BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Fotosintesis merupakan cara atau proses tumbuhan dalam
menghasilkan energi yang digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangannya.
Setiap tumbuhan memiliki daur fotosintesis yang berbeda-beda, sehingga
dibedakan menjadi 3 jenis tumbuhan dan daur fotosintesisnya. Jenis tumbuhan
yang dibedakan yaitu tumbuhan C3, C4, dan CAM.
Tumbuhan Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan
kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Namun tanaman C3 lebih adaptif pada
kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian,
seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman
dari kelompok C3.
Tumbuhan C4 jenis tumbuhan yang hidup di daerah panas seperti
jagung, tebu, rumput-rumputan. Tumbuhan memiliki kebiasaan saat siang hari
mereka tidak membuka stomatanya secara penuh untuk mengurangi kehilangan air
melalui evaporasi/transpirasi.
Dari pemaparan diatas, maka makalah ini akan membahas
mengenai tumbuhan C4, perbedaan tumbuhan C4 dengan C3 dan CAM serta
daur fotosintesis tumbuhan C4.
B. Tujuan
Tujuan dari makalah ini antara lain :
1. Mengetahui apa itu tumbuhan C4.
2. Mengetahui ciri- ciri tumbuhan C4
beserta contohnya.
3. Mengetahui perbedaan tumbuhan C4 dengan
tumbuhan lain ( C3 dan CAM).
4. Mengetahui proses fotosintesis pada
tumbuhan C4.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Pengertian Tumbuhan C4
Tumbuhan C4 adalah tumbuhan tropis yang melibatkan
dua enzim di dalam pengolahan CO2 menjadi glukosa yaitu Enzim
phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari
udara dan kemudian akan menjadi oksaloasetat yang akan diubah menjadi malat.
(Salisbury, 1998)
Tanaman C4 adalah tanaman yang menghasilkan asam 4 karbon
sebagai produk utama penambahan CO2. Tumbuhan C4 memfiksasi
karbon dengan membentuk senyawa berkarbon empat sebagai
produknya. Tergolong tumbuhan C4 yang penting dalam pertanian adalah
tebu, jagung, dan famili rumput. Dalam tumbuhan C4 terdapat dua
jenis sel fotosintetik : sel seludang-berkas pembuluh dan sel
mesofil. Sel seludang berkas pembuluh tersusun menjadi kemasan yang
padat di sekitar berkas pembuluh. Di antara seludang-berkas pembuluh dan
epidermis daun terdapat sel mesofil. ( Salisbury, 1998)
Tanaman C4 adalah kelompok tumbuhan yang melakukan persiapan
reaksi gelap fotosintesis melalui jalur 4 karbon / 4C (jalur hatch- slack)
sebelum memasuki siklus calvin, untuk meminimalkan keperluan fotorespirasi (
Budiarti, 2000).
Tanaman C4 adalah tanaman dengan hasil pertama dalam fotosintesis
di mesofil berupa suatu molekul dengan 4 atom C(Gardner, 1991).
C4 fiksasi karbon merupakan salah satu dari mekanisme biokimia
bersama dengan C3 dan CAM fotosintesis, berfungsi untuk memperbaiki
karbondioksida di lahan tanaman.
B. Ciri- Ciri Tumbuhan C4
Tanaman yang melakukan fotosintesis C4 memiliki susunan khusus
di jaringan daunnya. Susunan khusus ini disebut anatomi Kranz. Sel-sel lapisan
buntalan diposisikan dalam bentuk lingkaran mengelilingi buntalan pembuluh
(terdiri dari tabung-tabung xilem dan floem). Sel mesofil menyusun bagian
interior daun lainnya. Ruang udaranya sangat kecil (Gambar 1.1). Tanaman di
daerah tropis dan gurun dengan tingkat fotosintesis sangat tinggi adalah
tanaman C4; diantaranya rumput kepiting, tebu, millet dan sorgum. Menariknya,
jagung, sebuah tanaman iklim sedang, juga melakukan fotosintesis C4.
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga
kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tanaman
adalah mahluk hidup yang mendapat makanannya sendiri dengan fotosintesis.
Tanaman C3 dan C4 dibedakan oleh cara mereka mengikat CO2 dari
atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses assimilasi. Pada tanaman
C3, enzim yang menyatukan CO2 adalah RuBP dalam proses awal
assimilasi, yang juga dapat mengikat O2pada saat yang
bersamaan untuk proses fotorespirasi . Jika konsentrasi CO2 di
atmosfir ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan
lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan
assimilasi akan bertambah besar.
Tabel Perbedaan
Tumbuhan C4 dan Tumbuhan C3
Sifat pembeda
|
Tanaman C3
|
Tanaman C4
|
Suhu optimum
|
Tanaman C3 (Tanaman
Musim Dingin) mempunyai suhu optimum 55-75 0F.
Proses fotosintesis
berlangsung pada suhu 32-95 0F
|
Tanaman C4 (Tanaman
Musim Panas) mempunyai suhu optimum 75-95 0F.
Proses fotosintesis
berlangsung pada suhu 55-105 0F
|
Cara kedua tumbuhan
memfiksasi CO2
|
CO2 hanya
difiksasi RuBP oleh karboksilase RuBP hanya bekerja apabila CO2 jumlahnya
melimpah
|
Enzim karboksilase
PEP memfiksasi CO2 pada akseptor karbon lain yaitu PEP.
Karboksilase PEP memiliki daya ikat yang lebih tinggi terhadap CO2daripada
karboksilase RuBP. Oleh karena itu tingkat CO2 menjadi sangat
rendah pada tumbuhan C4
|
Adaptasi dalam
pengikatan CO2
|
Terdapat dalam
kawasan sejuk, lembab ke panas dan keadaan yang lembab
|
Terdapat dalam
kawasan yang panas, keadaan kering dan sedikit lembab
|
Fotorespirasi
|
Tinggi
|
Rendah
|
Enzim pada fiksasi
CO2
|
RuBP Carboxylase
|
PEP Carboxylase
|
Fotosintesis
maksimum
|
10 – 40 ppm
|
30 – 90 ppm
|
Perbedaan yang mendasar antara tanaman tipe C3, C4 dan CAM
adalah pada reaksi yang terjadi di dalamnya. Yang dimana pada tanaman yang
bertipe C3 produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2)
adalah asam 3-fosfogliserat atau PGA. Terdiri atas sekumpulan reaksi kimia yang
berlangsung di dalam stroma kloroplas yang tidak membutuhkan energi dari cahaya
mataharai secara langsung.
Sumber energi yang diperlukan berasal dari fase terang
fotosintesis. Sekumpulan reaksi tersebut terjadi secara simultan dan
berkelanjutan. Memerlukan energi sebanyak 3 ATP. PGAL yang dihasilkan dapat
digunakan dalam peristiwa yaitu sebagai bahan membangun komponen struktural
sel, untuk pemeliharaan sel dan disimpan dalam bentuk pati.
Pada tanaman tipe C4 yang menjadi cirinya adalah produk awal
reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam oksaloasetat,
malat, dan aspartat ( hasilnya berupa asam-asam yang berkarbon C4). Reaksinya
berlangsung di mesofil daun, yang terlebih dahulu bereaksi dengan H2O
membentuk HCO3 dengan bantuan enzim karbonik anhidrase.
Memiliki sel seludang di samping mesofil. Tiap molekul CO2 yang difiksasi
memerlukan 2 ATP. Tanaman c4 juga mengalami siklus calvin seperti peda tanaman
C3 dengan bantuan enzim Rubisko.
Sedangkan pada tanaman tipe CAM yang menjadi ciri mendasarnya
adalah memiliki daun yang cukup tebal sehingga laju transpirasinya rendah.
Stomatanya membuka pada malam hari. Pati diuraikan melalui proses glikolisis
dan membentuk PEP. CO2 yang masuk setelah bereaksi dengan air
seperti pada tanaman C4 difiksasi oleh PEP dan diubah menjadi
malat. Pada siang hari malat berdifusi secara pasif keluar dari vakuola dan
mengalami dekarboksilasi. Melakukan proses yang sama dengan tanaman C3 pada
siang hari yaitu daur Calvin. Melakukan proses yang sama dengan tanaman C4 pada
malam hari yaitu daur Hatch dan Slack.
