MAKALAH FISIOLOGI TUMBUHAN

CAM : TANAMAN YANG PALING EFISIEN DALAM PENGGUNAAN AIR


Dosen Pengasuh :
Dra. Siti Zulaikha, M.P.


Oleh :
KELOMPOK 8
Wahyu Kurniawan / J1C107057




DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PROGRAM STUDI S-1 BIOLOGI
BANJARBARU

2009
CAM : Tanaman yang Paling Efisien Dalam Penggunaan Air


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. Mereka mengambil CO2 saat siang hari. Jenis kedua adalah C4. Sesuai dengan tipenya, tanaman ini menghasilkan gula berkarbon 4. Tipe C4 ini juga mengambil CO2, pada siang hari. Ada kurang lebih 15% tanaman yang mengunakan tipe ini (Budiarti, 2008) .
Tipe crassulacean acid metabolism ( CAM) merupakan tipe yang terakhir. Tanaman ini mengambil CO2 pada malam hari, dan mengunakannya untuk fotosistensis pada siang harinya. Meski tidak menguarkan oksigen dimalam hari, namun dengan memakan CO2 yang beredar, tanaman ini sudah membantu kita semua menghirup udara bersih, lebih sehat, menyejukkan dan menyegarkan bumi, tempat tinggal dan ruangan. Tumbuhan CAM yang dapat mudah ditemukan adalah nanas, kaktus, dan bunga lili (Budiarti, 2008) .
CAM 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 perwakilan beberapa famili tumbuhan lainnya. Tumbuhan-tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari, yang merupakan seperti kebalikan perilaku tumbuhan lain. Menutup stomata selama siang hari membantu tumbuhan gurun menghemat air, tetapi juga mencegah CO2 memasuki daunnya. Selama malam hari, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ini mengambil CO2 dan memasukannya ke dalam berbagai asam organik. Cara fiksasi karbon ini disebut metabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism (CAM) (Campbell, N. A, 2000).
Sel mesofil tumbuhan CAM menyimpan asam organik yang dibuatnya selama malam hari di dalam vakoulanya hingga pagi, ketika stomata tertutup. Pada siang hari, ketika reaksi terang dapat memasok ATP dan NADPH untuk siklus Calvin, CO2 dilepas dari asam organik yang dibuat pada malam hari itu sebelum dimasukkan ke dalam gula dalam kloroplas (Campbell, N. A, 2000).
Nama sukulen berasal dari bahasa Latin, succos, yang berarti juice. Kaktus dan lidah buaya termasuk dalam tanaman sukulen. Sesuai namanya, tanaman ini sanggup menyimpan makanan atau air di dalam tubuhnya sebagai cadangan. Makanan tersebut disimpan di dalam akar (misalnya pada Ceropegia), batang (pada kebanyakan kaktus), atau daun (pada tanaman Haworthia, Lithops) (Sri Lestari, 2007).
Stomata tumbuhan pada umumnya membuka saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap, sehingga memungkinkan masuknya CO2 yang diperlukan untuk fotosintesis pada siang hari. Umumnya, proses pembukaan memerlukan waktu sekitar 1 jam, dan penutupan berlangsung secara bertahap sepanjang sore. Stomata menutup lebih cepat jika tumbuhan ditempatkan dalam gelap secara tiba-tiba. Tingkat cahaya yang tinggi mengakibatkan stomata membuka lebih besar (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Perilaku stomata yang unik akan mempengaruhi metabolisme CO2 yang berlangsung pada tumbuhan ini, metabolisme yang unik ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari familia Crassulaceae, maka metabolisme CO2 ini sering disebut sebagai Metabolisme Asam Crassulacean (Crassulacean Acid Metabolism). Pada saat sekarang telah diketahui bahwa metabolisme ini juga ditemui pada beberapa anggota dari 20 famili tumbuhan, termasuk Cactaceae, Orchidaceae, Bromeliaceae, liliaceae, dan Euphorbiaceae (Lakitan. B, 2004).
Berbagai spesies yang hidup di iklim kering, mempunyai daun tebal dengan nisbah permukaan terhadap volume yang cukup rendah, kutikula tebal, dan disertai laju transpirasi yang rendah. Spesies seperti ini sering digolongkan sebagai sukulen. Selain itu terdapat ciri-ciri yang lebih khusus terhadap tanaman sukulen, yaitu :
1. Tidak mempunyai lapisan sel palisade yang telah berkembang sempurna.
2. Sebagian besar sel fotosintesis daun atau batang adalah mesofil bunga karang (spongy).
3. Sel-selnya mempunyai vakuola yang cukup besar dibandingkan dengan lapisan tipis sitoplasma.
4. Terdapat sel bundle sheath tetapi sel tersebut tidak banyak berbeda dengan sel mesofil.
5. Terdapat sel seludang berkas tapi tidak jelas.
(Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).

