Fotosintesis Tanaman C3 indonesia. doc
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan
karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Makalah
Biokimia Tanaman ini tepat pada waktunya.
Melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak yang
tidak terhingga yaitu kepada dosen pengajar mata kuliah Biokimia Tanaman yang
telah banyak membantu penulis selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan
makalah yang masih jauh dari sempurna ini.
Penulis sangat mengharapkan saran maupun kritik yang bersifat
membangun sehingga penulis dapat memperbaiki makalah yang masih sangat
sederhana ini sehingga menuju kesempurnaan dan juga penulis akan berusaha
untuk dapat menyelesaikan pembuatan makalah yang lebih baik pada waktu yang
akan datang.
Penulis mengharapkan semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita
semua dan juga penulis berharap agar makalah ini dapat diterima sebagaimana
mestinya. Amin.
Banjarbaru, 25 November 2015
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Fotosintesis merupakan suatu proses dimana terjadi sintesa karbohidrat
tertentu dari karbondioksida dan air yang dilakukan oleh sel-sel yang berklorofil
dengan adanya cahaya matahari dan di hasilkan atau dibebaskan gas oksigen.
Proses fotosintesis juga dinamakan asimulasi karbon, salah satu kemampuan
tumbuhan hijau ada memanfaatkan zat karbon udara untuk diubah menjadi bahan
organik bila tersedia cahaya yang cukup. Secara umum persamaan reaksi kimia
pada pristiwa pada fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:
6CO2+6H2O cahaya matahari C6H12O6+6O2 klorofil
Persamaan reaksi diatas tidaklah menunjukkan mekanisme dari proses
fotosintesiss, melainkan menunjukkan hasil akhir yabg dihasilkan dalam proses
fotosintesis (Prawirahartono, 1998).
Fotosintesis merupakan proses pembakaran dalam tubuh tanaman yang
akan menghasilkan oksigen yang berfungsi untuk proses pernapasan pada
manusia oleh karena itu manusia tidak dapat terlepas dari tumbuhan karena
apabila tidak ada tumbuhan maka tidak akan ada udara untuk pernapasan manusia.
Oleh karena itu manusia tidak bisa terlepas dari lingkungan untuk kebuuhan
hidupnya (Odum, 1967).
Persamaan fotosintesis : 6CO2+6H2O cahaya matahari
C6H12O6+6O2
klorofil
Dari persamaan diatas menujukkan bahwa hubungan antara zat-zat yang
dipakai dan dihasilkan oleh proses fotesintesis melibatkan stidak-tidaknya 2 (dua)
3
proses yang amat berbeda menjadi jelas setelah dilakukannya percobaan.
Tumbuhan air yang hijau, Elodea merupakan organisme uji percobaan. Bila
sepotong tumbuhan itu ditempatkan terbalik didalam larutan encer NaHCO3,
(yang merupakan sumber CO2) diterangi dengan lampu senter mak gelembung
oksigen akan segera dkeluarkan dari bagian potong tangkainya. Karena laju
fotosintesis tidak meningkatnya penyinaran, maka Blackman mengambil
kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat: satu, suatu
reaksi yang memerlukan cahaya dan yang satu lagi reksi yang tidak memerlukan
cahaya. Yang terakhir dinamai “reaksi gelap” walau dapat berlangsung terus
dalam terang. Blackman berteori bahwa pada intensitascahaya sedang “reaksi
terang” membatasi atau melajukan seluruh proses (Kimball, 1994).
Suatu sifat fisiologi yang hanya dimiliki oleh suatu tumbuhan adalah
kemampuan untuk menggunakan zat karbon dari udara untuk dibentuk menjadi
bahan organik serta diasimilasikan di dalam tubuh dari suatu tanaman. Pada
peristiwa ini hanya dapat terjadi apabila jika ada cukup cahaya dan oleh karena
itu, maka asimilasi zat karbon itu dapat disebut dengan fotosintesis. Secara
lengkapnya itu dapat dikatakan bahwa fotosintesis atau asimilasi zat karbon
merupakan suatu proses dimana zat-zat organik H2O dan CO2 oleh klorofil
diubah menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan dari sinar matahari
(Salisbury, 1980).
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok
besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tumbuhan C4 dan
4
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. 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 dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat
dalam proses fotosintesis) dalam proses awal (Kimball, 1994).
