NS perbedaan utama antara fotosintesis C3 C4 dan CAM adalah bahwa Fotosintesis C3 menghasilkan senyawa tiga karbon melalui siklus Calvin, dan fotosintesis C4 menghasilkan senyawa menengah empat karbon, yang dipecah menjadi senyawa tiga karbon untuk siklus Calvin, sedangkan fotosintesis CAM mengumpulkan sinar matahari pada siang hari dan memperbaiki karbon dioksida pada malam. Selanjutnya, sebagian besar tanaman menjalani fotosintesis C3, sedangkan fotosintesis C4 terjadi di sekitar 3% tanaman vaskular, termasuk rumput kepiting, tebu, jagung, dll. Sementara itu, fotosintesis CAM terjadi pada tanaman yang beradaptasi dengan lingkungan kering, termasuk kaktus dan nanas.

Fotosintesis C3, C4, dan CAM adalah tiga jenis jalur fotosintesis dengan mode siklus Calvin yang berbeda. Mereka memiliki mekanisme yang berbeda untuk memerangi fotorespirasi. Tanaman C3 tidak memiliki fitur khusus untuk memerangi fotorespirasi, sedangkan tanaman C4 meminimalkan fotorespirasi dengan melakukan fiksasi karbon dioksida dan siklus Calvin dalam sel yang terpisah. Tanaman CAM, di sisi lain, meminimalkan fotorespirasi dengan melakukan fiksasi karbon dioksida dan siklus Calvin pada waktu yang terpisah.

Fotosintesis CAM, Siklus Calvin, Fotosintesis C3, Fotosintesis C4, Fotorespirasi

Apa itu Fotosintesis?

Fotosintesis adalah proses seluler pada tumbuhan hijau yang bertanggung jawab untuk memperbaiki energi cahaya dari sinar matahari untuk mensintesis karbohidrat sederhana dengan menggunakan karbon dioksida atmosfer dan air. Ini adalah proses yang terjadi di kloroplas.

Gambar 1: Fotosintesis

Selanjutnya, fotosintesis berlangsung melalui dua langkah: reaksi terang dan reaksi gelap. Biasanya, dalam reaksi terang, klorofil menyerap energi dari sinar matahari dan mensintesis dua jenis molekul kaya energi: ATP dan koenzim, NADPH2. Sebaliknya, dalam reaksi gelap, kedua molekul kaya energi ini digunakan untuk sintesis karbohidrat dengan mengikat karbon dioksida. Selain itu, ada tiga jenis reaksi gelap yang terjadi pada tanaman tergantung pada kondisi lingkungan. Mereka adalah fotosintesis C3, C4, dan CAM.

Apa itu Fotosintesis C3?

Fotosintesis C3 adalah jenis fotosintesis utama yang terjadi di setiap tanaman fotosintesis. Umumnya, ia mengalami mekanisme standar siklus Calvin, mengikuti reaksi terang. Oleh karena itu, langkah pertama dari siklus Calvin adalah fiksasi karbon dioksida dalam fotosintesis C3. Di sini, karbon dioksida difiksasi menjadi ribulosa 1, 5-bifosfat, membentuk senyawa enam karbon yang tidak stabil, yang kemudian dihidrolisis menjadi senyawa tiga karbon, 3-fosfogliserat. Di sini, produk stabil pertama fotosintesis C3 adalah senyawa tiga karbon, maka namanya.

Gambar 2: Fotosintesis C3 – Siklus Calvin Reguler

Enzim RuBisCO di permukaan stroma membran tilakoid di kloroplas mengkatalisis reaksi di atas. Karena ketidaksempurnaan katalitik RuBisCO, ia bereaksi tinggi dengan oksigen molekuler dalam proses yang disebut fotorespirasi. Selanjutnya, fiksasi karbon dioksida menghasilkan dua molekul 3-fosfogliserat. Selama langkah kedua, satu molekul 3-fosfogliserat mengalami reduksi untuk membentuk tiga jenis heksosa fosfat: fruktosa 6-fosfat, glukosa 6-fosfat, dan glukosa 1-fosfat. Juga, sisa 3-fosfogliserat didaur ulang, membentuk ribulosa 1, 5-bifosfat.