Perlu ditekankan bahwa tidak semua tumbuhan CAM adalah tumbuhan sukulen, sebaliknya juga tidak semua tumbuhan sukulen merupakan tumbuhan CAM. Kebanyakan tumbuhan halofita (tumbuhan yang beradaptasi pada tempat dengan salinitas tinggi) bukan merupakan tumbuhan CAM (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Tumbuhan CAM yang dapat mudah ditemukan adalah nanas, kaktus, dan lidah buaya, yaitu :












Gambar 1. Kaktus, Nanas, dan Lidah buaya sebagai Tanaman CAM

 Kaktus
Kaktus merupakan tumbuhan berduri dengan adaptasi tinggi. Tumbuhan berduri kaktus berasal dari kata Yunani kaktos. Artinya, tanaman berduri adalah Linneaus, ahli botani yang membuat klasifikasi tanaman, yang memasukkan kaktus ke dalam kelompok tumbuhan berduri atau Cactaceae. Kaktus merupakan tanaman sekulen, atau tanaman yang mampu menyimpan air pada batangnya (Yulianti, 2008).
Kaktus mudah melakukan penyesuaian dan bentuk-bentuk adaptasi pada tubuhnya. Contoh adaptasi ini bisa dilihat dengan jelas. Bila kondisi alamnya tidak sesuai, ukuran daun kaktus akan mengecil atau malah sama sekali tidak keluar daun. Perakarannya menyempit dan batang dijadikan tempat penyimpanan air. Batang kaktus dilapisi jaringan lilin yang dapat mengurangi penguapan, kondisi ini menjadikan kaktus mampu menyimpan air dan tahan kekeringan. Meski begitu, kaktus tetap perlu air untuk bertahan hidup (Yulianti, 2008).
Saat berada di daerah yang bersuhu panas dan tanah gersang, kaktus beradaptasi dengan cara membentuk kulit tubuh yang tebal dan berlapis lilin. Kaktus memiliki daun yang berubah bentuk menjadi duri sehingga dapat mengurangi penguapan air lewat daun. Tak ketinggalan, tumbuh bulu-bulu halus atau duri-duri yang tajam. Fungsinya jelas, mengurangi pengeluaran air dari (Yulianti, 2008).
 Nanas
Tumbuhan nanas termasuk tumbuhan kering yang menyimpan air. Ananas comosus termasuk tumbuhan CAM. Pada pemasukan pendahuluan CO2 kedalam asam organic, yang diikuti oleh transfer CO2 kedalam siklus Calvin hanya dipisahkan sementara. Dan fiksasi carbon ke dalam asam organic terjadi pada malam hari dan sering disebut metabolisme asam krasulase sedangkan siklus Calvin pada siang hari. Tumbuhan seperti nanas ini membuka stomata malam hari dan menutup stomatanya siang hari dan pada. Sel mesofilnya menyimpan asam organik yang dibuatnya didalam vakuola saat malam hari sampai pagi (Yulianti, 2008).
 Lidah Buaya
Lidah buaya tergolong tanaman holtilultura. Tanaman ini merupakan tanaman dengan batang yang pendek sekali, dengan tinggi sekitar 50 cm. Batang ini dikelilingi oleh daun-daun tebal berbentuk pedang dengan ujung-ujung runcing yang mengarah ke atas. Meskipun penampakannya seperti kaktus, tanaman ini tergolong tanaman sukulen, yaitu tanaman yang berdaun dan bergetah dari suku Liliaceae (Sri Lestari, 2007).
Selain perilaku stomata yang unik mempengaruhi metabolisme CO2 yang berlangsung pada tumbuhan ini , terdapat pula sifat metabolik yang istimewa dan keunikan dari CAM adalah pembentukan asam malat yang berlangsung pada malam hari dan penguraiannya pada siang hari. Pembentukan asam malat pada malam hari terlacak melalui rasa masam, diikuti dengan penguraian gula, pati, atau polimer glukosa yang mirip dengan pati (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Asam yang paling banyak terdapat pada tumbuhan CAM adalah asam malat, tapi asam sitrat dan asam isositrat yang disintesis dari asam malat terhimpun dengan jumlah yang lebih sedikit pada beberapa spesies. Walaupun demikian, asam sitrat dan asam isositrat biasanya hanya mengalami sedikit perubahan konsentrasi pada siang dan malam hari (Lakitan. B, 2004).
PEP karboksilase di sitosol tumbuhan CAM merupakan enzim yang berperan dalam penambatan C02 menjadi malat pada malam hari (berlawanan dengan aktivitasnya yang rendah pada tumbuhan C-4 pada saat gelap), tapi rubisko menjadi aktif pada siang hari, seperti pada tumbuhan C-3 dan C-4. Peranan rubisko serupa dengan fungsinya di seludang berkas tumbuhan C-4, yaitu menambat kembali C02 yang hilang dari asam organik, seperti misalnya asam malat (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Metabolisme CO2 pada tumbuhan sukulen tidak seperti lazimnya dan karena pertama kali diteliti pada anggota Crassulaceae yang disebut dengan CAM crassulacean acid metabolism) (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Sebuah model yang sesuai dengan pemahaman kita tentang penambatan CO2 pada tumbuhan CAM dapat dilihat pada gambar . Dengan penjelasan bahwa pada saat gelap (malam hari), pati dirombak melalui reaksi glikolisis sampai PEP terbentuk. C02 (lebih tepatnya HC03-) bereaksi dengan PEP membentuk asam oksaloasetat dengan bantuan enzim PEP karboksilase, yang kemudian direduksi menjadi asam malat oeh bantuan enxim malat dehidroginase yang bergantung pada NADH. Ion H+ dari asam malat diangkut ke vakuola pusat (dalam) yang besar oleh ATPase dan pompa pirofosfatase dan ion malat mengikuti H+ ke dalam vakuola. Disini, asam malat terhimpun kadangkala bahkan mencapai konsentrasi 0,3 M atau lebih, sampai fajar tiba (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).