Tanaman C3 dalam fotosintesis C3 berbeda dengan C4, pada C3 karbon dioxida
masuk ke siklus calvin secara langsung. Struktur kloroplas pada tanaman C3
homogen. Tanaman C3 mempunyai suatu peran penting dalam metabolisme,
tanaman C3 mempunyai kemampuan fotorespirasi yang rendah karena mereka
tidak memerlukan energi untuk fiksasi sebelumnya. Tanaman C3 dapat kehilangan
20 % carbon dalam siklus calvin karena radiasi, tanaman ini termasuk salah satu
group phylogenik. Konsep dasar reaksi gelap fotosintesis siklus Calvin (C3)
adalah sebagai berikut CO2 diikat oleh RuBP untuk selanjutnya dirubah menjadi
senyawa organik C6 yang tidak stabil yang pada akhirnya dirubah menjadi
glukosa dengan menggunakan 18 ATP dan 12 NADPH. Siklus ini terjadi dalam
kloroplas pada bagian stroma. Untuk menghasilkan satu molekul glukosa
diperlukan 6 siklus C3 (Salisbury, 1980).
Tumbuhan tingkat tinggi umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu
makhluk yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang diperlukannya.
5
Senyawa organik yang baru adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan
hijau untuk diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH + H
yang pada selanjutnya akan digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi suatu
glukosa. Glukosa yang digunakan bila tidak segera diangkut maka akan
mengalami proses kondensasi hingga menjadi amilum yang dapat disimpan dalam
plastida (Kimball, 1992).
Tumbuhan C4 - tumbuhan yang didapati mempunyai 4-karbon asid organik
seperti oxalacetate, malate, dan aspartate.
Tumbuhan C3 - tumbuahn yang didapati mempunyai sebatian 3-karbon yang
stabil hasil daripada fotosintessis RuBP merupakan penerima karbon diperingkat
permulaan.
Tumbuhan CAM - Crassulacean Acid Metabolism. - tumbuh di kawasan gurun,
dan mengambil CO2 di atmosfera dan membentuk sebatian 4-karbon juga.
Sifatnya berbeza kerana stomata tumbuhan ini terbuka diwaktu malam dan tutup
waktu siang. Keadaan ini boleh menghalang air hilang diwaktu siang melalui
stomata. CO2 diserap waktu malam dam ditukarkan kepada sebatian 4-karbon
asid organik (malate). Diwaktu siang peroses fotosintesis seperti biasa (Odum,
1967).
BAB II
PEMBAHASAN
Fotosintesis ini disebut mekanisme C3, karena molekul yang pertama kali
terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3, 3-fosfogliserat.
Kebanyakan tumbuhan yang menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3.
Padi, gandum, dan kedelai merupakan contoh-contoh tumbuhan C3 yang penting
dalam pertanian (Kimbal, 1994).
Kondisi lingkungan yang mendorong fotorespirasi ialah hari yang panas,
kering, dan terik-kondisi yang menyebabkan stomata tertutup. Kondisi ini
menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar sehingga terjadi
fotorespirasi. Dalam spesies tumbuhan tertentu, ada cara lain fiksasi karbon yang
meminimumkan fotorespirasi. Dua adaptasi fotosintetik yang paling penting ini
ialah fotosintesis C4 dan CAM (Kimbal, 1994).
Dalam fotosintesis C3 berbeda dengan C4, pada C3 karbon dioxida masuk
ke siklus calvin secara langsung. Struktur kloroplas pada tanaman C3 homogen.
Tanaman C3 mempunyai suatu peran penting dalam metabolisme, tanaman C3
mempunyai kemampuan fotorespirasi yang rendah karena mereka tidak
memerlukan energi untuk fiksasi sebelumnya. Tanaman C3 dapat kehilangan 20%
carbon dalam siklus calvin karena radiasi, tanaman ini termasuk salah satu
group phylogenik. Konsep dasar reaksi gelap fotosintesis siklus Calvin (C3)
adalah sebagai berikut: CO2 diikat oleh RUDP untuk selanjutnya dirubah menjadi
senyawa organik C6 yang tidak stabil yang pada akhirnya dirubah menjadi
glukosa dengan menggunakan 18ATP dan 12 NADPH. Siklus ini terjadi dalam
7
kloroplas pada bagian stroma. Untuk menghasilkan satu molekul glukosa
diperlukan 6 siklus C3 (Sukarno, 1995).
Fotosintesis
Proses fotosintesis pada tanaman C3 melibatkan 2 tahap:
Tahap I:
reaksi terang (reaksi tergantung cahaya), mengubah energi cahaya
menjadi energi kimia. Reaksi ini terdiri dari fotosintesis dan fotofosforilasi.
