Kerajaan tumbuhan telah mengembangkan berbagai strategi untuk bertahan hidup. Beberapa terlihat, seperti duri kaktus misalnya, yang tidak lebih dari modifikasi daun yang telah menggantikan kemampuan untuk berfotosintesis dengan melindungi tubuh tanaman ini. Tetapi ada orang lain yang tidak demikian, seperti yang disebut tanaman C4.
Mereka adalah tumbuhan yang umumnya hidup di daerah gersang atau semi-kering, jadi telah berevolusi untuk mengurangi hilangnya karbon dioksida (CO2) selama fotosintesis, karena ini adalah gas esensial selama proses transformasi energi Matahari menjadi makanan bagi tanaman.
Ciri-ciri fotosintesis tumbuhan C4
Gambar - Wikimedia / Ninghui Shi
Untuk lebih memahami tumbuhan C4, pertama-tama kita akan menjelaskan fotosintesis yang paling kita ketahui, terutama karena itu yang dipelajari dari sekolah, C3. Aku s terdiri dari penyerapan energi matahari dan karbon dioksida melalui kloroplas sel ditemukan di bagian hijau atau fotosintesis tanaman, dan air dari akar, untuk mengubahnya menjadi makanan melalui serangkaian reaksi kimia.
Pada awalnya, energi cahaya ini berubah menjadi energi kimia, menjadi molekul NADPH (nicotin adenine dinucleotide phosphate) dan ATP (adenosine triphosphate, yang pertama menyimpannya. Tetapi kemudian, molekul-molekul ini mereka mensintesis karbohidrat sebagai karbon dioksida berkurang.
Tahap terakhir dari proses ini adalah ketika tanaman menggunakan energi yang mereka kumpulkan di siang hari untuk memperbaiki karbon dari karbon dioksida dalam bentuk glukosa. Ini adalah bagian dari siklus Calvin.
Pir fotosintesis pada tumbuhan C4 berbeda. Mereka memiliki dua jenis kloroplas. Beberapa berada di sebelah pembuluh konduksi (kita dapat mengatakan bahwa mereka setara dengan pembuluh darah hewan), dan yang lain ditemukan di sel parenkim klorofil perifer, yang lebih dekat ke tepi daun. Yang terakhir juga disebut sel mesofilik, dan mereka yang memiliki kloroplas yang akan memperbaiki karbon dioksida dengan bantuan molekul PEPA (asam fosfoenolpiruvat) dan enzim fosfoenolpiruvat karboksilase.
Dari molekul-molekul tersebut, asam oksaloasetat akan dihasilkan, yang terdiri dari 4 karbon (itulah sebabnya mereka dikenal sebagai tanaman C4). Ini kemudian diubah menjadi asam malat, dan saat itulah ia melewati kloroplas yang mengandung sel-sel internal pembuluh konduksi melalui plasmodesmata (ini adalah struktur yang dimiliki oleh dinding yang mengelilingi inti sel, sitoplasma). Di dalamnya, CO2 akan dilepaskan, dan siklus Calvin dapat berlanjut.
Iklim dan tanaman C4
Tumbuhan yang hidup di daerah panas dan kering memiliki lebih banyak kesulitan daripada yang lain untuk menghindari kehilangan air. Tetapi untuk hidup Anda harus bernapas, dan dengan melakukan itu, kehilangan air tidak dapat dihindari. Oleh karena itu, ketika suhu tinggi, stomata (pori-pori) daun menutup, dan dengan demikian oksigen yang dihasilkan selama fotosintesis meningkatkan konsentrasinya.
Dalam situasi normal, ketika jumlah oksigen dan karbon dioksida seimbang, enzim yang bertanggung jawab untuk mengikat karbon (RuBisCO) dapat memenuhi fungsinya tanpa masalah. Tapi ketika konsentrasi CO2 lebih rendah dari oksigen, enzim ini mengkatalisis gas terakhir dan bukan CO2, itulah yang terjadi pada tumbuhan C4.
Ini sangat istimewa, karena selain memiliki dua jenis kloroplas (lihat bagian atas), enzim fosfoenolpiruvat karboksilase, yang merupakan salah satu yang terlibat dalam fiksasi karbon, mendukung konsentrasi oksigen yang tinggi.
Apa kelebihan tanaman C4?
Ada beberapa keunggulan penting yang dimiliki tanaman ini:
- Umumnya tumbuh lebih cepat dibandingkan tanaman C3.
- Mereka memanfaatkan karbon dengan lebih baik, baik untuk menghasilkan lebih banyak akar dan/atau lebih banyak daun.
- Kehilangan lebih sedikit air selama fotosintesis (menurut Artikel ini, diperkirakan mereka kehilangan 277 molekul air untuk setiap molekul CO2, sedangkan tumbuhan C3 kehilangan 833 molekul air untuk setiap CO2 yang mereka perbaiki).
- Meningkatkan produksi glukosa, yang merupakan hasil akhir fotosintesis.
- Mereka dapat hidup di tanah yang airnya sedikit.
Untuk semua alasan ini, mereka menjadi semakin menarik, terutama untuk tumbuh di iklim kering.
Apa itu tanaman C4?
Ada banyak tumbuhan yang melakukan fotosintesis C4. Sebagai contoh, jagung, rumput, bayam, tebu, sorgum, atau gandum hitam. Mereka adalah mereka yang memiliki jaringan kurang padat daripada yang berasal dari daerah beriklim sedang, seperti maple atau camelia.
Oleh karena itu, mengetahui mereka bisa sangat berguna untuk mengetahui apa yang tumbuh di daerah yang ketersediaan airnya sedikit.