PAPER FISIOLOGI TA TANAMAN NAMAN FOTOSINTESIS PA PADA DA TANAMAN TANAMAN CAM CA M
Oleh : Ihda Andrey Yanuar S.
(20!0200"#$
PROGRAM ST%DI AGROTE&NOLOGI FA&%LTAS FA&%LT AS PERTANIAN %NI'ERSITAS M%AMMADIYA YOGYA&ARTA YOGYA&ARTA 20)
*A* I PENDA%L%AN A. La+ar *ela,an-
Tanaman adalah mahluk hidup yang dapat makanannya sendiri dengan fotosintesis. Ada 3 jenis tanaman dilihat dari cara berfotosintesis dan gula yang dihasilkan. Tipe pertama adalah C3. C adalah lambang kimia untuk karbon, yang berarti tanaman tersebut menghasilkan gula berkarbon 3. Sekitar 80 tanaman didunia menggunakan proses ini. !ereka mengambil C"# saat siang hari. $enis kedua adalah C%. Sesuai dengan tipenya, tanaman ini menghasilkan gula berkarbon %. Tipe C% ini juga mengambil C"#, pada reaksi terang &siang hari'. Ada kurang lebih () tanaman yang mengunakan tipe ini. Tipe crassulacean acid metabolism &CA!' merupakan tipe yang terakhir. Tanaman ini mengambil C"# pada reaksi gelap, dan mengunakannya untuk fotosistensis pada reaksi terang. !eski tidak menguarkan oksigen di reaksi gelap terutama malam hari, namun dengan memakan C"# yang beredar, tanaman ini sudah membantu kita semua menghirup udara bersih, lebih sehat, menyejukkan dan menyegarkan bumi, tempat tinggal dan ruangan. Tumbuhan CA! yang dapat mudah ditemukan adalah nanas, kaktus, dan bunga lili. CA! merupakan adaptasi fotosintetik yang paling penting. Adaptasi fotosintetik kedua untuk kondisi yang gersang telah berkembang pada tumbuhan sukulen &tumbuhan penyimpanan air', bermacam*macam kaktus, nenas, dan per+akilan beberapa famili tumbuhan lainnya. Tumbuhan*tumbuhan ini membuka stomatanya pada reaksi dan menutupnya pada reaksi terang, yang merupakan seperti kebalikan perilaku tumbuhan lain. !enutup stomata selama reaksi gelap membantu tumbuhan gurun menghemat air, tetapi juga mencegah C"# memasuki daunnya. Selama reaksi gelap, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ini mengambil C"# dan memasukannya ke dalam berbagai asam organik. Cara fiksasi karbon ini disebut metabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism &CA!'
*A* II PEM*AASAN A. De/n// Tana1an CAM
Tanaman CA! adalah tanaman yang dapat berubah seperti tanaman C3 pada saat pagi hari &suhu rendah' dan dapat berubah seperti tanaman C% pada siang hari dan malam hari. &ardner, (--('. Tanaman CA! adalah tanaman yang membuka pada reaksi gelap dan menutup pada saat terkena sinar matahari, memiliki laju fotosintesis yang rendah bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan C%. &akitan, (--)'. Tanaman CA!, pada kelompok ini penambatan C"# seperti pada tanaman C%, tetapi dilakukan pada keadaan gelap dan dibentuk senya+a dengan gugus %*C. selanjutnya pada keadaan terang, stomata dalam keadaan tertutup melakukan dekarboksilase senya+a C% tersebut dan penambatan kembali C"# melalui kegiatan /udp karboksilase. $adi tanaman CA! mempunyai beberapa persamaan dengan kelompok C% yaitu dengan adanya dua tingkat s istem penambatan C"#. ada C% terdapat pemisahan ruang sedangkan pada CA! pemisahannya bersifat sementara. Termasuk golongan CA! adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum. 1eberapa tanaman CA! dapat beralih ke jalur C3 bila keadaan lingkungan lebih baik. 1eberapa spesies tumbuhan mempunyai sifat yang berbeda dengan kebanyakan tumbuhan lainnya, yakni tumbuhan ini membuka stomatanya pada reaksi gelap dan menutupnya pada reaksi terang. 2elompok tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh di daerah kering. engan menutup stomata pada siang hari membantu tumbuhan ini menghemat air, dapat mengurangi laju transpirasinya, sehingga lebih mampu beradaptasi pada daerah kering tersebut. Selama reaksi gelap, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ini mengambil C"# dan memasukkannya kedalam berbagai asam organik.
