Tumbuhan C3, C4, dan CAM

Tumbuhan C3 Enzim Rubisco yang menyatukan CO2

dengan RuBP 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 atmosfer ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar.

Contoh tumbuhan C3 antara lain: kapas, kayu manis, padi, gandum, kedele, kacang tanah, kentang, dll

Oksigen= fotorespirasi, pada C3

CO2 RuBP O2

C3 cycle

glycolate

glycine

glycerate

1 molekul PGATriose-P

Tumbuhan C4 (Jalur Hatch-Slack)

Senyawa yang terbentuk pertama kali setelah berikatan dengan CO2 adalah senyawa berkarbon empat (oksaloasetat) melibatkan PEPCo.

Tempat terjadinya fotosintesis terjadi di dua tempat yaitu sel mesofil (siklus C4) dan sel seludang pembuluh (siklus C3).

Tumbuhan C4 → kemampuan melaksanakan fotosintesis lebih tinggi dan lebih tahan terhadap kekeringan.

Tidak terdapat titik saturasi/kejenuhan terhadap intensitas cahaya tinggi….

Intensitas cahaya (Tipe C3)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 2000 4000 6000 8000

Light Intencity (fc)

Net

Asi

mil

atio

n R

ate

(mg

/cm

2/d

ay)

Intensitas cahaya (Tipe C4)

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5000 10000 15000

Light Intencity (fc)

Net

Asi

mil

atio

n R

ate

(mg

/cm

2/d

ay)

• Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasi

– dengan cara menggabungkan CO2 ke dalam senyawa empat karbon (oxaloasetate) di sel mesofil

• Senyawa empat karbon tersebut– Dieksport ke sel berkas pembuluh, dimana CO2

dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin

Tumbuhan C4 (sebagian besar monokotil), 300an jenis dikotil. Contoh Tumbuhan: jagung, sorgum, amarantus, tebu, rumput teki.

Anatomi daun C4 dan jalur C4

CO2

Mesophyll cell

Bundle-sheathcell

Vein(vascular tissue)

Photosyntheticcells of C4 plantleaf

Stoma

Mesophyllcell

C4 leaf anatomy

PEP carboxylase

Oxaloacetate (4 C) PEP (3 C)

Malate (4 C)

ADP

ATP

Bundle-Sheathcell CO2

Pyruate (3 C)

CALVINCYCLE

Sugar

Vasculartissue

CO2

Perbedaan Tumbuhan C3 dan C4

Perbedaan tumbuhan C3 dan C4 adalah cara kedua tumbuhan memfiksasi CO2.

Pada tumbuhan C3,CO2 hanya difiksasi Ribulose Biphosphate (RuBP) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase (Rubisco). Rubisco hanya bekerja apabila CO2 jumlahnya berlimpah.

Tetapi pada sintesis C4, enzim PEP karboksilase (PEPco) memfiksasi CO2 pada akseptor karbon lain yaitu PEP. PEP memiliki daya ikat yang lebih tinggi terhadap CO2 daripada RuBp. Sistem perangkap C4 dapat bekerja pada konsentrasi CO2 yang jauh lebih rendah.

Tumbuhan CAM

• Tanaman CAM (Crassulacean acid metabolism) – Membuka stomatanya pada malam hari,

menggabungkan CO2 ke dalam asam organik

• Selama siang hari, stomata tertutup

– CO2 dilepaskan dari asam organik untuk digunakan dalam siklus Calvin

Contoh tanaman: Nanas, kaktus, lili, famili Euphorbiaceae

Jalur CAM mirip dengan jalur C4

Spatial separation of steps. In C4 plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in differenttypes of cells.

(a) Temporal separation of steps. In CAM plants, carbon fixation and the Calvin cycle occur in the same cellsat different times.

(b)

PineappleSugarcane

Bundle-sheath cell

Mesophyll Cell

Organic acid

CALVINCYCLE

Sugar

CO2 CO2

Organic acid

CALVINCYCLE

Sugar

C4 CAM

CO2 incorporatedinto four-carbonorganic acids(carbon fixation)

Night

Day

1

2 Organic acidsrelease CO2 toCalvin cycle