C. Proses Fotosintesis pada Tumbuhan C4
Di akhir tahun 1960an, tiga ahli botani (Kortschak, Hatch dan
Slack) menemukan jalur fotosintesis baru, yang disebut C4 atau jalur
fotosintesis Hatch-Slack. Pada dasarnya inilah yang terjadi. Karbon dioksida
menyatu dengan sebuah senyawa yang disebut PEP (Phosfoenolpiruvat), membentuk
sebuah senyawa karbon-4, malat. Malat ditransfer ke sel-sel lapisan buntalan di
daun. Senyawa karbon-4 ini memberikan karbon dioksida, yang memasuki C3 atau
siklus Calvin di sel lapisan buntalan fotosintetik.
Pada tumbuhan C-4 terdapat pembagian tugas antara 2 jenis sel
fotosintetik, yakni :
1. Sel mesofil
2. Sel-sel bundle sheath/ sel
seludang-berkas pembuluh.
Sel seludang berkas
pembuluh disusun menjadi kemasan yang sangat padat disekitar berkas pembuluh.
Diantara seludang-berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil yang
tersusun agak longgar. Siklus calvin didahului oleh masuknya CO2 ke dalam senyawa
organic dalam mesofil.
Langkah pertama ialah penambahan CO2 pada fosfoenolpirufat (PEP)
untuk membentuk produk berkarbon empat yaitu oksaloasetat, Enzim PEP
karboksilase menambahkan CO2 pada PEP. Karbondioksida difiksasi dalam sel
mesofil oleh enzim PEP karboksilase. Senyawa berkarbon-empat-malat, dalam hal
ini menyalurkan atom CO2 kedalam sel seludang-berkas pembuluh, melalui
plasmodesmata. Dalam sel seludang –berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat
melepaskan CO2 yang diasimilasi ulang kedalam materi organic oleh robisco dan
siklus Calvin.
Dengan cara ini, fotosintesis C4 meminimumkan fotorespirasi dan
meningkatkan produksi gula. Adaptasi ini sangat bermanfaat dalam daerah panas
dengan cahaya matahari yang banyak, dan dilingkungan seperti inilah tumbuhan C4
sering muncul dan tumbuh subur.
Daya ikat yang tinggi terhadap CO2 pada tanaman C4, menyebabkan
perbandingan antara pemasukan CO2 dan konduktivitas stomata (kemampuan stomata
menyalurkan H2O persatuan waktu) optimum. Dengan kata lain, tanaman-tanaman C4
mempunyai efisiensi penggunaan air yang tinggi sehingga jumlah air yang
dikeluarkan untuk sejumlah CO2 yang dimasukkan jauh lebih sedikit pada tanaman
C4 dibandingkan dengan tanaman C3. Pada tanaman C3, daya ikat yang rendah
terhadap CO2 menyebabkan tanaman ini boros dalam penggunaan air.
Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzym pengikat CO2 pada
tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi
antara CO2 dan O2. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini adalah di sel-sel
mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang terletak di bawah
sel-sel epidermis daun). CO2 yang sudah terikat oleh PEP kemudian ditransfer ke
sel-sel “bundle sheath” (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) dimana
kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi.
Karena tingginya konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini,
maka O2 tidak mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga
fotorespirasi sangat kecil and G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang
tinggi terhadap CO2, sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m
mol m-2 s-1 sangat tinggi, laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit
dengan meningkatnya CO2
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil data atau
informasi yang telah diperoleh berdasarkan makalah ini, penulis dapat menarik
kesimpulan sebagai berikut :
- Adaptif di daerah panas dan kering.
- CO2 diikat oleh PEP yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan
- Tidak mengikat karbon dioksida secara
- Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung
- Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang
- Pengikatan CO2di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang
- Produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam oksaloasetat, malat, dan aspartat ( hasilnya berupa asam-asam yang berkarbon
- Reaksinya berlangsung di mesofil daun, yang terlebih dahulu bereaksi dengan H2O membentuk HCO3 dengan bantuan enzim karbonik
- Memiliki sel seludang di samping
- Tiap molekul CO2 yang difiksasi memerlukan 2
- Tanaman c4 juga mengalami siklus calvin seperti peda tanaman C3 dengan bantuan enzim Rubisko.
Daftar pustaka
- http://mentarib1ru.blogspot.com/2012/09/tumbuhan-c4.
- http://www.scribd.com/doc/172735887/MAKALAH-FISTUM-KELOMPOK-4-UNhas
- http://belajar-ilmu-pengetahuan-pendidikan.blogspot.com/2013/03/tumbuhan- atau-tanaman-c3-c4-dan-cam.html
- http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis
Tidak ada komentar:
Posting Komentar