Apa Keuntungan Fotosintesis C4?

Fotosintesis adalah proses yang menggunakan air, karbon dioksida (CO2) dan energi matahari untuk mensintesis gula. Hal ini dilakukan oleh banyak tanaman, ganggang dan bakteri. Pada tumbuhan dan alga, fotosintesis terjadi di bagian khusus sel yang disebut kloroplas; terdapat pada daun dan batang. Sementara sebagian besar tanaman melakukan apa yang dikenal sebagai fotosintesis C3, tanaman yang telah beradaptasi dengan lingkungan panas melakukan bentuk modifikasi yang dikenal sebagai fotosintesis C4.

Dalam jenis fotosintesis ini CO2 lingkungan pertama kali dimasukkan ke dalam asam 4-karbon dalam sel yang dikenal sebagai mesofil. Asam ini diangkut ke sel lain yang dikenal sebagai sel selubung bundel. Dalam sel-sel ini, reaksi dibalik, CO2 dilepaskan dan selanjutnya digunakan dalam jalur fotosintesis normal (C3). Penggabungan CO2 ke dalam senyawa 3-karbon dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai Rubisco.

Di lingkungan panas dan kering fotosintesis C4 lebih efisien daripada fotosintesis C3. Ini karena dua alasan. Yang pertama adalah bahwa sistem tidak mengalami fotorespirasi, suatu proses yang berlawanan dengan fotosintesis (lihat di bawah). Yang kedua adalah bahwa tanaman dapat menutup pori-porinya lebih lama, sehingga menghindari kehilangan air.

Ini adalah proses di mana, alih-alih menambahkan CO2 ke gula yang tumbuh, Rubisco menambahkan oksigen. Dalam situasi di mana fotosintesis berlangsung cepat (pada suhu tinggi, tingkat cahaya tinggi atau keduanya), ada begitu banyak O2 yang tersedia sehingga reaksi ini menjadi masalah yang signifikan. Tanaman C4 memecahkan masalah ini dengan mempertahankan konsentrasi tinggi CO2 di bagian yang relevan dari daun (sel selubung bundel).

Tanaman bertukar gas, CO2 dan O2, dengan lingkungannya melalui pori-pori yang dikenal sebagai stomata. Ketika stomata terbuka CO2 dapat berdifusi masuk untuk digunakan dalam fotosintesis dan O2, produk fotosintesis dapat berdifusi keluar. Namun, ketika stomata terbuka, tanaman juga kehilangan air karena transpirasi, dan masalah ini meningkat di iklim panas dan kering. Tanaman yang melakukan fotosintesis C4 dapat menjaga stomata mereka tetap tertutup lebih dari padanan C3 mereka karena mereka lebih efisien dalam menggabungkan CO2. Ini meminimalkan kehilangan air mereka.

Meskipun fotosintesis C4 jelas menguntungkan di iklim panas dan kering, ini tidak benar di iklim dingin dan lembab. Ini karena fotosintesis C4 lebih kompleks: ia memiliki lebih banyak langkah dan membutuhkan anatomi khusus. Untuk alasan ini, kecuali fotorespirasi atau kehilangan air merupakan masalah yang signifikan, fotosintesis C3 lebih efektif. Inilah sebabnya mengapa sebagian besar tanaman melakukan fotosintesis C3.