Tumbuhan C4

TUMBUHAN C4

Gambar: anatomi tumbuhan C4

Tanaman C 4 terkonsentrasi di daerah tropis (di bawah garis lintang 45 °) di mana suhu udara yang tinggi memberikan kontribusi ke tingkat yang lebih tinggi aktivitas oxygenase oleh rubisco yang meningkatkan tingkat fotorespirasi dalam tanaman C 3. Tanaman C 4 memiliki keunggulan kompetitif dibandingkan tanaman yang umumnya memiliki jalur fiksasi karbon C 3 dalam kondisi kekeringan , suhu tinggi, dan pembatasan nitrogen atau CO 2. Ketika tumbuh di lingkungan yang sama pada suhu 30 ° C, tumbuhan C 3 kehilangan sekitar 833 molekul air per molekul CO 2 yang tetap, sedangkan tumbuhan C 4 kehilangan molekul air hanya 277 per molekul CO 2 tetap. Hal ini meningkatkan efisiensi penggunaan air pada rumput C 4 berarti bahwa kelembaban tanah adalah kekal, yang memungkinkan mereka untuk tumbuh lebih lama di lingkungan kering. Fiksasi karbon C 4 adalah satu dari tiga mekanisme biokimia fotosintesis seperti C 3 dan CAM berfungsi pada tanaman untuk mendapatkan karbon dioksida (mengikat molekul gas menjadi senyawa terlarut) untuk memproduksi gula melalui fotosintesis. Nama C 4 berasal dari fakta bahwa produk pertama fiksasi CO2 memiliki atom karbon empat bukan tiga seperti halnya di C 3.

Anatomi Tumbuhan C4

Ikatan pembuluh dikelilingi oleh dua cincin sel. Cincin bagian dalam disebut bundel selubung sel mengandung pati yang kaya kloroplas sedikit Grana yang berbeda dari yang ada di mesofil karena sel hadir sebagai lingkar luar. Anatomi aneh ini disebut anatomi Kranz dari kata Jerman untuk karangan bunga. Fungsi utama dari anatomi Kranz adalah untuk menyediakan sebuah tempat di mana CO 2 dapat terkonsentrasi di sekitar rubisco, sehingga mengurangi fotorespirasi . Untuk memudahkan pengkonsentrasian CO 2 yang lebih tinggi secara signifikan pada selubung berkas dibandingkan dengan mesofil, lapisan batas Kranz memiliki konduktansi rendah untuk CO 2, sebuah properti yang dapat ditingkatkan dengan kehadiran suberin .

Jalur Fotosintesis

Jalur C 4 ditemukan oleh MD Hatch dan CR Slack kadang-kadang disebut jalur Hatch-Slack. Pada tanaman C3, langkah pertama adalah fotosintesis reaksi cahaya bebas yang melibatkan fiksasi CO 2 oleh enzim RuBisCO ke bentuk 3-phosphoglycerate. Namun, karena dwifungsi aktifitas RuBisCo karboksilase / oxygenase, sejumlah substrat dioksidasi daripada dikarboksilasi mengakibatkan hilangnya substrat dan konsumsi energi yang dikenal sebagai fotorespirasi. Dalam rangka untuk memotong jalur fotorespirasi, tanaman C4 telah mengembangkan mekanisme untuk efisiensi pemberian CO 2 ke enzim RuBisCO. Menggunakan daun spesifik di mana anatomi kloroplas ada tidak hanya dalam mesofil. Sel-sel di bagian luar daun terdapat sel bundel selubung. Alih-alih fiksasi langsung dalam siklus Calvin, CO2 diubah menjadi 4-karbon asam organik yang memiliki kemampuan untuk regenerasi CO 2 di kloroplas dari berkas sel selubung. Sel selubung Bundle kemudian dapat memanfaatkan CO2 untuk menghasilkan karbohidrat oleh jalur konvensional C 3.

Langkah pertama dalam jalur tersebut adalah konversi piruvat ke dikinase PEP oleh enzim piruvat-fosfat ( piruvat, ortofosfat dikinase ); reaksi ini memerlukan fosfat anorganik dan ATP ditambah piruvat. Menghasilkan phosphoenolpyruvate , AMP , dan PPi (pirofosfat anorganik) sebagai produk. Langkah selanjutnya adalah fiksasi CO 2 oleh enzim karboksilase phosphoenolpyruvate. Kedua langkah ini terjadi dalam sel mesofil:

pyruvate + Pi + ATP → PEP + AMP + PPi

piruvat + Pi → ATP + PEP + AMP + PPi

karboksilase PEP memiliki lebih rendah Km untuk CO2 dan karenanya lebih tinggi daripada afinitas Rubisco. Produk ini biasanya diubah menjadi malat. Senyawa organik sederhana yang diangkut ke sel sarung bundel sekitarnya di dekat pembuluh. Memasuki siklus Calvin dimana dekarboksilasi untuk melepaskan CO2. Dekarboksilasi piruvat diangkut kembali ke sel mesofil. Karena setiap molekul CO2 harus tetap dua kali, jalur C 4 lebih memakan energi daripada jalur C 3. Jalur C 3 membutuhkan 18 ATP untuk sintesis dari satu molekul glukosa sedangkan jalur C 4 membutuhkan 30 ATP. Tapi karena tanaman tropis dinyatakan kehilangan lebih dari separuh karbon fotosintesis pada fotorespirasi, jalur C 4 merupakan mekanisme adaptif untuk meminimalkan kerugian. Ada beberapa varian dari jalur ini:

1. Asam karbon 4 diangkut dari sel mesofil mungkin malat seperti di atas atau mungkin aspartate .

2. Asam karbon 3 diangkut kembali dari sel bundel sarungnya mungkin piruvat seperti di atas atau alanin .

3. Enzim yang mengkatalisis reaksi dekarboksilasi dalam sel seludang berkas berbeda. Pada jagung dan tebu adalah enzim NADP-enzim malat,NAD-enzim malat, dan PEP carboxykinase pada Panicum maksimum.

wahju hidayat/Departement of Biology-UNS

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: