Fotosintesis Tumbuhan C3, C4, dan CAM

Tumbuhan C3, C4, dan CAM berbeda dalam proses fotosintesis yang terjadi pada sel-selnya. Fotosintesis merupakan proses penting bagi tumbuhan untuk menghasilkan karbohidrat yang diperlukan untuk membangun tubuh.

Fotosintesis memerlukan bahan berupa CO2 dan air, serta menggunakan energi sinar matahari untuk menghasilkan kerbohidrat. Proses fotosintesis terbagi menjadi dua tahapan yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Fotosintesis pada tumbuhan C3, C4, dan CAM memiliki bahan yang serupa hanya berbeda pada beberapa langkah-langkah yang terjadi. Perbedaan ini terdapat pada tahapan reaksi gelap dari fotosintesis tersebut, sedangkan reaksi terangnya memiliki proses yang serupa.

Contoh tumbuhan C3 adalah padi, C4 adalah jagung, CAM adalah nanas

Perbedaan utama fotosintesis tumbuhan C3, C4, dan CAM adalah sebagai berikut.

• Tumbuhan C3 menangkap CO2 dan menghasilkan molekul berkarbon 3 (molekul 3-fosfogliserat).
• Tumbuhan C4 menangkap CO2 dan menghasilkan molekul berkarbon 4 (oksaloasetat), dengan penangkapan CO2 di mesofil dan siklus calvin di sel seludang pembuluh.
• Tumbuhan CAM menghasilkan molekul berkarbon 4 (oksaloasetat), dengan penangkapan CO2 di malam hari dan siklus calvin di siang hari.

Penjelasan fotosintesis tumbuhan C3, C4, dan CAM adalah sebagai berikut.

Tumbuhan C3

Sebagian besar tumbuhan di bumi merupakan tipe C3, dengan contoh yang paling umum adalah padi, gandum, dan kedelai. Disebut tumbuhan C3 karena enzim rubisco akan menangkap CO2 dan menggabungkannya dengan ribulosa bifosfat menjadi 3-fosfogliserat yang merupakan molekul berkarbon 3. Molekul berkarbon 3 ini selanjutnya akan menjalani serangkaian proses siklus calvin dan melepaskan glukosa sebagai hasilnya.

Pada siang hari tumbuhan C3 akan menutup sebagian stomata untuk mengurangi penguapan. Akibatnya konsentrasi CO2 di dalam jaringan akan berkurang dan konsentrasi O2 hasil fotosintesis akan meningkat. Hal ini akan memicu terjadinya fotorespirasi yang kurang menguntungkan bagi tumbuhan. Fotorespirasi akan mengikat O2 untuk diolah untuk menghasilkan CO2 namun dengan menggunakan ATP yang justru membuang-buang energi tumbuhan. Tumbuhan C3 rentan mengalami fotorespirasi di siang hari yang panas.

Selengkapnya tentang fotorespirasi dapat dibaca pada Pengertian dan Fungsi Fotorespirasi.

Siklus calvin tumbuhan C3

Tumbuhan C4

Tumbuhan yang masuk kategori C4 dalam fotosintesisnya adalah jagung, tebu, dan keluarga rumput-rumputan lainnya. Disebut tumbuhan C4 karena enzim PEP karboksilase akan menangkap CO2 dan menggabungkannya dengan fosfoenolpiruvat menjadi oksaloasetat yang merupakan molekul berkarbon 4.

Penangkapan CO2 ini terjadi di mesofil daun, kemudian molekul berkarbon 4 tersebut akan diubah menjadi malat dan menuju sel seludang pembuluh untuk melepaskan CO2. Setelah dilepaskan, CO2 akan menjalani siklus calvin di sel seludang pembuluh tersebut dan menghasilkan karbohidrat.

Patut untuk diperhatikan bahwa reaksi gelap dalam tumbuhan C4 terjadi di 2 sel yang berbeda. Penangkapan CO2 terjadi di sel mesofil daun, sedangkan siklus calvin terjadi di sel seludang pembuluh. Hal ini akan menjadikan konsentrasi CO2 di seludang pembuluh selalu tinggi sehingga mencegah atau mengurangi terjadinya fotorespirasi yang kurang menguntungkan. Tumbuhan C4 umumnya hidup di tempat dengan kondisi cuaca yang panas dengan intensitas cahaya matahari yang tinggi.

Perbandingan fotosintesis tumbuhan C4 dan CAM

Tumbuhan CAM

Tumbuhan yang masuk kategori CAM adalah kelompok sukulen (menyimpan air) seperti lidah buaya, kaktus, dan nanas yang umumnya hidup di lingkungan kering. CAM adalah singkatan dari crassulacean acid metabolism, karena proses ini petama dijumpai pada keluarga Crassulaceae. Tumbuhan CAM akan menangkap CO2 dan digabungkan dengan molekul lain menghasilkan asam organik.

Stomata tumbuhan CAM akan terbuka di malam hari dan akan tertutup di siang hari. Ketika malam hari CO2 akan ditangkap untuk membentuk asam organik yang kemudian disimpan hingga pagi tiba. Ketika pagi dan stomata mulai menutup, CO2 akan dilepaskan untuk menjalani siklus calvin menghasilkan karbohidrat.

Tumbuhan C4 dan CAM memiliki kemiripan dimana CO2 yang masuk tidak langsung menjalani siklus calvin tetapi ditangkap untuk membentuk molekul lain terlebih dahulu. Namun pada tumbuhan C4 penangkapan CO2 dan siklus calvin terjadi di sel yang berbeda, sedangkan pada tumbuhan CAM penangkapan CO2 dan siklus calvin terjadi pada waktu yang berbeda.

5 Perbedaan fotosintesis tumbuhan C3, C4, dan CAM

• Setelah menangkap CO2, tumbuhan C3 menghasilkan molekul berkarbon 3, Tumbuhan C4 menghasilkan molekul berkarbon 4, dan tumbuhan CAM menghasilkan molekul berkarbon 4.
• Reaksi gelap pada tumbuhan C3 terjadi pada sel mesofil, pada tumbuhan C4 penangkapan CO2 terjadi di mesofil dan siklus calvin terjadi di sel seludang pembuluh, sedangkan pada tumbuhan CAM penangkapan CO2 terjadi di malam hari dan siklus calvin terjadi di siang hari.
• Untuk menghasilkan 1 molekul glukosa tumbuhan C3 membutuhkan 12 NADPH dan 18 ATP,  12 NADPH dan 30 ATP di tumbuhan C4, serta 12 NADPH dan 39 ATP di tumbuhan CAM.
• Suhu optimum untuk fotosintesis tumbuhan C3 adalah 15-25 derajat C, 30-40 derajat C pada tumbuhan C4, dan 40 derajat C lebih pada tumbuhan CAM.
• Penerima CO2 pertama kali pada tumbuhan C3 adalah ribulosa bifosfat, sedangkan pada C4 dan CAM adalah fosfoenolpiruvat.

Terakhir di edit 11/09/2019