Siklus Nitrogen

Tugas Anatomi fisiologi tumbuhan

Nama       : Kartika Oktavia

Jurusan  : Biologi

Sumber   :

ü http://riyn.multiply.com/journal/item/43

ü http://chrysanthee.wordpress.com/2009/06/09/fiksasi-nitrogen-oleh-bakteri/

ü http://hend-learning.blogspot.com/2009/05/ekosistem.html

1.  Proses kerja fiksasi nitrogen

     Fiksasi nitrogen merupakan pembentukan nitrogen dlm bentuk terikat, terjadi di dlm tanah oleh bakteri. Jenis bakteri pengikat nitrogen terefisien bersifat simbiotik, dpt mengikat protein jika bekerjasama dg akar tumbuhan polong dan rumpun tropik.

Fiksasi nitrogen berlangsung dengan bantuan kompleks enzim nitrogenase. Reaksinya sbb:

N2 + 6e – → 2NH3 (DG’0 = +150 kkal/mol = +630 kJ/mol)

Fiksasi N dilakukan oleh beberapa bakteri yang hidup bebas maupun bersimbiosis dengan akar tanaman, misal:  Clostridium pasteuranium, Klebisella, Rhodobacter, Rhizobium. Fiksasi N diatur oleh sistem operon gen yang rumit, termasuk gen nif . Fiksasi berlangsung apabila di lingkungan konsentrasi ammonia menurun/rendah.

Pada habitat terrestrial, fiksasi N oleh simbiosis Rhizobium dg tanaman Leguminosae merupakan donor terbesar dari senyawa N. Penelitian tentang fiksasi N telah banyak dilakukan, misal oleh Hardy et al tahun 1968 tentang reduksi asetilen menjadi etilen oleh nitrogenase.

Hasil penelitian tentang fiksasi N ini menunjukkan bahwa ada cukup banyak genera bakteri yang dapat mem-fiksasi N termasuk spesies dari Bacillus, Clostridium, dan Vibrio. Pada habitat perairan, cyanobacteria adalah kelompok utama yang melakukan fiksasi N (Anabaena, Nostoc, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, dll) Komponen yang berperan dalam fiksasi N di habitat perairan adalah heterocyst, tapi ada cyanobacteria yg tidak memiliki heterocyst yg juga dpt fiksasi N. Fiksasi N memerlukan cukup banyak energi dalam bentuk ATP dan koenzim.

a.   Simbiosis

Simbiosis berasal dari bahasa Yunani sym yang berarti dengan dan biosis yang berarti kehidupan. Simbiosis merupakan interaksi antara dua organisme yang hidup berdampingan.

Simbiosis merupakan pola interaksi yang sangat erat dan khusus antara dua makhluk hidup yang berlainan jenis.

b.   Asimbiosis

Lawan kata dari simbiosis.

2.  Siklus Nitrogen

Nitrogen suatu gas inert yang sangat sulit diikat langsung oleh mahkluk hidup tingkat tinggi , di udara Nitrogen sepertinya tak terbatas jumlahnya karena jumlahnya 78 % paling besar diatara gas gas lainnya seperti oksigen , sulfur , carbon dan lainnya.

• Jumlahnya nitrogen yang 78 % itu dalam bentuk unsur bukan dalam senyawa.
• padahal mahkluk hidup memerlukan niterogen dalam suatu persenyawaan misalnya nitrat , asam amino , protein dan sangat penting untuk pertumbuhan .
• Jadi Nitrogen udara itu harus di proses sehingga bisa membentuk senyawa yang penting untuk dapat memenuhi kebutuhan mahkluk hidup.
• Proses itulah yang nanti kita pelajari dalam Daur BIOGEOKIMIA khususnya daur Nitrogen .
• BIOGEOKIMIA , Bio = Mahkluk hidup , Geo = Bumi/Lingk, Kimia = zat /unsur kimia , jadi siklus zat kimia dari bio ke geo atau dari Geo ke bio ( memutar membentuk daur ) OK itu konsepnya
• Misal siklus karbon gas CO2 ada di udara (Geo ) gas CO2 itu diperlukan oleh Mahkluk hidup ( bio) untuk apa ? tentu gas itu diikat hanya bisa untuk fotosintesis .
• Di tubuh Mahkluk hidup CO2 sangat banyak akibat respirasi , gas itu akan dikembalikan ke udara ( Geo) pada peristiwa Respirasi
• Jadi karena siklus itulah Zat kimia CO2 dan O2 itu selalu ada .

SIKLUS NITROGEN

Nitrogen dalam bentuk senyawa terdapat pada Nitrat , Protein , Asam amino , Lipoprotein dll yang semua itu penting dala metabolisme

untuk apa nitrogen

1.   pembentukan membran sel

2.   pembentukan enzim

3.   pertumbuhan

4.   regenerasi sel

5.   antibody

6.   dll.

