Tumbuhan yaitu organisme autotrof yang bisa menghasilkan masakan sendiri melalui proses fotosintesis. Banyak faktor yang menghipnotis proses tersebut salah satunya yaitu faktor internal. Dalam dunia tumbuhan, dikenal tumbuhan C3, C4, dan CAM sesuai dengan prosedur fotosintesisnya. Perbedaan proses fotosintesis pada tumbuhan C3, C4 dan CAM terutama pada tempat reaksi dan waktu reaksi.
Pembahasan umum mengenai fotosintesis telah dijelaskan pada materi "Proses Fotosintesis dan Cara Praktis Menghafalkannya". Materi umum mengenai fotosintesis tersebut menekankan pada tumbuhan C3 alasannya yaitu lintasan reaksi dalam siklus Calvin melalui jalur C3 atau molekul berkarbon 3 berupa fosfogliserat. Dalam pembahasan kali ini akan dijelaskan mengenai ciri ciri dan perbedaan tumbuhan C3, C4 dan CAM beserta contohnya. Berikut yaitu ciri ciri tumbuhan C3, C4, dan CAM secara detail:
Tumbuhan/Tanaman C3 yaitu tumbuhan yang mendominasi sebagian besar di bumi (85%) dengan melaksanakan fotosintesis secara standar. Pada ketika siklus Calvin, senyawa pertama yang melaksanakan fiksasi CO2 yaitu fosfogliserat (molekul berkarbon 3) dengan proteksi enzim rubisco sehingga lintasan tersebut dinamakan C3. Tumbuhan ini tidak mempunyai pembiasaan fotosintesis untuk mengurangi laju fotorespirasi. Contoh tumbuhan C3 yaitu mangga, padi, gandum, kedelai, dll
Tumbuhan/Tanaman C4 adalah tumbuhan yang pada ketika melaksanakan proses fotosintesis memakai lintasan C4. Hal yang membedakan dari tumbuhan C4 yakni daun dari tumbuhan C4 berupa Anatomi Kranz. Anatomi daun tersebut mempunyai dua macam kloroplas (dimorfik) di dua tempat yakni sel mesofil dan seludang pembuluh (bundle-sheath).
 |
| Gambar 1. Anatomi daun C4 (Kranz Anatomy). |
Perbedaan kedua tempat tersebut menciptakan tumbuhan C4 terjadi dua proses reaksi. Senyawa pertama yang melaksanakan fiksasi CO2 adalah oksaloasetat (molekul berkarbon 4) dengan proteksi 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 sedangkan CO2 akan di fiksasi oleh PGA dengan proteksi enzim rubisco. Tumbuhan C4 jumlahnya sekitar 3% dari tumbuhan berpembuluh. Contoh tumbuhan C4 yaitu jagung, tebu, shorgum, dll.
Tumbuhan/Tanaman CAM adalah tumbuhan yang ketika melaksanakan fotosintesis memakai lintasan crassulacean acid metabolism (CAM) untuk meminimalkan laju fotorespirasi. Pemberian nama tersebut menurut pertama kali ditemukannya lintasan reaksi tersebut pada Famili Crassulaceae. Saat ini ada sekitar 20 famili tumbuhan CAM menyerupai 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 yaitu stomata membuka pada malam hari untuk menyerap CO2 sedangkan siang hari stomata menutup. Contoh tumbuhan CAM yaitu Anggrek, Nanas, dan Kaktus.
Persamaan antara tumbuhan C4 dan CAM yaitu keduanya mempunyai jalur metabolisme yang sama. Perbedaannya yaitu tumbuhan C4 berbeda secara struktural dalam hal lintasan metabolismenya, sedangkan tumbuhan CAM berbeda dalam hal waktu. Dalam gambar berikut menjelaskan perbedaan ketiga jenis tumbuhan tersebut.
Metabolisme tumbuhan CAM yakni pembentukan asam malat dilakukan pada malam hari sedangkan penguraiannya terjadi pada siang hari. Perilaku tumbuhan ini yaitu stomata membuka pada malam hari untuk menyerap CO2 sedangkan siang hari stomata menutup. Contoh tumbuhan CAM yaitu Anggrek, Nanas, dan Kaktus.
Persamaan antara tumbuhan C4 dan CAM yaitu keduanya mempunyai jalur metabolisme yang sama. Perbedaannya yaitu tumbuhan C4 berbeda secara struktural dalam hal lintasan metabolismenya, sedangkan tumbuhan CAM berbeda dalam hal waktu. Dalam gambar berikut menjelaskan perbedaan ketiga jenis tumbuhan tersebut.
 |
| Gambar 2. Perbedaan proses prosedur fotosintesis pada tumbuhan C3, C4 dan CAM. |
Untuk mempermudah pemahaman, berikut yaitu perbedaan tumbuhan C3, C4 dan CAM dalam bentuk tabel:
No | Ciri Pembeda | Tumbuhan C3 | Tumbuhan C4 | Tumbuhan CAM |
1 | Anatomi daun | - Sel fotosintesis tidak mempunyai 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, pengecap buaya |
4 | Penggolongan | Disebut C3 alasannya yaitu menghasilkan senyawa pertama berupa berkarbon tiga | Disebut C4 alasannya yaitu 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 ketika 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 ketika 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 melaksanakan 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 menyesuaikan diri ketika CO2 tinggi, habitat lahan basah | Mudah pembiasaan di kawasan kering dan banyak sinar matahari | Mudah pembiasaan di lingkungan yang sangat kering. |
20 | Adaptasi dalam keadaan kekeringan hebat | Mati | Mati | Dapat tumbuh walaupun lambat |
21 | Temperatur optimum ketika fotosintesis | 15 – 25°C | 30 – 40°C | 35°C |
22 | Efek temperatur (30-40°C) pada penangkapan CO2 | Menghambat | Memacu | Memacu |
23 | Produksi materi kering per tahun | 20 – 25 ton | 35 – 40 ton | Rendah dan sangat beragam |
Penelusuran terkait:
manfaat mempelajari tumbuhan c3 dan c4
tanaman c3 c4 dan cam pdf
laporan perbedaan tumbuhan c3 dan c4