Cara
fiksasi
karbon
ini
disebut metabolisme
asam
krasulase atau crassulacean acid metabolism (CAM). inamakan demikian karena metabolisme ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari famili
crassulaceae. $alur CA! serupa dengan jalur C% dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan kedalam senya+a organik intermediet sebelum karbondioksida ini memasuki siklus Cal4in. erbedaannya ialah bah+a pada tumbuhan C %, kedua langkah ini terjadi pada ruang yang terpisah. angkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. ada tumbuhan CA!, kedua langkah dipisahkan untuk sementara. 5iksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus cal4in berlangsung selama siang hari. *. &ara,+er/+/, Tana1an CAM
Tanaman CA! adalah tumbuhan sukulen yang pada umumnya tidak memiliki lapisan sel palisade yang teratur. Sel daun dan ranting merupakan sel mesofil bunga karang. Terdapat sel bundle sheath tetapi sel tersebut tidak banyak berbeda dengan sel mesofil. ada CA!, pembentukan asam malat pada malam hari, dibarengi dengan penguraian gula, pati, atau polimer glukosa yang mirip dengan pati. Tanaman CA! &Crassulation Acid Metabolism Plants' pada dasarnya adalah tanaman sukulen yaitu tanaman yang berdaun atau berbatang tebal yang bertranspirasi rendah. alam kondisi kering, stomata pada malam hari akan terbuka untuk mengabsorbsi C" #dan menutup pada siang hari untuk mengurangi transpirasi. 5iksasi C"# tanaman CA! sama seperti tanaman C%, hanya saja terjadinya pada reaksi gelap dan energi yang dibutuhkan diperoleh dari glikolisis. 6amun dalam kondisi cukup lemah, banyak spesies CA! merubah fungsistomata dan karboksilasi seperti tanaman C3. Tanaman CA! juga mempunyai metode fisiologis untuk mereduksi kehilangan air dan menghindari kekeringan. &Salisburry, (--8' C. F3+3/n+e/ Tu14uhan CAM
Tumbuhan CA! &Crassulation Acid !etabolism lants' 5otosintesis merupakan cara atau proses tumbuhan dalam menghasilkan energi yang digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangannya. alam fotosintesis terjadi perubahan energi cahaya menjadi energi kimia yang terekam dalam senya+a organik glukosa &amilum7 karbohidrat'. 5otosintesis
diperlukan Air & #"' dari tanah melalui 9ylem dan C"# dari udara le+at stomata pada daun.. ada Tumbuhan CA! adalah golongan tumbuhan sukulen yang bagian mesofil atau daging daunnya tebal seperti nanans , kaktus dan lainnya. Tumbuhan Tumbuhan C% dan CA! lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Tipe crassulacean acid metabolism &CA!' merupakan salah satu tipe tumbuhan yang melakukan persiapan proses reaksi gelap fotosintesis melalui jalur % karbon sebelum memasuki tahap siklus Cal4in. ada tumbuhan CA!, C" # diikat oleh : &en;im pengikat C" # pada tumbuhan CA!'.okasi terjadinya assosiasi a+al ini adalah di sel*sel mesofil &sekelompok sel*sel yang mempunyai klorofil yang terletak di ba+ah sel*sel epidermis daun'. /eaksi dimana C"# dikon4ersi menjadi asam malat atau asam aspartat adalah melalui penggabugannya dengan fosfoenolpiru4at &:' untuk membentuk oksaloasetat dan i. :n;im :*karboksilase ditemukan pada setiap sel tumbuhan yang hidup dan en;im ini yang berperan dalam memacu fiksasi C"# pada tumbuhan CA!. /eaksi untuk mengkon4ersi oksaloasetat menjadi malat dirangsang oleh en;im malat dehidrogenase dengan kebutuhan elektronnya disediakan oleh 6. "ksaleasetat harus masuk kedalam kloroplas untuk direduksi menjadi malat.embentukkan aspartat dari malat terjadi didalam sitosol dan membutuhkan asam amino lain sebagai sumber gugus aminonya. roses ini disebut transaminasi. Tanaman CA! mengambil C"# pada reaksi gelap, karena stomata tertutup ketika reaksi terang dan mengunakannya untuk fotosistensis pada reaksi terangnya. Tumbuhan CA! yang dapat mudah ditemukan adalah nanas, kaktus, dan bunga lili. alam kondisi kering, stomata pada reaksi gelap terutama malam hari akan terbuka untuk mengabsorbsi C"# dan menutup pada reaksi terang &siang hari' untuk mengurangi transpirasi yang merupakan ciri khas adaptasi tanaman
dalam kondisi cukup kondusif di lingkungan, banyak spesies CA! merubah fungsi stomata dan karboksilasi seperti tanaman C3. Tanaman CA! juga mempunyai metode fisiologis untuk mereduksi kehilangan air dan menghindari kekeringan. angkah pertama ialah penambahan C"# pada fosfoenolpirufat &:' untuk membentuk produk berkarbon empat yaitu oksaloasetat, :n;im : karboksilase menambahkan C"# pada :.2arbondioksida difiksasi dalam sel mesofil oleh en;im : karboksilase.Senya+a berkarbon*empat*malat, dalam hal ini menyalurkan atom C"# kedalam sel seludang*berkas pembuluh, melalui plasmodesmata.alam sel seludang =berkas pembuluh, senya+a berkarbon empat melepaskan C"# yang diasimilasi ulang kedalam materi organic oleh robisco dan siklus Cal4in.
Rea,/ F3+3/n+e/ CAM
Rea,/ Teran- +erle4/h dahulu ,e1ud/an d//,u+/ 3leh Rea,/ Gela5 den-an +eru61eneru 1en7ad/ /,lu
Tumbuhan ini mempunyai karakter mampu hidup pada suhu tinggi * & 3) s7d )0 derajat' biasanya lingkungan gurun . Contoh tumbuhannya adalah kaktus dan nanas memiliki adaptasi fotosintesis yang berbeda dibandingkan tanaman lain yang berdaun tipis . Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan mampu menekan penguapan sehingga menghemat air, tetapi mencegah masuknya C"#.Saat stomata terbuka pada malam hari, C" # di sitoplasma sel*sel mesofil akan diikat oleh : &hospo :no iru4at' dengan bantuan en;im : karboksilase C"# difiksasi oleh : sehingga terbentuk Asam "ksaloasetat. "ksalo asetat ini kemudian diubah menjadi Asam malat yang mempunyai %atom C &persis seperti tumbuhan C*%'. Selanjutnya malat yang terbentuk disimpan dalam 4akuola sel mesofil hingga pagi hari. ada siang hari saat reaksi terang menyediakan AT dan 6A untuk siklus Cal4in*1enson, Asam !alat dipecah lagi menjadi C" # dan Asam iru4at yang selanjutnya dijadikan :. engan terbentuknya C" # maka masuklah C"# itu ke siklus Cal4in*1enson di stroma kloroplas , molekul C"# segera di fiksasi oleh /u1 menjadi A kemudian dijadikan Triosa dan jadilah produk 2arbohidrat. ada C% terdapat pemisahan ruang sedangkan pada CA! pemisahannya bersifat sementara.Termasuk golongan CA! adalah Crassulaceae, Cactaceae, 1romeliaceae, iliaceae, Aga4eceae, Ananas comosus, dan "ncidium lanceanum. 1eberapa tanaman CA! dapat beralih ke jalur C3 bila keadaan lingkungan lebih baik. 1eberapa spesies tumbuhan mempunyai sifat yang berbeda dengan kebanyakan tumbuhan lainnya, yakni tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari. 2elompok tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh di daer ah kering. $adi tanaman CA! adalah tanaman yang dapat berubah seperti tanaman C3 pada saat pagi hari &suhu rendah' dan dapat berubah seperti tanaman C% pada siang hari dan malam hari. Tanaman CA! adalah tanaman yang membuka pada
malam hari dan menutup pada siang hari, memiliki laju fotosintesis yang rendah bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan C%. E. Fa,+3r6Fa,+3r Yan- Me15en-aruh/ F3+3/n+e/ Pada Tana1an CAM
5otosintesis pada tumbuhan hijau
merupakan dengan
proses bantuan
pembuatan makanan yang sinar
matahari
terjadi
danen;im*en;im .
