MAKALAH
BIOLOGI
TUMBUHAN
C4
Kata Pengantar
Assalamu’alaikum
Warrahmatullahi Wabarakatuh
Segala Puji hanya milik Allah SWT. Shalawat dan
salam selalu tercurahkan kepada Rasulullah SAW. Berkat Limpahan dan rahmat-Nya
penyusun mampu menyelesaikan tugas makalah ini demi memenuhi tugas mata
pelajaran Biologi.
Pastinya dalam penyusunan makalah atau materi ini,
tidak sedikit hambatan yang penyusun hadapi. Namun penyusun menyadari bahwa
kelancaran dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat bantuan, dorongan, dan
bimbingan orang tua, sehingga kendala-kendala yang penyusun hadapi dapat
teratasi.
Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas
ilmu dan pemahaman tentang tumbuhan c4. Makalah ini disusun oleh penyusun
dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari diri penyusun maupun yang
datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama pertolongan dari
Allah akhirnya makalah ini dapat terselesaikan.
Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya siswa SMA Negeri 5 Yogyakarta. Kami sadar bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Untuk itu, kepada guru pembimbing kami meminta kritik dan saran untuk makalah kami demi perbaikan pembuatan di masa yang akan datang . Amin.
Wassalamu’alaikum
Warrahmatullahi Wabarakatuh
Yogyakarta, …… Desember 2013
Penulis
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
ISI
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 O2.
-
Tidak mengikat karbon dioksida secara langsung.
-
Sel seludang pembuluh berkembang dengan baik dan banyak
mengandung kloroplas.
-
Fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang
pembuluh.
-
Pengikatan CO2di udara melalui lintasan C4 di sel mesofil dan
reduksi karbon melalui siklus Calvin (siklus C3) di dalam sel seludang pembuluh.
-
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.
Daftar pustaka
Tidak ada komentar:
Posting Komentar