Pengertian, Perbedaan+Contoh Jenis Tanaman C3, C4, dan CAM

Tumbuhan merupakan organisme autotrof, artinya mampu membuat makanan sendiri melalui proses fotosintesis. Di dalam dunia tumbuhan dikenal jenis tanaman C3, C4, dan CAM berdasarkan mekanisme fotosintesisnya.

Tumbuhan/Tanaman C3 adalah tumbuhan yang mendominasi sebagian besar di bumi (85%) dengan melakukan fotosintesis secara standar. Pada saat siklus Calvin, senyawa pertama yang melakukan fiksasi CO2 adalah fosfogliserat (molekul berkarbon 3) dengan bantuan enzim rubisco sehingga lintasan tersebut dinamakan C3. Tumbuhan ini tidak memiliki adaptasi fotosintesis untuk mengurangi laju fotorespirasi. Contoh tanaman C3 adalah mangga, padi, gandum, kedelai, dll

Tumbuhan/Tanaman C4 adalah tumbuhan yang pada saat melakukan proses fotosintesis menggunakan lintasan C4. Hal yang membedakan dari tanaman C4 yakni daun dari tanaman C4 berupa Anatomi Kranz. Anatomi daun tersebut memiliki dua macam kloroplas (dimorfik) di dua tempat yakni sel mesofil dan seludang pembuluh (bundle-sheath).

Perbedaan kedua tempat tersebut membuat tumbuhan C4 terjadi dua proses reaksi. Senyawa pertama yang melakukan fiksasi CO2 adalah oksaloasetat (molekul berkarbon 4) dengan bantuan enzim PEP karboksilase yang dilakukan di dalam sel mesofil. Selanjutnya, oksaloasetat dikonversi menjadi malat dan kemudian masuk ke dalam seludang pembuluh. Malat dipecah dan menghasilkan piruvat dan CO2. Piruvat akan menuju ke sel mesofil lagi untuk dikonversi menjadi PEP (phosfoenolpiruvat) sedangkan CO2 akan di fiksasi oleh PGA dengan bantuan enzim rubisco. Tumbuhan C4 jumlahnya sekitar 3% dari tumbuhan berpembuluh. Contoh tanaman C4 adalah jagung, tebu, shorgum, dll.

Tumbuhan/Tanaman CAM adalah tumbuhan yang saat melakukan fotosintesis menggunakan lintasan crassulacean acid metabolism (CAM) untuk meminimalkan laju fotorespirasi. Pemberian nama tersebut berdasarkan pertama kali ditemukannya lintasan reaksi tersebut pada Famili Crassulaceae. Saat ini ada sekitar 20 famili tumbuhan CAM seperti Cactaceae, Orchidaceae, Liliaceae, Bromeliaceae, dan Euphorbiaceae.

Metabolisme tumbuhan CAM yakni pembentukan asam malat dilakukan pada malam hari sedangkan penguraiannya terjadi pada siang hari. Perilaku tumbuhan ini adalah stomata membuka pada malam hari untuk menyerap CO2 sedangkan siang hari stomata menutup. Contoh tumbuhan CAM adalah Anggrek, Nanas, dan Kaktus.

Persamaan antara tumbuhan C4 dan CAM yaitu keduanya memiliki jalur metabolisme yang sama. Perbedaannya adalah tumbuhan C4 berbeda secara struktural dalam hal lintasan metabolismenya, sedangkan tumbuhan CAM berbeda dalam hal waktu. Dalam gambar berikut ini telah menjelaskan perbedaan ketiga jenis tumbuhan tersebut.