fotosintesis adalah fungsi utama dari daun tumbuhan. i dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan mele+ati lapisan epidermis tanpa +arna dan yang
transparan,
menuju
mesofil,
tempat
terjadinya
sebagian
besar
proses fotosintesis . . Rea,/ F3+3/n+e/
>C"# ? >#" ? &cahaya @ klorofil' C >(#"> &glukosa' ? >" # roses fotosintesis yang terjadi tidak lepas dari factor*faktor yang mempengaruhinya. 5aktor yang mempengaruhi fotosintesis dibedakan menjadi dua, yaitu faktor internal dan faktor eksternal. a.
Faktor internal .
Artinya bah+a fotosintesis dipengaruhi oleh faktor*faktor genetis dari tubuh tumbuhan itu sendiri misalnya pada stomata, kloroplas, atau organ*organ lain yang berhubungan dengan proses fotosintesis. 4.
Faktor eksternal .
Artinya bah+a proses fotosintesis dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan diantaranya B (' ntensitas cahaya aju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya. Cahaya matahari adalah sumber energi utama bagi kehidupan seluruh makhluk hidup didunia. 1agi tumbuhan khususnya yang berklorofil, cahaya matahari sangat menentukan proses fotosintesis. #' 2onsentrasi karbon dioksida Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yangdapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis. 3' Suhu
:n;im*en;im yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja padasuhu optimalnya. Dmumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnyasuhu hingga batas toleransi en;im. %' 2adar air 2ekurangan air
atau kekeringan menyebabkan
stomata
menutup,
menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis. 2adar fotosintat& hasil fotosintesis ' $ika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesisakan naik. 1ila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesisakan berkurang. )' Tahap pertumbuhan enelitian menunjukkan bah+a laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhanyang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan de+asa. al ini mungkin dikarenakantumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh. >' p Tumbuhan akan berfotosintesis dengan baik pada p netral yaitu sekitar p >*Edan akan mengalami penurunan laju fotosintesis pada p yang terlalu asam atau terlalu basa. ari ke enam faktor di atas, yang paling mempengaruhi laju fotosintesis adalah faktor cahaya baik intensitas ataupun panjang gelombangnya & +arna '. Cahaya di sini merupakan komponen yang sangat penting dalam fotosintesis karena tanpa bantuan cahaya proses fotosintesis tidak dapat berlangsung. $adi, cahaya merupakan faktor mutlak yang harus dipenuhi dalam proses fotosintesis. Sedangkan untuk faktor*faktor lain seperti suhu dan p hanya merupakan faktor pendukung terjadinya proses fotosintesis secara optimum. Tanpa adanya suhu optimum ataupun p yang mendukung, proses fotosintesis masih dapat berlangsung hanya saja hasilnya kurang maksimal. engaruh cahaya juga berbeda pada setiap jenis tanaman. Tanaman C%, C3, dan CA! memiliki reaksi fisiologi yang berbeda terhadap pengaruh intensitas, kualitas, dan lama penyinaran oleh cahaya matahari. Selain itu, setiap jenis tanaman memiliki sifat yang berbeda dalam hal fotoperiodisme, yaitu lamanya penyinaran dalam satu hari yang diterima tanaman. erbedaan respon
tumbuhan terhadap lama penyinaran atau disebut
juga fotoperiodisme,