Apa itu Fotosintesis C4?

Fotosintesis C4 adalah bentuk lain dari fotosintesis terutama terjadi pada tanaman tropis. Biasanya, pori-pori stomata pertukaran gas tetap tertutup hampir sepanjang hari di tanaman ini untuk mengurangi hilangnya kelembaban yang berlebihan dalam kondisi kering dan panas. Oleh karena itu, konsentrasi karbon dioksida di dalam daun tanaman tidak cukup untuk perkembangan siklus C3, yang pada gilirannya meningkatkan fotorespirasi, mengurangi efisiensi fotosintesis. Dengan demikian, untuk meningkatkan efisiensi selama kondisi kering dan panas, tanaman tersebut melakukan fotosintesis C4.

Gambar 3: Fotosintesis C4 – Reaksi Gelap

Selanjutnya, anatomi Kranz menggambarkan struktur daun tumbuhan C4. Pada dasarnya, dua jenis sel hadir dalam daun tanaman C4. Mereka adalah sel mesofil dan sel selubung bundel. Bundel sel selubung mengelilingi jaringan pembuluh darah. Dalam sel mesofil, fosfoenolpiruvat bereaksi dengan karbon dioksida, membentuk oksaloasetat, yang merupakan senyawa empat karbon. Di sini, fosfoenolpiruvat karboksilase adalah enzim yang mengkatalisis fiksasi karbon dioksida. Namun, tidak sensitif terhadap oksigen; karenanya, fotorespirasi diminimalkan sehubungan dengan fiksasi karbon dioksida oleh rubisco. Setelah itu, oksaloasetat direduksi menjadi malat, yang kemudian ditransfer ke sel selubung bundel. Dalam sel selubung bundel, malat mengalami dekarboksilasi dengan menghilangkan karbon dioksida, masuk ke dalam siklus C3.

Apa itu Fotosintesis CAM

Fotosintesis CAM adalah bentuk ketiga fotosintesis yang terjadi pada tanaman di bawah kondisi semi-kering. Biasanya, air adalah salah satu dari dua faktor yang diperlukan untuk fotosintesis sedangkan yang kedua adalah karbon dioksida. Namun, kehilangan air tanaman ini tinggi. Oleh karena itu, mereka sangat menyimpan air di dalam tanaman dan menjadi kental. Juga, mereka memiliki lapisan lilin untuk mengurangi penguapan. Pada umumnya sukulen seperti kaktus, sedum, giok, anggrek, dan agave merupakan tanaman semi-kering.

Gambar 4: Fotosintesis CAM -Reaksi Gelap

Selain itu, tanaman ini menutup stomatanya pada siang hari. Sebaliknya, mereka buka di malam hari dan mengambil karbon dioksida di malam hari. Kemudian, karbon dioksida ini difiksasi menjadi fosfoenolpiruvat, membentuk oksaloasetat melalui fotosintesis C4. Selanjutnya, oksaloasetat ini diubah menjadi malat dan disimpan sampai siang hari kembali. Setelah itu, malat bergerak ke dalam sel mesofil untuk menjalani siklus Calvin yang teratur.

Persamaan Antara Fotosintesis C3 C4 dan CAM

Perbedaan Antara Fotosintesis C3 C4 dan CAM

Definisi

Fotosintesis C3 mengacu pada jenis fotosintesis utama yang menghasilkan senyawa tiga karbon melalui siklus Calvin sedangkan fotosintesis C4 mengacu pada jenis fotosintesis yang menghasilkan senyawa empat karbon menengah, yang dipecah menjadi senyawa tiga karbon untuk siklus Calvin. Sebaliknya, fotosintesis CAM mengacu pada jenis fotosintesis lain, yang mengumpulkan sinar matahari di siang hari dan memperbaiki karbon dioksida di malam hari.

Kejadian

Mayoritas tanaman menjalani fotosintesis C3; Fotosintesis C4 terjadi di sekitar 3% tanaman vaskular termasuk rumput kepiting, tebu, jagung, dll. Sementara fotosintesis CAM terjadi pada tanaman yang beradaptasi dengan lingkungan kering termasuk kaktus dan nanas.

