Fotosintesis Tumbuhan C3 C4 CAM

Tumbuhan C3, C4, CAM

Tumbuhan C₃ pada sebagian besar tumbuhan, fiksasi awal karbon terjadi melalui rubisko, enzim siklus Calvin yang menambahkan CO₂ ke ribulosa bifosfat. Dalam hal ini dikenal tumbuhan C₃ (C₃ plant) karena merupakan produk organic pertama dari fiksasi karbon yang merupakan senyawa berkarbon-tiga, 3- fosfogliserat. Contoh tumbuhan C₃ yaitu padi, gandum dan kedelai yang penting dalam pertanian. Pada siang hari, tumbuhan C₃ menghasilkan lebih sedikit gula karena penurunan CO₂ dalam daun menghambat siklus Calvin. Selain itu, rubisko dapat mengikat O₂ sebagai ganti CO_2. Ketika CO₂ semakin jarang terdapat dalam rongga-rongga udara daun, rubisko menambahkan O₂ ke siklus Calvin, bukan CO_2. Produk terurai, dan senyawa berkarbon dua menghasilkan kroplas. Peroksisom dan mitokondria menyusun ulang dan menguraikan senyawa ini, melepaskan CO_2. Proses ini disebut fotorespirasi (photorespiration), karena terjadi saat ada cahaya (foto) dan mengomsumsi O₂ sambil menghasilkan CO₂ (respirasi).

Tumbuhan C₄ (C₄ plant) dinamakan demikian karena memulai siklus Calvin dengan mode alternative fiksasi karbon yang membentuk senyawa berkarbon empat sebagai produk pertamanya. Beberapa ribu spesies dalam setidaknya 19 famili tumbuhan menggunakan jalur C_4. Beberapa tumbuhan C₄ yang penting bagi pertanian adalah tebu dan jagung, anggota famili rumput-rumputan. Pada tumbuhan C₄, ada dua tipe sel fotosintetik yang berbeda: sel seludang berkas-pembuluh dan sel mesofil. Sel seludang berkas-pembuluh (bundle-sheath cell) tersusun menjadi seludang-seludang yang dikemas rapat di sekitar urat daun. Di antara seludang berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil (mesophyll cell)  yang tersusun lebih longgar. Siklus tersebut didahului oleh penggabungan CO₂ kedalam senyawa organik di dalam sel mesofil, langkah-langkah bisa dilihat di gambar diatas:

1.            Langkah pertama ini dilakukan oleh sejenis enzim yang hanya terdapat dalam sel mesofil, disebut PEP karboksilase. Enzim ini menambahkan CO₂ ke fosfoenolpiruvat (PEP), membentuk produk berkarbon empat, oksaloasetat.

2.            Setelah memfiksasi karbon dari CO₂, sel mesofil mengekspor produk berkarbon empat yang dihasilkan (malat) ke sel seludang berkas pembuluh melalui plasmodesma.

3.            Dalam sel seludang berkas-pembuluh, senyawa berkarbon empat ini melepaskan CO₂, yang diasimilasi kembali ke dalam materi organik oleh rubisko dan siklus Calvin. Reaksi yang sama meregenerasi piruvat, yang ditranspor ke sel mesofil.

Tumbuhan CAM

Adaptasi fotosintetik kedua terhadap kondisi kering telah berevolusi pada banyak tumbuhan sukulen (penyimpanan air), berbagai macam kaktus, nanas, dan anggota beberapa famili tumbuhan lain. Tumbuhan-tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari, berlawanan dengan tumbuhan lain. Stomata yang tertutup pada siang hari membantu tumbuhan gurun mempertahankan air, namun juga mencengah CO₂ memasuki daun. Pada malam hari ketika stomatanya terbuka, tumbuhan ini mengambil CO₂ dan menggabungkannya ke dalam berbagai asam organik. Mode fiksasi karbon ini disebut metabolism asam krasulasea (crassulacean acid metabolism), atau CAM. CAM plant menyimpan asam organik yang dibuatnya pada malam hari dalam vakuolanya sampai pagi hari, ketika stomata menutup. 

Sumber : Campbell, et al. 2008. Biologi Jilid 1 Edisi Kedelapan. Erlangga. Jakarta.