Untuk mempermudah pemahaman, berikut adalah perbedaan tumbuhan C3, C4 dan CAM dalam bentuk tabel:

No	Ciri Pembedanya	Tumbuhan C3	Tumbuhan C4	Tumbuhan CAM
1	Anatomi daun	–    Sel fotosintesis tidak memiliki berkas yang jelas–    Sel mesofil besar dan tidak rapat–    Sel-sel seludang ikatan pembuluh kecil dan banyak	–    Sel seludang pembuluh tertata dengan baik dan kaya organel–    Sel mesofil tidak terlalu besar dan lebih rapat–    Ikatan pembuluh lebih sedikit	Biasanya tidak ada sel-sel palisade dan terdapat vakuola yang besar di dalam mesofil
2	Kloroplas (tempat fotosintesis)	Mesofil daun (monomorfik)	Mesofil daun dan seludang (dimorfik)	Mesofil(monomorfik)
3	Jenis Tanaman	Angiospermae: durian, apel, mangga	–    Monokotil: tebu, jagung–    Dikotil: famili Amaranthaceae	Tumbuhan sukulen/xerofit contoh: kaktus, lidah buaya
4	Penggolongan	Disebut C3 karena menghasilkan senyawa pertama berupa berkarbon tiga	Disebut C4 karena menghasilkan senyawa pertama berupa berkarbon empat	Mengikat CO2 pada malam hari dan siang hari stomata menutup
5	Kebutuhan energi ATP : NADPH	3:2	5:2	6,5:2
6	Fiksasi CO2	CO2 langsung masuk dalam sikulus calvin saat siang hari	Fiksasi CO2 melewati lintasan C4 yang terjadi di dua tempat yang berbeda (mesofil dan seludang)	Fiksasi CO2 melewati lintasan C4 yang terjadi di waktu yang berbeda (siang dan malam)
7	Kebutuhan air per penambahan berat kering	450 – 950 g	250 – 350 g	18 – 55 g
8	Senyawa pertama yang dihasilkan	Asam fosfogliserat	Asam oksaloasetat	Asam oksaloasetat
9	Enzim pertama saat fiksasi CO2	RuBP karboksilase(Rubisco)	PEP karboksilase kemudian RuBp karboksilase	–    PEP karboksilase (malam)–    RuBP karboksilase (siang)
10	Tempat reaksi	Sel-sel mesofil daun	–    Sintesis asam malat di sel mesofil daun–    Pemecahan asam malat di seludang pembuluh	Sintesis asam malat dan pemecahan asam malat terjadi di sel mesofil daun
11	Waktu fiksasi CO2	Siang hari	Sintesis asam malat dan pemecahan asam malat terjadi di siang hari	–    Sintesis asam malat terjadi waktu malam hari–    Pemecahan asam malat terjadi di siang hari
12	Mekanisme membuka/menutup stomata	–    Siang hari: stomata membuka–    Malam hari: stomata menutup	–    Siang hari: stomata membuka–    Malam hari: stomata menutup	–    Siang hari: stomata menutup–    Malam hari: stomata membuka
13	Fotorespirasi	Ada	Ada, tapi hanya di seludang pembuluh dan bahkan hampir tidak melakukan fotorespirasi	Ada, tetapi hanya terjadi di sore menjelang malam hari
14	Hambatan fotosintesis oleh O2	Ya	Tidak	Ya
15	Kompensasi terhadap CO2	30 – 70 ppm	0 – 10 ppm	0 – 5 ppm (dalam gelap)
16	Laju fotosintesis	Rendah	Tinggi	Rendah
17	Laju fotorespirasi	Tinggi	Rendah	Rendah
18	Efisiensi terhadap H2O	Kurang efisien	Efisien	Efisien
19	Adaptasi terhadap lingkungan	Mudah beradaptasi ketika CO2 tinggi, habitat lahan basah	Mudah adaptasi di daerah kering dan banyak sinar matahari	Mudah adaptasi di lingkungan yang sangat kering.
20	Adaptasi dalam keadaan kekeringan hebat	Mati	Mati	Dapat tumbuh walaupun lambat
21	Temperatur optimum saat fotosintesis	15 – 25°C	30 – 40°C	~35°C
22	Efek temperatur (30-40°C) pada penangkapan CO2	Menghambat	Memacu	Memacu
23	Produksi bahan kering per tahun	20 – 25 ton	35 – 40 ton	Rendah dan sangat beragam