Tahap II: siklus Calvin (gelap), merakit molekul gula, terdiri dari reaksi
termokimia dan reaksi fiksasi CO2 (Sukarno, 1995).
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi
NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan
penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih
banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700
nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan
dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa
daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada
gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang
yang pendek menyimpan lebih banyak energy (Kimbal, 1994).
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk
dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang
berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan
fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya
dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700
8
nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis,
seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat (Kimbal, 1994).
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada
fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang
rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi
yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini
menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang
harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi
oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi
klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen (Kimbal, 1994).
Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari
karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang
mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain
sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan
ionisasi sulfida atau hidrogen. Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II,
cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer
sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi
NADPH (Odum, 1967).
Reaksi gelap, ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis
memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu
adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa
(dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap
9
karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi
meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) (Hardianto, 2004).
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai
kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan,
inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat mempengaruhi laju
fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis. Selain itu,
faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi
mempengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak
langsung ikut mempengaruhi laju fotosintesis (Hardianto, 2004).
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
1.
Yang membedakan tanaman C3 dan C4 adalah cara mereka mengikat CO2
dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses asimilasi.
2. Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP dalam proses
awal asimilasi, juga dapat mengikat O2 pada 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.
3. Beberapa tumbuhan yang merupakan tumbuhan C3 adalah gandum, kedelai,
padi, dan beberapa tumbuhan tingkat tinggi lainnya yang penting dalam dunia
pertanian.
DAFTAR PUSTAKA
Hardianto, B. 2004. Pengantar Fisilogi Tumbuhan. Raja Gafindo Persada. Jakarta
Kimbal, W. John. 1994. Biologi Jilid 1. Erlangga: Jakarta
Odum, V. 1967. Tumbuhan C3 C4 dan CAM. Gramedia. Jakarta
Prawirahartono. 1998. Fotosintesis Tanaman Jilid 1. Erlangga. Jakarta
Salisbury, Frank B, Cleon W. Ross. 1980. Fisiologi Tumbuhan. ITB. Bandung.
Sukarno, W. 1995. Dasar Fisiologi Tumbuhan. Agromedia Pustaka. Jakarta
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan
karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Makalah
Biokimia Tanaman ini tepat pada waktunya.
Melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak yang
tidak terhingga yaitu kepada dosen pengajar mata kuliah Biokimia Tanaman yang
telah banyak membantu penulis selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan
makalah yang masih jauh dari sempurna ini.
Penulis sangat mengharapkan saran maupun kritik yang bersifat
membangun sehingga penulis dapat memperbaiki makalah yang masih sangat
sederhana ini sehingga menuju kesempurnaan dan juga penulis akan berusaha
untuk dapat menyelesaikan pembuatan makalah yang lebih baik pada waktu yang
akan datang.
Penulis mengharapkan semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita
semua dan juga penulis berharap agar makalah ini dapat diterima sebagaimana
mestinya. Amin.
Banjarbaru, 25 November 2015
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Fotosintesis merupakan suatu proses dimana terjadi sintesa karbohidrat
tertentu dari karbondioksida dan air yang dilakukan oleh sel-sel yang berklorofil
dengan adanya cahaya matahari dan di hasilkan atau dibebaskan gas oksigen.
Proses fotosintesis juga dinamakan asimulasi karbon, salah satu kemampuan
tumbuhan hijau ada memanfaatkan zat karbon udara untuk diubah menjadi bahan
organik bila tersedia cahaya yang cukup. Secara umum persamaan reaksi kimia
pada pristiwa pada fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:
6CO2+6H2O cahaya matahari C6H12O6+6O2 klorofil
Persamaan reaksi diatas tidaklah menunjukkan mekanisme dari proses
fotosintesiss, melainkan menunjukkan hasil akhir yabg dihasilkan dalam proses
fotosintesis (Prawirahartono, 1998).
Fotosintesis merupakan proses pembakaran dalam tubuh tanaman yang
akan menghasilkan oksigen yang berfungsi untuk proses pernapasan pada
manusia oleh karena itu manusia tidak dapat terlepas dari tumbuhan karena
apabila tidak ada tumbuhan maka tidak akan ada udara untuk pernapasan manusia.
Oleh karena itu manusia tidak bisa terlepas dari lingkungan untuk kebuuhan
hidupnya (Odum, 1967).
