Asimilasi karbon dioksida dari sinar matahari, untuk proses fotosintesis dan kemudian mengubahnya menjadi glukosa (energi) mensintesis produk yang berbeda adalah perbedaan utama antara ketiganya. Jadi selama fiksasi CO2, ketika tanaman fotosintesis menghasilkan asam 3-fosfogliserat (PGA) atau 3-karbon asam sebagai produk pertama disebut jalur C3 .
Tetapi ketika pabrik fotosintetik, sebelum menuju jalur C3, menghasilkan asam oksaloasetat (OAA) atau senyawa 4-karbon sebagai produk stabil pertama mereka disebut jalur C4 atau Hatch and Slack . Tetapi ketika tanaman menyerap energi sinar matahari pada siang hari dan menggunakan energi ini untuk asimilasi atau memperbaiki karbon dioksida pada waktu malam disebut metabolisme asam crassulacean atau CAM .
Prosedur ini diikuti oleh tanaman, spesies bakteri dan alga tertentu untuk produksi energi, terlepas dari habitatnya. Sintesis energi, menggunakan karbon dioksida dan air sebagai sumber utama untuk mendapatkan nutrisi dari udara dan air disebut sebagai fotosintesis. Ini adalah proses utama bagi makhluk hidup yang menghasilkan makanan sendiri
Dalam konten ini, kami akan mempertimbangkan perbedaan esensial antara ketiga jenis jalur yang diikuti oleh tanaman dan beberapa mikroorganisme dan deskripsi kecil tentang mereka.
Grafik perbandingan
| Dasar untuk Perbandingan | Jalur C3 | Jalur C4 | CAM |
|---|---|---|---|
| Definisi | Tanaman yang produk pertamanya setelah asimilasi karbon dari sinar matahari adalah molekul 3-karbon atau asam 3-fosfogliserat untuk produksi energi disebut tanaman C3, dan jalurnya disebut jalur C3. Ini paling sering digunakan oleh tanaman. | Tumbuhan di daerah tropis, ubah energi sinar matahari menjadi molekul karbon C4 atau asam oksaloasetat, yang terjadi sebelum siklus C3 dan selanjutnya diubah menjadi energi, disebut tanaman C4 dan jalur disebut sebagai jalur C4. Ini lebih efisien daripada jalur C3. | Tumbuhan yang menyimpan energi dari matahari dan kemudian mengubahnya menjadi energi pada malam hari mengikuti CAM atau asam crassulacean metabolisme. |
| Sel terlibat | Sel mesofil. | Sel mesofil, bundel sel selubung. | Baik C3 dan C4 dalam sel mesofil yang sama. |
| Contoh | Bunga Matahari, Bayam, Kacang, Beras, Kapas. | Tebu, Sorgum, dan Jagung. | Kaktus, anggrek. |
| Dapat dilihat di | Semua tanaman fotosintesis. | Pada tanaman tropis | Kondisi semi-kering. |
| Jenis tanaman menggunakan siklus ini | Mesofit, hidrofit, xerofit. | Mesofit. | Xerophytic. |
| Fotorespirasi | Hadir dalam tingkat tinggi. | Tidak mudah terdeteksi. | Terdeteksi pada sore hari. |
| Untuk produksi glukosa | 12 NADPH dan 18 ATP diperlukan. | Diperlukan 12 NADPH dan 30 ATP. | 12 NADPH dan 39 ATP diperlukan. |
| Produk stabil pertama | 3-fosfogliserat (3-PGA). | Oxaloacetate (OAA). | Oxaloacetate (OAA) di malam hari, 3 PGA di siang hari. |
| Operasi siklus Calvin | Sendirian. | Seiring dengan siklus Hatch dan Slack. | C3 dan siklus Hatch and Slack. |
| Suhu optimal untuk fotosintesis | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 derajat ° C |
| Enzim Karboksilasi | RuBP carboxylase. | Dalam mesofil: PEP karboksilase. Dalam bundel selubung: RuBP carboxylase. | Dalam gelap: PEP carboxylase. Dalam cahaya: RUBP carboxylase. |
| Rasio CO2: ATP: NADPH2 | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6.5: 2 |
| Akseptor CO2 awal | Ribulose-1, 5-biphophate (RuBP). | Phosphoenolpyruvate (PEP). | Phosphoenolpyruvate (PEP). |
| Anatomi Kranz | Tidak hadir. | Menyajikan. | Tidak hadir. |
| Titik kompensasi CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 dalam gelap. |
Definisi jalur C3 atau siklus Calvin.
Tanaman C3 dikenal sebagai tanaman musim dingin atau beriklim sedang . Mereka tumbuh paling baik pada suhu optimal antara 65 hingga 75 ° F dengan suhu tanah yang sesuai pada 40-45 ° F. Jenis-jenis tanaman ini menunjukkan efisiensi pada suhu tinggi .
Produk utama tanaman C3 adalah asam 3-karbon atau asam 3-fosfogliserat (PGA) . Ini dianggap sebagai produk pertama selama fiksasi karbon dioksida. Jalur C3 selesai dalam tiga langkah: karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.
Tanaman C3 tereduksi menjadi CO2 langsung di kloroplas. Dengan bantuan ribulose biphosphate carboxylase (RuBPcase), dua molekul asam 3-karbon atau asam 3-fosfogliserat diproduksi. 3- phosphoglyceric ini membenarkan nama jalur sebagai C3.
Pada langkah lain, NADPH dan ATP memfosforilasi untuk menghasilkan 3-PGA dan glukosa. Dan kemudian siklus itu kembali dimulai dengan regenerasi RuBP.
Jalur C3 adalah proses langkah tunggal, berlangsung di kloroplas. Organel ini bertindak sebagai penyimpanan energi sinar matahari. Dari total pabrik yang ada di bumi, 85 persen menggunakan jalur ini untuk produksi energi.
Pabrik C3 bisa abadi atau tahunan. Mereka sangat protein dari tanaman C4. Contoh tanaman C3 tahunan adalah gandum, gandum, dan gandum hitam dan tanaman perennia mencakup fescues, ryegrass, dan orchardgrass. Tanaman C3 memberikan jumlah protein yang lebih tinggi daripada tanaman C4.
Definisi jalur C4 atau jalur Hatch dan Slack.
Tumbuhan, terutama di daerah tropis, mengikuti jalur ini. Sebelum siklus Calvin atau C3, beberapa pabrik mengikuti jalur C4 atau Hatch and Slack. Ini adalah proses dua langkah di mana asam oksaloasetat (OAA) yang merupakan senyawa 4-karbon diproduksi. Ini terjadi pada sel mesofil dan bundel yang ada dalam kloroplas.
Ketika senyawa 4-karbon diproduksi, ia dikirim ke sel selubung bundel, di sini molekul 4-karbon selanjutnya terbagi menjadi karbon dioksida dan senyawa 3-cabon. Akhirnya, jalur C3 mulai menghasilkan energi, di mana senyawa 3-karbon bertindak sebagai prekursor.
Tanaman C4 juga dikenal sebagai musim hangat atau tanaman tropis . Ini bisa abadi atau tahunan. Suhu sempurna untuk tumbuh untuk tanaman ini adalah 90-95 ° F. Pabrik C4 jauh lebih efisien dalam memanfaatkan nitrogen dan mengumpulkan karbon dioksida dari tanah dan atmosfer. Kandungan proteinnya rendah dibandingkan dengan tanaman C3.
Tanaman ini mendapatkan namanya dari produk yang disebut oksaloasetat yang merupakan 4 asam karbon. Contoh tanaman C4 abadi adalah rumput India, Bermudagrass, switchgrass, bluestem besar dan tanaman C4 tahunan adalah sudangrass, jagung, millet mutiara.
Definisi tanaman CAM
Pernyataan penting yang membedakan proses ini dari dua di atas adalah bahwa dalam jenis fotosintesis ini organisme menyerap energi dari sinar matahari pada siang hari dan menggunakan energi ini pada waktu malam hari untuk asimilasi karbon dioksida.
Ini adalah semacam adaptasi pada saat kekeringan berkala. Proses ini memungkinkan pertukaran gas di malam hari ketika suhu udara lebih dingin, dan ada hilangnya uap air.
Sekitar 10% dari tanaman vaskular telah mengadaptasi fotosintesis CAM tetapi terutama ditemukan pada tanaman yang tumbuh di daerah kering. Tumbuhan seperti kaktus dan euforia adalah contohnya. Bahkan anggrek dan bromeliad, mengadaptasi jalur ini karena persediaan air yang tidak teratur.
Pada siang hari, malat akan didekarbilasi untuk memberikan CO2 untuk fiksasi siklus Benson-Calvin dalam stomata tertutup. Fitur utama tanaman CAM adalah asimilasi CO2 pada malam hari menjadi asam malat, disimpan dalam vakuola. PEP karboksilase memainkan peran utama dalam produksi malat.
Perbedaan utama tanaman C3, C4 dan CAM.
Di atas kita membahas prosedur untuk memperoleh energi dari berbagai jenis ini, di bawah ini kita akan membahas perbedaan utama di antara tiga:
- Jalur C3 atau tanaman C3 dapat didefinisikan sebagai jenis tanaman yang produk pertamanya setelah asimilasi karbon dari sinar matahari adalah molekul 3-karbon atau asam 3-fosfogliserat untuk produksi energi. Ini paling sering digunakan oleh tanaman; Sementara tanaman di daerah tropis, mengubah energi sinar matahari menjadi molekul karbon C4 atau asam oksaloasetat, siklus ini terjadi sebelum siklus C3 dan kemudian dengan bantuan enzim itu membawa proses lebih lanjut untuk mendapatkan nutrisi, disebut tanaman C4 dan jalur ini disebut sebagai jalur C4. Jalur ini lebih efisien daripada jalur C3. Di sisi lain, tanaman yang menyimpan energi dari matahari di siang hari dan kemudian mengubahnya menjadi energi di malam hari mengikuti CAM atau metabolisme asam crassulacean .
- Sel yang terlibat dalam jalur C3 adalah sel mesofil dan yang jalur C4 adalah sel mesofil, bundel sel sarung, tetapi CAM mengikuti C3 dan C4 dalam sel mesofil yang sama.
- Contoh C3 adalah Bunga Matahari, Bayam, Kacang, Beras, Kapas, sedangkan contoh tanaman C4 adalah Tebu, Sorgum, dan Jagung, dan Kaktus, anggrek adalah contoh tanaman CAM.
- C3 dapat dilihat pada semua tanaman fotosintesis, sedangkan C4 diikuti oleh tanaman tropis dan CAM oleh tanaman kondisi semi-kering.
- Jenis-jenis tanaman yang menggunakan siklus C3 adalah mesofit, hidrofit, xerofit tetapi C4 diikuti pada tanaman mesofit dan Xerofit mengikuti CAM.
- Fotorespirasi hadir di tingkat yang lebih tinggi sementara itu tidak mudah terdeteksi di C4 dan CAM.
- 12 NADPH dan 18 ATP dalam siklus C3; 12 NADPH dan 30 ATP dalam C4 dan 12 NADPH dan 39 ATP diperlukan untuk produksi glukosa.
- 3-phosphoglycerate (3-PGA) adalah produk stabil pertama dari jalur C3; Oxaloacetate (OAA) untuk jalur C4 dan Oxaloacetate (OAA) di malam hari, 3 PGA di siang hari di CAM.
- Suhu optimal untuk fotosintesis dalam C3 adalah 15-25 ° C; 30-40 ° C di pabrik C4 dan> 40 ° C di CAM
- Enzim Karboksilasi adalah RuBP karboksilase pada tanaman C3, tetapi pada tanaman C4 adalah PEP karboksilase (dalam mesofil) dan RuBP karboksilase (dalam selubung bundel) sedangkan di CAM adalah PEP karboksilase (dalam gelap) dan RuBP karboksilase (dalam cahaya).
- CO2: ATP: NADPH2 rasio 1: 3: 2 dalam C3, 1: 5: 2 dalam C4 dan 1: 6.5: 2 dalam CAM.
- Akseptor CO2 awal adalah Ribulose-1, 5-biphophate (RuBP) di jalur C3 dan Phosphoenolpyruvate (PEP) di C4 dan CAM.
- Anatomi Kranz hanya ada di jalur C4, dan tidak ada di pabrik C3 dan CAM.
- Titik kompensasi CO2 (ppm) adalah 30-70 di pabrik C3; 6-10 pada tanaman C4 dan 0-5 dalam gelap di CAM.
Kesimpulan
Kita semua sadar akan fakta bahwa tanaman menyiapkan makanan mereka, melalui proses fotosintesis. Mereka mengubah karbon dioksida atmosfer menjadi makanan atau energi nabati (glukosa). Tetapi ketika tanaman tumbuh di habitat yang berbeda, mereka memiliki kondisi atmosfer dan iklim yang berbeda; mereka berbeda dalam proses mendapatkan energi.
Seperti dalam kasus jalur C4 dan CAM adalah dua adaptasi muncul oleh seleksi alam, untuk kelangsungan hidup tanaman suhu tinggi dan daerah kering. Jadi kita dapat mengatakan bahwa ini adalah tiga metode biokimia yang berbeda, tanaman untuk mendapatkan energi dan C3 adalah yang paling umum di antara mereka.