Gambar 2. Metabolisme CAM

Selama siang hari, asam malat berdifusi secara pasif keluar dari vakuola dan di dalam sitosol asam malat didekarboksilasi untuk membebaskan kembali CO2 oleh salah satu atau lebih dari tiga mekanisme yang juga terdapat pada seludang berkas tumbuhan C-4. Mekanismenya bergantung terutama pada spesies tumbuhan CO2 yang dilepaskan menjadi sangat terkonsentrasi di dalam sel dan difiksasi kembali (tanpa fotorespirasi) oleh rubisiko menjadi 3-PGA pada daur Calvin yang kemudian mengarah kepada pembentukan sukrosa, pati, dan produk fotosintesis lainnya (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Jadi, tumbuhan CAM, seperti tumbuhan C-4, mula-mula menggunakan PEP karboksilase dan NADPH-malat dehidroginase untuk membentuk asam malat, kemudian mendekarboksilasi asam tersebut untuk melepaskan CO2 dengan salah satu dari tiga mekanisme, lalu menambat kembali CO2 menjadi produk daur Calvin dengan bantuan rubisko. Pada tumbuhan CAM, kedua proses tersebut terjadi pada sel yang sama, satu proses terjadi pada malam hari, sedangkan lainnya pada siang hari. Vakuola pusat yang besar menyimpan asam malat, kalau tidak akan menyebabkan pH sitoplasma terlalu rendah pada malah hari. Permeabilitas tonoplas yang rendah terhadap H+ hasil ionisasi asam malat di vakuola pastilah sangat penting, khususnya pada tumbuhan CAM, sebab pH vakuola sering mencapai 4 pada malam hari (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Laju fotosintesis berbagai spesies tumbuhan yang tumbuh pada berbagai daerah yang berbeda seperti gurun kering, puncak gunung, dan hujan tropika sangat berbeda. Perbedaan ini sebagian disebabkan oleh adanya keragaman air, tapi tiap spesies menunjukkan perbedaan yang besar pada kondisi khusus yang optimum bagi mereka (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).


Gambar 3. Mekanisme Fotosintesis

Spesies yang tumbuh pada lingkungan yang kaya sumberdaya mempunyai kapasitas fotosintesis yang jauh lebih tinggi daripada spesies yang tumbuh pada lingkungan dengan persediaan air, hara, dan cahaya yang terbatas. Kapasitas tertinggi ditemukan pada tumbuhan gurun setahun dan rumputan gurun bila air tersedia. Tumbuhan sukulen gurun yang tumbuh lambat dan menganut metabolisme asam crassulaceae (CAM) termasuk yang paling lambat laju fotosintesisnya (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis terbagi dua, yaitu :
1. Faktor Genetik
2. Faktor Lingkungan
(Lakitan. B, 2004).
Terdapat perbedaan-perbedaan yang terjadi dalam fiksasi CO2 antara spesies tumbuhan. Berdasarkan perbedaan tersebut, tumbuhan dikelompokkan menjadi tumbuhan C-3, C-4, dan CAM. Perbedaan tersebut juga akan mempengaruhi kemampuan atau efisiensi tumbuhan dalam mensintesis karbohidrat. Perbedaan antara spesies, yaitu tumbuhan secara C-4 secara umum mempunyai laju fotosintesis yang tertinggi, sementara tumbuhan CAM memiliki laju fotosintesis yang terendah, sedangkan tumbuhan C-3 berada di antara kedua ekstrim tersebut (Lakitan. B, 2004).
Walaupun tumbuhan CAM ditentukan secara genetik, kemampuan ini dapat juga mempengaruhi lingkungan. Pada umumnya, CAM lebih diuntungkan pada hari yang panas dengan tingkat cahaya tinggi, malam yang dingin, dan tanah yang kering, suatu keadaan yang umum terdapat di gurun. Konsentrasi garam yang tinggi di dalam tanah, yang menyebabkan kekeringan osmotik, juga menguntungkan CAM (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).
Beberapa spesies (khususnya kaktus) dapat tetap bertahan pada keadaan kekeringan selama beberapa minggu dengan stomata tertutup, tanpa memperoleh atau kehilangan banyak CO2, tapi tetap menggunakan energi cahaya untuk fosforilasi pada siang hari. Yang lebih umum, tumbuhan CAM termasuk tumbuhan C-3 fakultatif, dan beralih ke penambatan CO2 lebih tinggi dengan cara fotosintesis C-3 setelah terjadi hujan badai pada siang hari, atau bila suhu malam tinggi. Dengan demikian, stomata tetap terbuka lebih lama pada siang hari (Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995).


PENUTUP
1.1 Kesimpulan
Dari hasil data atau informasi yang telah diperoleh baik itu berdasarkan kepustakaan yang telah dilakukan dalam makalah ini, penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Tumbuhan CAM umumnya adalah tumbuhan sukulen yang sangat efisien terhadap penguapan air pada tubuhnya, dan mengambil CO2 hanya pada malam hari.
2. Pada tumbuhan CAM terdapat sifat metabolik yang istimewa berupa pembentukan asam malat yang berlangsung pada malam hari dan penguraiannya pada siang hari.
3. Tumbuhan yang tumbuh pada lingkungan yang kaya sumberdaya mempunyai kapasitas fotosintesis yang jauh lebih tinggi daripada tumbuhan yang tumbuh pada lingkungan dengan persediaan air, hara, dan cahaya yang terbatas.
4. Tumbuhan CAM memiliki laju fotosintesis yang terendah daripada tumbuhan C3 dan C4.

1.2 Saran
Untuk mempermudah penyusunan makalah yang menyangkut tentang saraf dengan judul CAM : Tanaman Yang Paling Efisien Dalam Penggunaan Air diperlukan masukan-masukan yang membangun agar dapat menunjang kesempurnaan isi makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

Budiarti. 2008. Tumbuhan Berduri dengan Adaptasi Tinggi.
http://www.sinarharapan.co.id,
Diakses tanggal 10 Februari 2009

Campbell, N. A; dkk. 2000. Biologi Edisi Kelima-Jilid 1. Erlangga. Jakarta.

Fella Sumendap. 2008. Kiat Sukses Berkebun Kaktus.
http://www.indosiar.com
Diakses tanggal 10 Februari 2009

Ina. 2009. Hormon dan Sistem Endokrin.
http://www.indonesiaindonesia.com/f/11222-hormon-and-sistem-endokrin/
Diakses tanggal 10 Februari 2009

Lakitan Benyamin. 2004. Dasar-Dasar Fistum. PT. Raja Grafindo Persada. Jakarta.

Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. Penerbit ITB. Bandung.

Salisbury, F. B & Ross, C. W, 1995. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Penerbit ITB. Bandung.

Sri Lestari. 2007. Lidah Buaya Vs Gula Darah.
http://www.tumbuh.wordpress.com
Diakses tanggal 10 Februari 2009

Yulianti. 2008. Tanaman Sukulen Cantik di Taman Kering.
http://www.tabloidnova.com
Diakses tanggal 10 Februari 2009