Persamaan fotosintesis : 6CO2+6H2O cahaya matahari
C6H12O6+6O2
klorofil
Dari persamaan diatas menujukkan bahwa hubungan antara zat-zat yang
dipakai dan dihasilkan oleh proses fotesintesis melibatkan stidak-tidaknya 2 (dua)
3
proses yang amat berbeda menjadi jelas setelah dilakukannya percobaan.
Tumbuhan air yang hijau, Elodea merupakan organisme uji percobaan. Bila
sepotong tumbuhan itu ditempatkan terbalik didalam larutan encer NaHCO3,
(yang merupakan sumber CO2) diterangi dengan lampu senter mak gelembung
oksigen akan segera dkeluarkan dari bagian potong tangkainya. Karena laju
fotosintesis tidak meningkatnya penyinaran, maka Blackman mengambil
kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat: satu, suatu
reaksi yang memerlukan cahaya dan yang satu lagi reksi yang tidak memerlukan
cahaya. Yang terakhir dinamai “reaksi gelap” walau dapat berlangsung terus
dalam terang. Blackman berteori bahwa pada intensitascahaya sedang “reaksi
terang” membatasi atau melajukan seluruh proses (Kimball, 1994).
Suatu sifat fisiologi yang hanya dimiliki oleh suatu tumbuhan adalah
kemampuan untuk menggunakan zat karbon dari udara untuk dibentuk menjadi
bahan organik serta diasimilasikan di dalam tubuh dari suatu tanaman. Pada
peristiwa ini hanya dapat terjadi apabila jika ada cukup cahaya dan oleh karena
itu, maka asimilasi zat karbon itu dapat disebut dengan fotosintesis. Secara
lengkapnya itu dapat dikatakan bahwa fotosintesis atau asimilasi zat karbon
merupakan suatu proses dimana zat-zat organik H2O dan CO2 oleh klorofil
diubah menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan dari sinar matahari
(Salisbury, 1980).
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok
besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tumbuhan C4 dan
4
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. 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 dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat
dalam proses fotosintesis) dalam proses awal (Kimball, 1994).
Tanaman C3 dalam fotosintesis C3 berbeda dengan C4, pada C3 karbon dioxida
masuk ke siklus calvin secara langsung. Struktur kloroplas pada tanaman C3
homogen. Tanaman C3 mempunyai suatu peran penting dalam metabolisme,
tanaman C3 mempunyai kemampuan fotorespirasi yang rendah karena mereka
tidak memerlukan energi untuk fiksasi sebelumnya. Tanaman C3 dapat kehilangan
20 % carbon dalam siklus calvin karena radiasi, tanaman ini termasuk salah satu
group phylogenik. Konsep dasar reaksi gelap fotosintesis siklus Calvin (C3)
adalah sebagai berikut CO2 diikat oleh RuBP untuk selanjutnya dirubah menjadi
senyawa organik C6 yang tidak stabil yang pada akhirnya dirubah menjadi
glukosa dengan menggunakan 18 ATP dan 12 NADPH. Siklus ini terjadi dalam
kloroplas pada bagian stroma. Untuk menghasilkan satu molekul glukosa
diperlukan 6 siklus C3 (Salisbury, 1980).
Tumbuhan tingkat tinggi umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu
makhluk yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang diperlukannya.
5
Senyawa organik yang baru adalah rantai karbon yang dibentuk oleh tumbuhan
hijau untuk diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH + H
yang pada selanjutnya akan digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi suatu
glukosa. Glukosa yang digunakan bila tidak segera diangkut maka akan
mengalami proses kondensasi hingga menjadi amilum yang dapat disimpan dalam
plastida (Kimball, 1992).
Tumbuhan C4 - tumbuhan yang didapati mempunyai 4-karbon asid organik
seperti oxalacetate, malate, dan aspartate.
Tumbuhan C3 - tumbuahn yang didapati mempunyai sebatian 3-karbon yang
stabil hasil daripada fotosintessis RuBP merupakan penerima karbon diperingkat
permulaan.
Tumbuhan CAM - Crassulacean Acid Metabolism. - tumbuh di kawasan gurun,
dan mengambil CO2 di atmosfera dan membentuk sebatian 4-karbon juga.
Sifatnya berbeza kerana stomata tumbuhan ini terbuka diwaktu malam dan tutup
waktu siang. Keadaan ini boleh menghalang air hilang diwaktu siang melalui
stomata. CO2 diserap waktu malam dam ditukarkan kepada sebatian 4-karbon
asid organik (malate). Diwaktu siang peroses fotosintesis seperti biasa (Odum,
1967).
