TINJAUAN PUSTAKA

2.1.       Definisi Dari Tanaman C3, C4 dan CAM

Tanaman C3 adalah tanaman yang mempunyai lintasan atau siklus

PCR (Photosynthetic Carbon Reduction) atau sering disebut siklus calvin yang

dapatmenghasilkan asam organik yang mengandung 3 atom C dan jaringan yangterlibat

dalam proses fotosintesis adalah jaringan mesofil. Lintasan itu dimulaidari pengikatan CO2

dengan RBP dan RuBP.(Sitompul, 1995).

   Tanaman C4 adalah tanaman yang memiliki lintasan tambahan di samping lintasan

C3 yaitu dikenal dengan nama lintasan PCR yang menghasilkan asam organic yang

mengandung 4 atom C, yang terpindah dari sel bunga karang, yang merupakan tempat siklus

PCR dan lintasan ini dimulai dari peningkatan CO2 kepada DEP (phodperol piruvat).

(Sitompul, 1995)

Tanaman CAM adalah tanaman yang membuka pada malam hari dan menutup pada

siang hari, memiliki laju fotosintesis yang rendah bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan

C4. (Lakitan, 1995). Tanaman CAM adalah tanaman yang tumbuh di kawasan gurun dan

mengambilCO2 di atmosfer dan membentuk sebagian 4 karbon juga.

2.2.       Perbedaan tanaman C3, C4 dan CAM

Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu

C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Perbedaan tersebut dapat dilihat pada

table di bawah ini.

C3 C4 CAM (crassulacean acid metabolism)

lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi

adaptif di daerah panas dan kering

adaptif di daerah panas dan kering

enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses

fotorespirasi

CO2 diikat oleh PEP yang

tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2

Pada malam hari asam malat tinggi, pada siang hari malat rendah Lintasan

karbon dioxida masuk ke siklus calvin secara langsung.

tidak mengikat karbon dioksida secara langsung

tidak mengikat karbon dioksida secara langsung

Disebut tumbuhan C3 karena senyawa awal yang terbentuk berkarbon 3 (fosfogliserat)

Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak mengandung kloroplas

Umumnya tumbuhan yang beradaptasi pada keadaan kering seperti kaktus, anggrek dan nenas

Sebagian besar tumbuhan tinggi masuk ke dalam kelompok tumbuhan C3

Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh

Reduksi karbon melalui lintasan C4 dan C3 dalam sel mesofil tetapi waktunya berbeda

Apabila stomata menutup akibat stress terjadi peningkatan fotorespirasi pengikatan O2 oleh enzim Rubisco

Pengikatan CO2di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh

Pada malam hari terjadi lintasan C4 pada siang hari terjadi su

2.3.       Siklus tanaman C3, C4 dan CAM

Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP (RuBP merupakan

Substrat untuk pembentukan karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal

assimilasi, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi

( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi

dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) . 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.

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.

Jalur CAM serupa dengan jalur C4 dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu

dimasukkan kedalam senyawa organic intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki

siklus Calvin. Perbedaannya ialah bahwa pada tumbuhan C4, kedua langkah ini terjadi pada

ruang yang terpisah. Langkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM, kedua

langkah dipisahkan untuk sementara. Fiksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus

calvin berlangsung selama siang hari. (Hopkins, 2004)

2.4.       Morfologi dan anatomi tanaman C3, C4 dan CAM

Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam 3 kelompok besar yaitu C3,

C4, dan CAM. Secara morfologis, anatomis, dan biokimia, tanaman C3 dan C4 berbeda.

Umumnya daun tanaman C4 berbentuk memanjang sempit, memiliki ruang antar sel kecil-

kecil dengan vena rapat dan sel-sel berkas pengangkut besar berisi banyak kloroplas. Pada

tanaman C3 kloroplas terdapat pada semua sel mesofil, masing-masing berisi enzim

fotosintetik yang mengikat sebagian CO2 yang berdifusi ke dalam daun. Pada tanaman C4

ada 2 tipe sel fotosintesis, sel-sel berkas pengangkut yang besar di sekitar vena dan sel-sel

mesofil sekitar berkas pengangkut.

Tumbuhan CAM stomatanya membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari.

Tumbuhan yang yang tergolong CAM banyak mengandung air (sukulen), asam organik

terutama asam malat dan asam isositrat tumpul pada daun di malam hari, tetapi akan hilang

pada siang hari. Perubahan ini dapat mudah diperlihatkan dengan jalan tetrasi cairan sel yang

ekstrak dari daun berdaging.

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. Sehingga dengan meningkatnya CO2 di atmosfer, tanaman C3 akan lebih beruntung

dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebih.

III.             BAHAN DAN METODE

3.1.          Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksana pada hari kamis Tanggal 11 April 2013 Pukul 11.00 – 12.40

WIB dan kegiatan ini dilaksanakan dilaboratorium Jurusan Budidaya Pertanaian Fakultas

Pertanian Universitas Palangka Raya.

3.2.  Bahan dan Alat

Adapun bahan yang digunakan pada praktikum ini yaitu daun karet, daun kacang

kedelai, daun nanas, dan air. Sedangkan alat yang digunakan adalah mikroskop, preparat,

silet, dan pipet tetes.

3.3.                      Prosedur kerja

Adapun prosedur kerja pada praktikum ini yaitu :

-                 Membuat sayatan daun, dengan jalan memasukan daun kedalam gabus yang sudah

dibelah

-                 Meletakan sayatan tipis (melintang) pada objek glass dan memberi aquades

-                 Mengamati preparat kedua daun dibawah mikroskop

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.       Hasil Pengamatan

4.2.       Pembahasan

V.                KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.       Kesimpulan

5.2.       Saran

Hopkins WG, Hϋner NPA. 2004. Introduction to Plant Physiology. Hoboken: John Wiley & Sons. Hal. 17-29.

Lakitan, 1995. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Rajawali Grafindo, Jakarta

Sitompul, SM. 1995. Fisiologi Tanaman Tropis. Universitas Mataram press, Lombok

Anatomi daun pada tanaman C4 dan C3 terdapat perbedaan yang unik, berkaitan

dengan mekanisme fotosintesisnya. Pada tanaman C4 terdapat dua jenis sel fotosintetik

yang berbeda yaitu sel seludang berkas pembuluh dan sel mesofil.

Pada siklus Calvin terbatas pada kloroplas seludang berkas pembuluh, akan tetapi

siklus calvin didahului oleh masuknya CO2 ke dalam senyawa organik dalam mesofil.

Langkah pertama ialah penambahan CO2 pada fosfoenolpiruvat (PEP) oleh enzim PEP

karboksilase sehingga menghasilkan oksaloaetat. PEP karboksilase memiliki afinitas

lebih tinggi terhadap CO2 dibandingkan dengan ribisko sehingga CO2 yang difiksasi

lebih efisien bahkan dalam keadaan panas dan kering dan stomata menutup sebagian.

Setelah tumbuhan melakukan C4 memfiksasi CO2, sel mesofil mengirim keluar

produk berkarbon ematnya ke seludang berkas pembuluh melalui plasmodesmata. Dalam

sel seludang berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat melepaskan CO2, yang

disimilasi ulang ke dalam materi organik oleh rubisco dan siklus Calvin.

Akibatnya, sel mesofil tumbuhan C4 memompa CO2 ke dalam seludang berkas

pembuluh, mempertahankan konsentrasi CO2 dala sel seludang berkas pembuluh cukup

tinggi agar rubisko dapat menerima karbondioksida, bukan oksigen. Dengan cara ini

fotosintesis meminimalkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula.

Tanaman CAM tanaman familia crassulaceae, seperti (Crassulacean Acid

Metabolism) contoh diatas. Fiksasi CO2 menggunakan pepco pada waktu malam hari

disimpan dalam vakuola besar sel malat mesofil masuk ke siklus Calvin-Benson pada sel

sel±sampai hari berikutnya. Siang hari malat melepaskan CO2 mesofil yang sama

dimana sudah tersedia NADPH dan 2 PGA. ATP dari reaksi terang sebelumnya. Berkas

sel selubung pada tanaman C3 dan CAM tidak mengandung khloroplat.