menjadikan tanaman dikelompokkan menjadi tanaman hari netral, tanaman hari panjang, dan tanaman hari pendek.$ika dihubungkan dengan fotosintesis, tanaman dibedakan menjadi 3, yaiu tanaman C3, C% dan tanaman CA!. erbedaan yang mendasar antara tanaman tipe C3, C%, dan CA! adalah pada reaksi yang terjadi di dalamnya. F. Re5/ra/
CA! adalah singkatan dari Crassulacean Acid Metabolism, yaitu tanaman yang reaksi gelap pada fotosintesisnya khas karena hanya berlangsung dapat berlangsung pada malam hari. Contohnya tanaman yang hidup di daerah panas, misalnya kaktus.Tumbuhan CA! bersifat +aktu &temporal', yaitu memisahkan +aktu untuk reaksi terang &pada saat penyinaran penuh' dan reaksi gelap &di malam hari'. ada malam hari jika kondisi udara kurang menguntungkan untuk transpirasi, stomata tumbuhan CA! membuka, karbon dioksida berdifusi ke dalam daun dan di ikat oleh system ep karboksilase untuk membentuk "AA dan malat. !alat lalu di puindahkan dari sitoplasma ke 4akuola tengah sel 0* sel mesofoil dan disana asam, ini terkumpul dalam jumlah besar. Sepanjang siang hari stomata menutup, karena itu berkuranglah kehilangan airnya.&Anonymous b, #0(#' G. E,3l3-/ Tu14uhan CAM
Adaptasi lainnya terjadi pada timbuhan sukulen, kaktus, nanas, dan beberapa family lain yang tumbuh pada tempat gersang. Tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutupnya pada siang hari, berla+anan dengan perilaku pada tumbuhan lain. Tumbuhan gurun menutup stomatanya pada siang hari untuk mengurangi penguapan air, tetapi akibatnya C" ₂ tidak dapat masuk. C"₂ diambil pada malam hari saat stomata terbuka dan dimasukkan keberbagai asam organik. 5iksasi karbon seperti disebut metabolism asam crassulase atau Crassalacean Acid !etabolism &CA!' karena ditemukan pertama kali pada tumbuhan tumbuhan family Crassulaseae.
C"₂ yang diambil pada malam hari dan dimasukkan ke dalam asam organik, disimpan di 4akuola sel mesofil tumbuhan CA!. C" ₂ tersebut akan dilepas dari asam organic ketika ada pasokan AT dan 6A yang dihasilkan oleh reaksi terang. 2emudian C" ₂ akan masuk kedalam sel siklus cal4in dan membentuk gula dan kloroplas.&Anonymousc, #0(#'
*A* III PEN%T%P &e/15ulan
Tanaman CA! adalah golongan tumbuhan sukulen yang bagian mesofil atau daging daunnya tebal yang membuka pada reaksi gelap dan menutup pada reaksi terang, memiliki laju fotosintesis yang rendah bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan C%. Adapun yang termasuk golongan CA! adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum dengan beberapa tanaman CA! dapat beralih ke jalur C3 bila keadaan lingkungan lebih baik. $alur CA! serupa dengan jalur C % namun pada saat fiksasi C"#, tanaman CA! hanya saja terjadinya pada reaksi gelap dan energi yang dibutuhkan diperoleh dari glikolisis. alam hal in tanaman CA! juga mempunyai metode fisiologis untuk mereduksi kehilangan air dan menghindari kekeringan.
DAFTAR P%STA&A
1udiarti. #008. Pengantar Fisiologi Tumbuan. ramedia, $akarta ardner. (--(. Fisiologi Tanaman Budida!a. D ress. $akarta akitan, 1enyamin. #00E. asar*asar 5isiologi Tumbuhan. T./aja rafindo ersada. $akarta ehninger, Albert . . (-8#. "asar#"asar Biokimia. enerbit :rlangga Salisbury, 5rank. 1 dan C.F. /oss. (--) . Fisiologi Tumbuan. enerbit T1.1andung Sitompul, S!. (--). Fisiologi Tanaman Tro$is. Dni4ersitas !ataram. ombok.
