tumbuhan C₃,C₄ dan CAM

Tumbuhan C₃
Tumbuhan C₃ seperti padi, jagung, kedelai merupakan kelompok terbesar dari tumbuhan dimana fiksasi karbon awal tejadi melalui Rubisko, enzim siklus calvin yang menambahkan CO₂ pada RuBP. Produk fiksasi karbon organic pertamanya adalah senyawa berkarbon tiga, 3-fosfogliserat.
Apabila hari bercuaca panas dan kering, tumbuhan C₃ akan menutup stomatanya sehingga kadar CO₂ akan mengurangi bahan siklus calvin. Kadar CO₂ dalam daun meningkat sehingga Rubisko menambahkan O₂ pada siklus calvin bukannya CO₂. hal tersebut disebabkan oleh afinitas Rubisko terhadap O₂ lebih tinggi dibandingkan CO₂. hasilnya adalah senyawa berkarbon dua akan dikeluarkan dari kloroplas. Mitokondria dan periksisom akan memecah molekul berkarbon dua menjadi molekul CO₂. proses ini disebut dengan fotorespirasi.
Fotorespirasi tidak menghasilkan ATP, dan tidak menghasilkan makanan. Pada kondisi lingkungan yang panas, kering dan terik produktivitas fotosintesis dan hasil panen tumbuhan C₃ akan menurun. Fotorespirasi merupakan perlindungan tumbuhan C₃ terhadap kerusakan yang disebabkan oleh terlalu banyaknya cahaya.

Tumbuhan C₄
Beberapa tanaman pertanian seperti tebuserta family rumput menggunakan jalur C₄ pada proses fotosintesisnya. Disebut dengan C₄ karena fiksasi karbon dilakukan sebelum siklus calvin dan membentuk senyawa berkarbon empat sebagai produk awal.
Tumbuhan C₄ merupakan adaptasi terhadap kondisi lingkungan yang panas dan kering. Seperti telah diuraikan bahwa pada kondisi tersebut stomata akan menutup. Akibatnya kadar CO₂dalam daun akan menurun, sedangkan kadar O₂ meningkat sehingga meningkatkan fotorespirasi. Pengurangan fotorespirasi dapat dilakukan oleh tumbuhan C₄ dengan melakukan dua tahap fiksasi CO₂. hal tersebut dapat dilakukan karena tumbuhan C₄ memiliki kloroplas tidak hanya pada sel mesofil tetapi juga sdi sel seludang-seludang pembuluh.
Sel mesofil tumbuhan C₄ mengandung molekul berkarbo tiga yang dikenal dengan nama phosphoenolpyruvate (PEP). CO₂ akan berikatan dengan PEP membentuk molekul berkarbon empat yaitu oxaloacetat (dinamakan tumbuhan C₄). Reaksi ini sangat spesifik hanya untuk CO₂. Kadar O₂ yang tinggi tidak mempengaruhi fiksasi karbon tersebut.
Oxaloacetat kemudian di transport ke sel seludang berkas pembuluh dan akan terurai serta melepaskan CO₂. Kadar CO₂ yang tinggi pada sel seludang menyebabkan terjadinya siklus C₃ secara normal. Molekul yang telah melepaskan CO₂ akan kembali ke sel mesofil dan dengan menggunakan ATP akan kembali menjadi molekul PEP yang siap mengikat CO₂.
Tumbuhan C₄ membutuhkan energi lebih banyak untuk membentuk glukosa dibandingkan tumbuhan C₃. tumbuhan C₄ akan bertahan pada musim panas dan kemarau, diman kandungan air sedikit.

Tumbuhan CAM
Adaptasi lainnya terjadi pada timbuhan sukulen, kaktus, nanas, dan beberapa family lain yang tumbuh pada tempat gersang. Tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutupnya pada siang hari, berlawanan dengan perilaku pada tumbuhan lain. Tumbuhan gurun menutup stomatanya pada siang hari untuk mengurangi penguapan air, tetapi akibatnya CO₂ tidak dapat masuk. CO₂ diambil pada malam hari saat stomata terbuka dan dimasukkan keberbagai asam organik. Fiksasi karbon seperti disebut metabolism asam crassulase atau Crassalacean Acid Metabolism (CAM) karena ditemukan pertama kali pada tumbuhan tumbuhan family Crassulaseae.
CO₂ yang diambil pada malam hari dan dimasukkan ke dalam asam organik, dimpan di vakuola sel mesofil tumbuhan CAM. CO₂ tersebut akan dilepas dari asam organic ketika ada pasokan ATP dan NADP yang dihasilkan oleh reaksi terang. Kemudian CO₂ akan masuk kedalam sel siklus calvin dan membentuk gula dan kloroplas.
Perbedaan antara CAM dengan C₄ yaitu pada tumbuhan C₄ fiksasi karbon dipisahkan secara structural dari siklus calvin. Sementara pada tumbuhan CAM kedua langkah itu terjadi pada waktu yang berbeda. Kesamaan tumbuhan C₃, C₄, dan CAM adalah menggunakan siklus calvin untuk membuat gula dari karbondioksida.