Perbedaan Tanaman C3, Tanaman C4, dan Tanaman CAM

Jika membahas tentang fotosintesis, kita akan sering mendengar istilah tanaman C₃, tanaman  C₄, dan tanaman crassulacean acid metabolism (CAM). Istilah-istilah tersebut sebenarnya berhubungan dengan bagaimana tanaman melakukan fiksasi karbon.

 Tanaman  C₃

Tanaman  C₃ adalah tanaman yang menghasilkan senyawa dengan 3 atom karbon dari proses fiksasi karbon (CO₂).yaitu phosphoglycerate (PGA). Phosphoglycerate (PGA) dihasilkan dari reaksi ribulose1,5-bisphosphate (RuBP) dan karbondioksida (CO₂) yang dikatalisis oleh enzim ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase atau sering disebut dengan rubisco.

Namun sisi aktif dari rubisco yang mengkatalisis fiksasi karbon tersebut juga mempunyai kemampuan untuk mengikat oksigen (oksidasi) menghasilkan (CO₂) atau yang sering disebut dengan fotorespirasi (Pembahasan tentang Fotorespirasi). Fotorespirasi dan fiksasi karbon (CO₂) oleh rubisco saling berkompetisi sehingga fotorespirasi menurunkan efisiensi fotosintesis pada tanaman C_3.

Fiksasi Karbon pada Tanaman C3

 Tanaman C₄

Tanaman C₄ adalah tanaman yang menghasilkan senyawa dengan 4 atom karbon dari proses fiksasi karbon (CO₂) oxaloacetate. Pada tanaman C₄, Rangkaian proses fotosintesis terjadi di dua tempat, yaitu di sel mesofil daun dan di sel bundle-sheath. Fiksasi karbondioksida (CO₂) dari udara terjadi di sel mesofil daun sedangkan siklus calvin terjadi pada sel bundle-sheath.

Oxaloacetate dihasilkan dari reaksi antara phosphoenolpyruvate (PEP) dan karbondioksida (CO₂) yang dikatalisis oleh enzim PEP carboxylase. Berbeda dengan enzim rubisco pada tanaman C₃, enzim PEP carboxylase tidak mempunyai kemampuan mengikat oksigen (O₂) sehingga tidak terjadi fotorespirasi, selain itu PEP carboxylase juga mempunyai afinitas terhadap karbondioksida (CO₂) yang lebih tinggi dibandingkan dengan rubisco.

Oxaloacetate yang merupakan hasil dari fiksasi karbondioksida (CO₂) dari udara kemudian diubah menjadi malate yang kemudian diangkut ke sel bundle-sheath. Di dalam bundle-sheath, malate didekarboksilasi menghasilkan pyruvate dan melepaskan karbondioksida (CO₂) yang kemudian masuk dalam siklus calvin seperti pada tanaman C₃. Sedangkan pyruvate akan kembali ke sel mesofil daun dan diubah menjadi phosphoenolpyruvate (PEP) untuk mengikat karbondioksida (CO₂) lagi dari udara.

Fiksasi karbon pada tanaman C4

Tanaman CAM (crassulacean acid metabolism)

Tanaman CAM adalah tanaman yang dalam proses fotosintesisnya melakukan fiksasi karbon (CO₂) pada malam hari dan siklus calvin di siang hari. Dinamakan crassulacean acid metabolism (CAM) karena mekanisme tersebut pertama kali ditemukan pada famili Crassulaceae

Stomata yang merupakan jalan masuknya udara ke daun akan membuka pada malam hari sehingga memungkinkan karbondioksida (CO₂)  masuk ke dalam mesofil daun dan di fiksasi seperti yang terjadi pada tanaman C₄, yaitu karbondioksida (CO₂) berikatan dengan phosphoenolpyruvate (PEP) menghasilkan oxaloacetate yang kemudian diubah menjadi malate. Di siang hari, malate didekarboksilasi sehingga melepaskan karbondioksida (CO₂). Karbondioksida (CO₂) kemudian berikatan dengan rubisco dan masuk dalam siklus calvin seperti yang terjadi pada tanaman C₃. Pada tanaman CAM, stomata di siang hari menutup, menyebabkan oksigen (O₂) tidak memasuki sel namun konsentrasi Karbondioksida (CO₂) dalam sel tinggi karena adanya dekarboksilasi malate.

Perbedaan fotosintesis pada tanaman C₄ dan tanaman CAM adalah lokasi reaksi berlangsung. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Tanaman C₄ melakukan fiksasi karbondioksida (CO₂) dari udara terjadi di sel mesofil daun sedangkan siklus calvin terjadi di sel bundle-sheath namun tanaman CAM melakukan fiksasi karbondioksida (CO₂) dari udara dan silkus calvin di satu sel, yaitu sel mesofil daun.

Fiksasi Karbon pada Tanaman CAM

Modifikasi fotosintesis pada tanaman C₄ dan CAM merupakan bentuk dari adaptasi tanaman untuk menghindari terjadinya fotorespirasi yang mengakibatkan berkurangnya efisiensi fotosintesis khususnya dalam fiksasi karbon. Penurunan fiksasi karbon dari fotorespirasi yang terjadi pada tanaman C₃ cukup besar yaitu antara 25% hingga 50% tergantung pada kenaikan suhu lingkungan. Kenaikan suhu menyebabkan kenaikan laju fotorespirasi.

 Tanaman C₄  contohnya jagung, tebu dan sorgum mempunyai habitat yang hangat sedangkan Tanaman CAM merupakan tanaman yang habitatnya di lingkungan yang panas sehingga jika tanaman C₄  dan tanaman CAM tetap melakukan fiksasi karbon seperti tanaman C_3, keduanya akan kehilangan efisiensi fiksasi karbon yang besar oleh karena itu tanaman C₄  dan CAM melakukan modifikasi dalam fiksasi karbon dengan mekanisne yang telah dijelaskan diatas.