksasi CO2 pada akseptor karbon lain yaitu PEP. Karboksilase PEP memiliki daya ikat yang lebih tinggi terhadap CO2 daripada karboksilase RuBP. Oleh karena itu,tingkat CO2 menjadi sangat rendah pada tumbuhan C4,jauh lebih rendah daripada konsentrasi udara normal dan CO2 masih dapat terfiksasi ke PEP oleh enzim karboksilase PEP. Sistem perangkap C4 bekerja pada konsentrasi CO2 yang jauh lebih rendah.
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Namun tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian, seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3.
Tanaman C3 dan C4 dibedakan oleh cara mereka mengikat CO2 dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses assimilasi.
Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi ( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) . Jika konsentrasi CO2 di atmosfir ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar.
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. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini adalah di sel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang terletak di bawah sel-sel epidermis daun). CO2 yang sudah terikat oleh PEP kemudian ditransfer ke sel-sel “bundle sheath” (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) dimana kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi. Karena tingginya konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini, maka O2 tidak mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecil and G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2, sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat tinggi. , laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnya CO2
Sehingga, dengan meningkatnya CO2 di atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebihan.
Contoh tanaman C3 antara lain : kedele, kacang tanah, kentang, dll
contoh tanaman C4 adalah jagung, sorgum dan tebu.
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Namun tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian, seperti padi, gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3. Tanaman pangan yang tumbuh di daerah tropis, terutama gandum, akan mengalami penurunan hasil yang nyata dengan adanya kenaikan sedikit suhu karena saat ini gandum dibudidayakan pada kondisi suhu toleransi maksimum.Negara berkembang akan berada pada posisi sulit untuk mempertahankan kecukupan pangan.
CAM
· Tumbuhan ini mempunyai karakter mampu hidup ditempat yang panas
· Tumbuhan lain yang tergolong sukulen (penyimpan lingkungan yang suhu tertinggi (500) biasanya lingkungan gurun
· Contoh tumbuhannya adalah kaktus dan nanas memelii adaptasri fotosintesis yang berbeda lagi.
· Tidak seperti tumbuhan umunya, 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 mesofilakan diikat oleh PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase sehingga terbentuk oksaloasetat kemudian diubah menhadi malat (persis seperti tumbuhan C4). Selanjutnya malat yang terbentuk disimpan dalam vakuola sel mesifil sehiingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin- Benson di stroma kloroplas, sedangkan piruvat akan digunakan untuk membentuk kembali PEP
PERBEDAAN
TANAMAN C3 (DAUR CALVIN) | TANAMAN C4 (DAUR HATCH-SLACK) | TANAMAN CAM (METABOLISME ASAM CRASSULACEAE) |
Ø *Produk awal reduksi CO2(fiksasi CO2) adalah asam 3-fosfogliserat atau PGA. Ø *Terdiri atas sekumpulan reaksi kimia yang berlangsung di dalam stroma kloroplas yang tidak membutuhkan energi dari cahaya mataharai secara langsung. Ø *Sumber energi yang diperlukan berasal dari fase terang fotosintesis. Ø *Memerlukan energi sebanyak 3 ATP. Ø *PGAL yang dihasilkan dapat digunakan dalam peristiwa yaitu sebagai bahan membangun komponen struktural sel, untuk pemeliharaan sel dan disimpan dalam bentuk pati. Ø *Reaksi yang terjadi adalah: 2C3H5O3-P → P-C6H10O6-P ↓→ P C6H11O6-P → C6H11O6 ↓ P | Ø *Produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam oksaloasetat, malat, dan aspartat ( hasilnya berupa asam-asam yang berkarbon C4). Ø *Reaksinya berlangsung di mesofil daun, yang terlebih dahulu bereaksi dengan H2O membentuk HCO3dengan bantuan enzim karbonik anhidrase. Ø *Memiliki sel seludang di samping mesofil. Ø *Tiap molekul CO2 yang difiksasi memerlukan 2 ATP. Ø *Tanaman c4 juga mengalami siklus calvin seperti peda tanaman C3 dengan bantuan enzim Rubisko Ø Reaksi yang terjadi adalah: 6CO2 + 30 ATP + 12NADPH 12H+ + 24H2O ↓ C6H12O6 + 30ADP + 30Pi + NADPH+ | Ø *Memiliki daun yang cukup tebal sehingga laju transpirasinya rendah. Ø *Stomatanya membuka pada malam hari. Ø *Pati diuraikan melalui proses glikolisis dan membentuk PEP. Ø *CO2 yang masuk setelah bereaksi dengan air seperti pada tanaman C4difiksasi oleh PEP dan diubah menjadi malat. Ø *Pada siang hari malat berdifusi secara pasif keluar dari vakuola dan mengalami dekarboksilasi. Ø *Melakukan proses yang sama dengan tanaman C3 pada siang hari yaitu daur Calvin. Ø *Melakukan proses yang sama dengan tanaman C4 pada malam hari yaitu daur Hatch – Slack. |
Perbedaan yang mendasar antara tanamantipe C3, C4 dan CAM adalah pada reaksi yang terjadi di dalamnya. Yang dimana pada tanaman yang bertipe C3 produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam 3-fosdogliserat atau pada PGA. Terdiri atas sekumpulan reaksi kimia yang berlangsung di dalam stroma kloroplas yang tidak membuutuhkan energi dari cahaya matahari secara langsung. Sumber energi yang diperlukan berasal dari fase terang fotosintesis. Sekumpulan reaksi tersebut terjadi secara simultan dan berkelanjutan. Memerlukan energi sebanyak 3 ATP. PGAL yang di hasilkan dapat di gunalkan dalam peristiwa yaitu sebagai bahan membangun komponen struktural sel, untuk pemeliharaan sel dan disimpan dalam bentuk pati.
Pada tanaman tipe C4 yang menjadi cirinya adalah produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam Oksaloasetat, malat, dan aspartat (hasil berupa asam-asam yang berkarbon C4). Reaksinya berlangsung di mesofil daun, yang terlebih dahulu bereaksi dengan H2O membentuk HCO3 dengan bantuan enzim karbonik anhidrase. Memiliki sel seludang disamping mesofi. Tiap molekul CO2 yang difiksasi memerlukan 2 ATP. Tanaman C4 juga mengalami siklus calvin seperti pada tanaman C3 dengan bantuan enzim rubisko.
Sedangkan pada tanaman tipe CAM yang menjadi ciri mendasarnya adalah memiliki daun yang cukupp tebal sehingga laju transpirasinya rendah. Stomatanya membuka pada malam hari. Pati diuraikan melalui proses glikolisis dan membentuk PEP. CO2 yang masuk setelah bereaksi dengan seperti pada tanaman C4 difiksasi oleh PEP dan diubah menjadi malat. Pada siang hari malat berdifusi secara pasif keluar dari vakuola dan mengalami dekarboksilasi. Melakukan proses yang sama dengan tanaman C4 pada malam hari yaitu daur Hatch dan Slack.
Perbedaan antara C3, C4 dan CAM
tanaman c3 biasanya adalah tanaman yang umumnya berada di wilayah dingin, bisa berfotosintesis lebih baik dari tanaman c4 di bawah 25 derajat celcius. Pada tanaman c3, fiksasi CO2 terjadi secara langsung oleh siklus Calvin. Contohnya adalah gandum, beras.
tanaman c4 hampir sama semua cara kerjanya dengan tanaman c3, tetapi tanaman c4 perlu membentuk molekul c4 dahulu sebelum bisa memfiksasi CO2. Contoh : jagung, tebu.
CAM (Crassulacean-Acid-Metabolism) dilakukan oleh tanaman sukulen, biasanya hidup di tempat yang kering. Bedanya dengan tanaman c4 mereka membuka stomata mereka pada malam hari. Contoh : paku-pakuan, kaktus, teratai, dsb.
tanaman c4 hampir sama semua cara kerjanya dengan tanaman c3, tetapi tanaman c4 perlu membentuk molekul c4 dahulu sebelum bisa memfiksasi CO2. Contoh : jagung, tebu.
CAM (Crassulacean-Acid-Metabolism) dilakukan oleh tanaman sukulen, biasanya hidup di tempat yang kering. Bedanya dengan tanaman c4 mereka membuka stomata mereka pada malam hari. Contoh : paku-pakuan, kaktus, teratai, dsb.