BAB II
PEMBAHASAN
Fotosintesis ini disebut mekanisme C3, karena molekul yang pertama kali
terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3, 3-fosfogliserat.
Kebanyakan tumbuhan yang menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3.
Padi, gandum, dan kedelai merupakan contoh-contoh tumbuhan C3 yang penting
dalam pertanian (Kimbal, 1994).
Kondisi lingkungan yang mendorong fotorespirasi ialah hari yang panas,
kering, dan terik-kondisi yang menyebabkan stomata tertutup. Kondisi ini
menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar sehingga terjadi
fotorespirasi. Dalam spesies tumbuhan tertentu, ada cara lain fiksasi karbon yang
meminimumkan fotorespirasi. Dua adaptasi fotosintetik yang paling penting ini
ialah fotosintesis C4 dan CAM (Kimbal, 1994).
Dalam fotosintesis C3 berbeda dengan C4, pada C3 karbon dioxida masuk
ke siklus calvin secara langsung. Struktur kloroplas pada tanaman C3 homogen.
Tanaman C3 mempunyai suatu peran penting dalam metabolisme, tanaman C3
mempunyai kemampuan fotorespirasi yang rendah karena mereka tidak
memerlukan energi untuk fiksasi sebelumnya. Tanaman C3 dapat kehilangan 20%
carbon dalam siklus calvin karena radiasi, tanaman ini termasuk salah satu
group phylogenik. Konsep dasar reaksi gelap fotosintesis siklus Calvin (C3)
adalah sebagai berikut: CO2 diikat oleh RUDP untuk selanjutnya dirubah menjadi
senyawa organik C6 yang tidak stabil yang pada akhirnya dirubah menjadi
glukosa dengan menggunakan 18ATP dan 12 NADPH. Siklus ini terjadi dalam
7
kloroplas pada bagian stroma. Untuk menghasilkan satu molekul glukosa
diperlukan 6 siklus C3 (Sukarno, 1995).
Fotosintesis
Proses fotosintesis pada tanaman C3 melibatkan 2 tahap:
Tahap I:
reaksi terang (reaksi tergantung cahaya), mengubah energi cahaya
menjadi energi kimia. Reaksi ini terdiri dari fotosintesis dan fotofosforilasi.
Tahap II: siklus Calvin (gelap), merakit molekul gula, terdiri dari reaksi
termokimia dan reaksi fiksasi CO2 (Sukarno, 1995).
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi
NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan
penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih
banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700
nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan
dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa
daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada
gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang
yang pendek menyimpan lebih banyak energy (Kimbal, 1994).
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk
dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang
berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan
fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya
dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700
8
nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis,
seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat (Kimbal, 1994).
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada
fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang
rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi
yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini
menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang
harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi
oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi
klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen (Kimbal, 1994).
Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari
karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang
mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain
sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan
ionisasi sulfida atau hidrogen. Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II,
cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer
sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi
NADPH (Odum, 1967).
Reaksi gelap, ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis
memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu
adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa
(dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap
9
karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi
meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) (Hardianto, 2004).
Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai
kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan,
inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat mempengaruhi laju
fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis. Selain itu,
faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi
mempengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak
langsung ikut mempengaruhi laju fotosintesis (Hardianto, 2004).
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
1.
Yang membedakan tanaman C3 dan C4 adalah cara mereka mengikat CO2
dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses asimilasi.
2. Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP dalam proses
awal asimilasi, juga dapat mengikat O2 pada 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.
3. Beberapa tumbuhan yang merupakan tumbuhan C3 adalah gandum, kedelai,
padi, dan beberapa tumbuhan tingkat tinggi lainnya yang penting dalam dunia
pertanian.
DAFTAR PUSTAKA
Hardianto, B. 2004. Pengantar Fisilogi Tumbuhan. Raja Gafindo Persada. Jakarta
Kimbal, W. John. 1994. Biologi Jilid 1. Erlangga: Jakarta
Odum, V. 1967. Tumbuhan C3 C4 dan CAM. Gramedia. Jakarta
Prawirahartono. 1998. Fotosintesis Tanaman Jilid 1. Erlangga. Jakarta
Salisbury, Frank B, Cleon W. Ross. 1980. Fisiologi Tumbuhan. ITB. Bandung.
Sukarno, W. 1995. Dasar Fisiologi Tumbuhan. Agromedia Pustaka. Jakarta