fotosintesis C3 C4 dan CAM

Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar yaitu C3,
C4, dan CAM (Crassulacean Acid Metabolism).
Fotosintesi pada Tumbuhan C3
Sekitar 80% tumbuhan menggunakan cara sintesis C3 untuk membentuk glukosa,
misalnya tumbuhan Leguminoseae, gandum, dan padi. Sintesis C3 dimulai dengan memfiksasi
CO2 ke dalam gula berkarbon lima yaitu RuBp. RuBp bersifat tidak stabil sehingga akan segera
terpisah menjadi dua molekul PGA (PGA = asam fosfogliserat). Enzim yang berperan adalah
RuBp-Karboksilase yang disebut juga enzim rubisko. Rubisko berfungsi pada setiap organisme
yang berfotosintesis, kecuali pada beberapa bakteri fotosintesis. Rubisko tersebut menjadi
penting bukan hanya karena reaksi yang dikatalisnya itu penting, akan tetapi karena sejauh ini
juga merupakan protein yang terbanyak dibumi.
RuBp + CO2
2 PGA
Enzim rubisko
Molekul PGA merupakan molekul tidak berenergi tinggi berkarbon tiga yang pertama kali
terbentuk sehingga cara tersebut dinamakan sintesis C3.
Fotosintesis pada Tumbuhan C4
Tumbuhan yang tergolong, antara lain tebu, jagung, sorgum, dan berbagai jenis rumput
pakan ternak. Pada kelompok tumbuhan ini, senyawa pertama yang terbentuk adalah molekul
berkarbon empat, yaitu asam oksaloasetat (AOA). Sintesis C4 dimulai dengan memfiksasi CO2
ke dalam gula berkarbon tiga, yaitu phosphoenol piruvat (PEP) dengan perantaraan enzim PEPkarboksilase.
Asam oksaloasetat yang terbentuk segera diubah menjadi asam malat atau asam aspartat
yang bertujuan agar CO2 yang terikat oleh enzim dapat dipindahkan ke dalam siklus Calvin.
Asam malat atau asam aspartat akan berubah menjadi asam piruvat. Asam piruvat akan menjadi
PEP setelah difosforilasi oleh ATP.
Struktur daun C4 dikenal juga sebagai daun dengan anatomi Kranz yang memiliki sel
mesofil dan sel seludang berkas. Kedua sel ini diperlukan untuk menghasilkan sukrosa, amilum,
dan produk tumbuhan lainnya. Jalur fotosintesis pada tumbuhan C4 juga dikenal dengan jalur
Hatch-Slack.
Fotosintesis pada Tumbuhan CAM
Crassulacean Acid Metabolism (CAM) terjadi pada tumbuhan jenis sukulen yang
tergolong Crassulaceae seperti kaktus (Cactaceae), nanas (Bromeliaceae), bunga lili (Liliaceae),
dan beberapa jenis anggrek (Orchidaceae). Hanya sekitar 5% tumbuhan menggunakan cara
sintesis CAM. Pada kelompok tumbuhan ini, asam malat dan asam organik lainnya berkumpul
dlam daun pada malam hari dan akan hilang pada siang hari. Pada malam hari jika kondisi udara
kurang menguntungkan untuk transpirasi, stomata akan membuka sehingga CO2 dapat berdifusi
ke dalam daun. CO2 akan diikat oleh PEP-karboksilase membentuk asam oksaloasetat dan asam
malat. Asam malat yang terbentuk akan dipindahkan dari sitoplasma ke vakuola dlam jumlah
yang banyak untuk disimpan.
Pada siang hari, stomata akan menutup. Asam malat dan asam organik lainnya akan
mengalami dekarboksilasi menjadi asam piruvat dan CO2. Karbon dioksida dapat diikat oleh
RuBp yang memulai terjadinya siklus Calvin. Sintesis CAM membantu tumbuhan untuk
menghemat persediaan air dengan memisahkan waktu fiksasi CO2, reaksi terang, dan siklus
Calvin.
PerbedaanTanaman C3, C4 dan CAM
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar yaitu C3,
C4, dan CAM (Crassulacean Acid Metabolism). Perbedaan tersebut dapat dilihat pada table di
bawah ini.
C3
C4
CAM (Crassulacean Acid
Metabolism)
Lebih adaptif pada kondisi Adaptif di daerah panas dan Adaptif di daerah panas dan
kandungan
tinggi
CO2
atmosfer kering
kering
enzim yang menyatukan CO2 CO2 di ikat oleh PEP yang
Pada malam hari asam malat
dengan RuBP, juga dapat tidak dapat mengikat O tinggi, pada siang hari malat
2
mengikat O2 pada saat yang sehingga
tidak
terjadi rendah lintasan
bersamaan untuk proses kompetisi antara CO dan O
2
2
fotorespirasi
Karbon dioxida masuk ke Tidak
siklus calvin secara langsung.
mengikat
karbon Tidak
dioksida secara langsung
Disebut tumbuhan C3 karena Sel
seludang
mengikat
dioksida secara langsung
pembuluh Umumnya tumbuhan yang
senyawa awal yang terbentuk berkembang dengan baik dan beradaptasi
berkarbon 3 (fosfogliserat)
banyak
tinggi
besar
keadaan
dan nanas
tumbuhan Fotosintesis terjadi di dalam Reduksi
masuk
pada
mengandung kering seperti kaktus, anggrek
kloroplas
Sebagian
karbon
karbon
melalui
kedalam sel mesofil dan sel seludang lintasan C4 dan C3 dalam sel
kelompok tumbuhan C3
pembuluh
mesofil
tetapi
waktunya
berbeda
Apabila
akibat
stomata
stress
peningkatan
menutup Pengikatan CO2 di udara Pada
hari
terjadi
terjadi melalui lintasan C4 di sel lintasan C4 pada siang hari
fotorespirasi mesofil dan reduksi karbon terjadi suklus C3
pengikatan O2 oleh enzim melalui siklus Calvin (siklus
Rubisco
malam
C3) di dalam sel seludang
pembuluh