(AnonymousI.2010)

4.4 Analisa hasil

Pada tanaman dari hasil praktikum yang termasuk tanaman C3 adalah daun kacang

dimana tanaman ini lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi.

Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sistesis protein, termasuk ribosom dari

tipe prokariotik.

Menurut AnonymousA (2010), struktur Kloroplas Kloroplas terdiri atas dua bagian

besar, yaitu bagian amplop dan bagian dalam.Bagian amplop kloroplas terdiri dari

membran luar yang bersifat sangat permeabel, membran dalam yang bersifat permeabel

serta merupakan tempat protein transpor melekat, dan ruang antar membran yang terletak

di antara membran luar dan membran dalam. Bagian dalam kloroplas mengandung

DNA , RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum

terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang

di antara membran tilakoid). Pada tanaman C3, kloroplas terletak pada sel mesofil

Pada jenis tumbuhan C4 disini adalah jagung yang hidup di daerah panas dan

memiliki kebiasaan saat siang hari mereka tidak membuka stomatanya secara penuh

untuk mengurangi kehilangan air melalui evaporasi/transpirasi. Menurut AnonymousB

(2010),ini berakibat terjadinya penurunan jumlah CO2 yang masuk ke stomata yang

menghambat laju fotosintesis. Ternyata tumbuhan ini telah mengembangkan cara yang

baik untuk menjaga agar laju fotosintesis tetap normal meskipun stomata tidak membuka

penuh.

Sedangkan pada tumbuhan CAM adalah nanas yang tergolong sukulen (penyimpan

air) yang memiliki adaptasi fotosintesis yang berbeda lagi.  Tidak seperti tumbuhan

umumnya, kelompok tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup

pada siang hari. Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan mampu

menekan penguapan sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya CO2.

Menurut AnonymousD (2010), saat stomata terbuka pada malam hari, CO2 di

sitoplasma sel-sel mesofil akan diikat oleh PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase

sehingga terbentuk oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat (persis seperti

tumbuhan C-4). Selanjutnya malat yang terbentuk disimpan dalam vakuola sel mesofil

hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH

untuk siklus Calvin-Benson, malat dipecah lagi menjadi CO2 dan piruvat. CO2 masuk ke

siklus Calvin-Benson di stroma kloroplas, sedangkan piruvat akan digunakan untuk

membentuk kembali PEP. Model metabolisme ini disebut Crassulacean Acid

Metabolism (CAM) karena pertamakali diketahui terjadi pada kelompok tumbuhan famili

Crassulaceae.

V. KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

         C3 adalah Molekul yang pertama kali terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul

berkarbon 3, 3-fosfogliserat.

         C4 merupakan tumbuhan yang senyawa pertama yang terbentuk setelah jangka waktu

pelaksanaan fotosintesis yang sangat pendek yaitu senyawa 4-C asam oksaloasetat (OAA).

         CAM ialah tanaman dimana selama malam hari, ketika stomata tumbuhan itu terbuka,

tumbuhan mengambil CO2 dan memasukkannya kedalam berbagai asam organic.

         Karakteristik Tanaman CAM Karakteristik Tanaman CAM, yaitu :

1. Tanaman ini penambatan CO2nya berlangsung pada malam hari, membentuk

senyawa berkarbon 4.

2. Tanaman ini tumbuh di daerah panas atau daerah yang tahan terhadap kekeringan

yang lama.

         Pada hasil praktikum, bahwa terdapat perbedaan bentuk sel dari tanamnan C3, C4 dan CAM

hal ini dikarenakan siklus yang dilalui sehingga karakteristik yang dimiliki juga berbeda.

5.2 Saran

         Pengumuman format laporan sebaiknya ditetapkan, jangan molor – molor ntar takutnya

pengumpulannya malah dadakan.

Pratiwi,D.A. 2006. Biologi. Jakarta.Erlangga