• Dengan melihat kepentingannya itu , berarti tidak ada satupun mahkluk hidup yang tubuhnya tanpa kandungan unsur Nitrogen ini
• Terbukti selalu mahkluk hidup setelah di lakukan analisa Abu oleh Sachs , selalu ditemukan Nitrogen dalam skala besar ( sebagai unsur Makro)
• Nitrogen berfungsi sebagai pembentuk asam amino (NH2) merupakan persenyawaan pembentuk molekul protein. (yang tersusun atas unsur CHON yang membedakan dengan lemak dan karbohidrat kan hanya Nitrogennya)
• Selanjutnya protein sebagai faktor penting dalam pertumbuhan dll

Nitrogen dialam diudara sekitar 78 % itu bagaimana bisa berada di daratan , perairan sehingga bisa digunakan mahkluk hidup ?
Secara mudah kami berikan terlebih dahulu uraian bagaimana saja Senyawa nitrogen itu bisa berada di daratan / tanah sehingga bisa digunakan oleh mahklluk hidup

• Ketika petir terbentuk diatmosfer menyebabkan nitrogen bersenyawa jadi nitrat.
• Nitrat itu disentuhkan ke bumi , sehingga semakin daerah itu banyak petir tentu banyak nitrat terbentuk disana
• Nitrat yang terbentuk di atmosfer tentu akan terbawa hujan sehingga terjadi perpindahan nitrat dari udara ke daratan yang menjadikan nitrogen dalam bentuk nitrat itu menjadi berguna
• Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk dijadikan protein lalu tumbuhan dimakan oleh kosumer senyawa nitrogen pindah ke tubuh hewan dan manusia
• Urin dan faeces sebagai Ekresta , bangkai hewan, dan tumbuhan mati , sisa kehidupan (ranting , daun tua) yang disebut Egesta akan diuraikan oleh pengurai jadi ammonium dan ammoniak.
• Amoniak hasil pembusukan itu oleh bakteri Nitrifikans akan dirombak jadi Nitrat melalui Nitrifikasi OK
• Nitrifikasi adala proses biokimia yang tergolong anabolisme mengubah senyawa sederhana anorganik berupa amoniak NH3 menjadi senyawa organik nitrat HNO3 dengan energi berasal dari energi hasil reaksi kimia / khemosintesis yang dipunyai bakteri
• Nitrifikasi diperlukan bakteri ( NS,NC dan NB) Bakteri Nitrosomonas dan Nitrococcus Nitrobacter mengubah amoniak jadi nitrat yang berjalan secara aerob ( butuh aerasi ditanah oleh karenanya tanah harus digemburkan agar terbentuk banyak nitrat)
• proses berjalan dua kali yaitu nitritasi membentuk nitrit dan nitratasi membentuk nitrat
• Nitrifikasi : nitritasi dan nitratasi
• Amoniak NH3 dirubah menjadi nitrit HNO2 oleh NS dan NC disebut nitritasi lalu Nitrit diubah lagi Nitrat HNO3 oleh bakteri NB (Nitrobacter) Nitratasi
• Kemudian nitrat diserap oleh tumbuhan. karena Nitrogen ditanah hanya bisa diserap dalam bentuk nitrat (Amoniak , Nitrit tidak bisa diserap )
• Selain melalui petir juga melalui Fikasasi , Fikasasi itu berbeda dengan Nitrifikasi
• Fikasasi itu pengikatan langsung Nitrogen di udara oleh mikroorganisme Fiksasi ( Rhizobium, Azotobacter , Clostridium pasteurianum , Nostoc , Anabaena )
• Rhizobium bersimbiosis dengan kacang kacangan membentuk bintil akar yang sebenarnya bintil itu karena infeksi bakteri Rhizobium leguminosorum , yang berguna bagi kacang karena punya kemampuan membFIKSASI Nitrogen dari udara untuk dipersembahkan ke kacang dalam pertumbuhannya , sehingga petani nggak perlu lagi memberi pupuk (Urea atau NPK) karena ada free download nitrogendari udara hehe
• Anabaena bersimbiosis dengan Paku air Azolla dan Pakis haji Cycas rumpii.
• azotobacter, Clostridium dan Nostoc soliter hidupnya
• Nitrogen juga bisa dari Air hujan , hujan asam ( Acid rain) , dari pupuk buatan Urea yang dilepaskan ke tanah

Nitrogen Tanah

Nitrogen adalah unsur hara yang paling dinamis di alam.

• Keberadaannya di tanah sangat dipengaruhi oleh keseimbangan antara input dan outputnya dalam sistem tanah.
• Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitra
• Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah.
• Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen.
• Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium.
• Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.
• Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein.
• Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan yang mengandung protein itu mati, mikroorganisme pengurai akan merombak protein itu menjadi menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+) ( Demineralisasi )Proses ini disebut dengan amonifikasi.
• kemudian diteruskan ke proses Nitrifikasi oleh bakteri Nitrifikasn
• Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.
• Keseimbangan Nitrogen ini digambarkan pada Gambar