FISIOLOGI TANAMAN FOTOSINTESIS TANAMAN C4
Dosen Pengampu :
Ir.Sarjiyah, MS
Penyusun :
Ganang Gaga Prakoso (20130210068) Joni Prasetyo (20130210069)
Amira Daneswari (20130210075) Winda Oky Swasanti (20130210073 Ferina Anindya L (20130210076)
FAKULTAS PERTANIAN PRODI AGROTEKNOLOGI
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.
II PEMBAHASAN
A. 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).
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
Cara kedua
pengikatan CO2 Terdapat dalam kawasan sejuk, lembab ke panas dan
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.
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.
E. 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.
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.
III PENUTUP A. Kesimpulan
1. Tumbuhan C4 adalah tumbuhan tropis yang melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2 menjadi glukosa yaitu Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase.
2. 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).
3. Perbedaan yang mendasar antara tanaman tipe C3, C4 dan CAM adalah pada reaksi yang terjadi di dalamnya.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymousa, 2011. Fotosintesis. http://www.google.com. Diakses pada tanggal , Diakses pada tanggal, 10 Mei 2014.
Anonymousb. 2011. Fotosintesis. http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis. Diakses pada tanggal, 10 Mei 2014.
Anonymousc. 2011. Klasifikasi Perbanyakan Tanaman. http://agrimaniax.blogspot.com / 2010/05/klasifikasi-perbanyakan-tanaman.html. Diakses pada tanggal 15 September 2012. Anonymousd. 2011. Fotosintesis.http://id.answers.yahoo.com/question/index ?
qid=20080524220224AAC70W4. Diakses pada tanggal, 10 Mei 2014. Budiarti. 2008. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Gramedia, Jakarta
Gardner. 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. UI Press. Jakarta