Sel yang terlibat

Fotosintesis C3 hanya terjadi pada sel mesofil, dan fotosintesis C4 terjadi pada sel mesofil dan sel selubung bundel sedangkan fotosintesis CAM terjadi pada mesofil.

Produk Stabil Pertama

3-Fosfogliserat (3-PGA) merupakan senyawa stabil pertama yang dihasilkan pada fotosintesis C3, oksaloasetat (OAA) merupakan senyawa stabil pertama yang dihasilkan pada fotosintesis C4 sedangkan tanaman CAM menghasilkan 3-fosfogliserat (3-PGA) pada siang hari dan oksaloasetat (OAA)) malam hari.

Persyaratan untuk Reaksi Gelap

Suhu Optimal

Suhu optimum untuk fotosintesis C3 adalah 15-25 °C, dan suhu optimum untuk fotosintesis C4 adalah 30-40 °C sedangkan suhu optimum untuk fotosintesis CAM adalah > 40 °C.

Pembukaan Stomata Pada Siang Hari

Stomata tetap terbuka pada siang hari dalam fotosintesis C3 dan C4 sementara stomata tetap tertutup pada malam hari.

Enzim Karboksilasi

RuBP karboksilase adalah enzim karboksilasi dalam fotosintesis C3, PEP karboksilase adalah enzim di mesofil, dan RuBP karboksilase adalah enzim dalam sel selubung bundel dalam fotosintesis C4 sedangkan PEP karboksilase adalah enzim yang aktif dalam gelap dan RuBP karboksilase adalah enzim yang aktif dalam siang hari dalam fotosintesis CAM.

Akseptor Karbon Dioksida Awal

Ribulosa-1, 5-bifosfat (RuBP) adalah akseptor karbon dioksida awal dalam fotosintesis C3, fosfoenolpiruvat (PEP) adalah akseptor karbon dioksida awal dalam fotosintesis C4 dan fotosintesis CAM.

Anatomi Daun

Anatomi daun khas dalam fotosintesis C3; Anatomi Kranz hadir dalam fotosintesis C4 sedangkan anatomi daun xeromorfik dalam fotosintesis CAM.

Fotorespirasi

Kesimpulan

Fotosintesis C3 adalah bentuk utama fotosintesis yang menghasilkan senyawa tiga karbon dalam siklus Calvin. Umumnya, itu terjadi di semua tanaman fotosintesis. Namun, fotorespirasi terjadi pada tanaman C3 pada tingkat yang lebih tinggi. Sebaliknya, fotosintesis C4 adalah jenis fotosintesis yang terjadi pada tanaman tropis. Juga, menghasilkan senyawa empat karbon menengah, yang terbagi menjadi senyawa tiga karbon untuk siklus Calvin. Ini meminimalkan fotorespirasi karena melakukan fiksasi karbon dan siklus Calvin dalam sel terpisah. Di sisi lain, fotosintesis CAM adalah jenis fotosintesis lain, yang terjadi dalam kondisi semi-kering. Di sini, fiksasi karbon dioksida terjadi pada malam hari. Selain itu, meminimalkan fotorespirasi dengan melakukan fiksasi karbon dioksida dan siklus Calvin dalam waktu terpisah. Oleh karena itu, perbedaan utama antara fotosintesis C3, C4, dan CAM adalah perbedaan dalam fiksasi karbon, kejadian, dan metode untuk meminimalkan fotorespirasi.

Referensi:

1. Cornell, Brent. “Tanaman C3, C4 Dan CAM.” BioNinja, Tersedia Di Sini.

Gambar Courtesy:

1. "Ikhtisar fotosintesis sederhana" Oleh Daniel Mayer (mav) - Karya sendiri (CC BY-SA 4.0) melalui Commons Wikimedia 2. "Calvin-cycle4" Oleh Mike Jones - Karya sendiri (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia 3 "HatchSlackpathway2" Oleh HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5) melalui Commons Wikimedia 4. "CAM" Oleh Pengunggah asli adalah Crenim di Wikipedia bahasa Inggris. (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia