Isi
Fotosintesis adalah proses yang menggunakan air, karbon dioksida (CO2) dan energi matahari untuk mensintesis gula. Ini dilakukan oleh banyak tanaman, ganggang dan bakteri. Pada tumbuhan dan ganggang, fotosintesis terjadi di bagian khusus sel yang disebut kloroplas; terletak di daun dan batang. Sedangkan 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.
Fotosintesis C4
Dalam jenis fotosintesis, CO2 lingkungan pertama kali dimasukkan ke dalam asam 4-karbon dalam sel yang dikenal sebagai mesofil. Asam-asam ini diangkut ke sel lain yang dikenal sebagai sel bundel selubung. Dalam sel-sel ini, reaksinya terbalik, CO2 dilepaskan dan selanjutnya digunakan dalam jalur fotosintesis normal (C3). Penggabungan CO2 menjadi senyawa 3-karbon dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai Rubisco.
Keuntungan dari Fotosintesis C4
Dalam lingkungan yang 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 menjaga pori-pori mereka menutup periode waktu yang lebih lama, sehingga menghindari kehilangan air.
Fotorespirasi
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 mengatasi masalah ini dengan mempertahankan konsentrasi tinggi CO2 di bagian daun yang relevan (bundel sel sarung).
Kehilangan Air
Tanaman bertukar gas, CO2 dan O2, dengan lingkungannya melalui pori-pori yang dikenal sebagai stomata. Ketika stomata terbuka, CO2 dapat berdifusi 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 pada iklim panas dan kering. Tanaman yang melakukan fotosintesis C4 dapat menjaga stomata tertutup lebih dari setara C3 karena lebih efisien dalam menggabungkan CO2. Ini meminimalkan kehilangan air mereka.
Kekurangan
Meskipun fotosintesis C4 jelas menguntungkan pada iklim panas dan kering, ini tidak benar pada iklim dingin dan lembab. Ini karena fotosintesis C4 lebih kompleks: ia memiliki lebih banyak langkah dan memerlukan anatomi khusus. Untuk alasan ini, kecuali fotorespirasi atau kehilangan air adalah masalah yang signifikan, fotosintesis C3 lebih efektif. Inilah sebabnya mengapa sebagian besar tanaman melakukan fotosintesis C3.