BAB I PENDAHULUAN A. Lata Latarr B Bel elak akan ang g
Tumbu Tumbuhan han tingkat tingkat tinggi tinggi merupakan merupakan organisme organisme autotrof autotrof dapat mensintesa komponen komponen molekular molekular organik organik yang yang dibutuhka dibutuhkanny nnya, a, selain juga membutuhk membutuhkan an hara dalam bentuk anorganik anorganik dari lingkungan lingkungan sekitarnya. sekitarnya. Hara mineral mineral diabsorpsi diabsorpsi dari tanah oleh akar dan akan bergabung dengan senyawa organik yang esensial untuk pertumbuhan dan perkembangan. Penggabungan hara mineral dengan senyawa organik membentuk pigmen, kofaktor enzim, lipid, asam nukleat dan asam amino. Proses inilah yang disebut dengan asimilasi hara mineral. Asimilasi nitrogen dan sulfur membutuhkan serangkaian reaksi biokimia yang komplek komplek yang yang membutuhka membutuhkan n energi. energi. Asimilasi Asimilasi kation melibatkan melibatkan pembentukk pembentukkan an komplek komplek dengan senyawa senyawa organik. Pada makalah makalah ini diulas mengenai mengenai reaksi primer untuk asimilasi dua unsur hara utama nitrogen dan sulfur. Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial, menyusun bermacam macam persenyawaan penting, baik organik maupun anorganik. Nitrogen menempati porsi !" # dari berat kering tanaman. $etersediaan nitrogen dialam berada dalam beberapa bentuk persenyawaan, yaitu berupa N" %&" # 'olume udara(, N"), N), N)", N)* dan NH+. -i dalam atanah, lebih dari /# nitrogen adalah dalam bentuk Norganik. 0elerang atau sulfur adalah unsur kimia 0entuknya adalah nonmetal yang tak berasa, tak berbau danmulti'alent. 0elerang, dalam bentuk aslinya, adalah sebuah se buah zat padat kristalin kuning. -i alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral mineralsulfide dan sulfate. 1a adalah unsur penting untuk kehidupan dan dan
dite ditemu muka kan n
dala dalam m
duaa duaasa sam m
amin amino. o.
Peng Penggu guna naan an
kome komers rsil ilny nyaa
teru teruta tama ma
dalam fertilizer namun juga dalam bubuk mesiu, korek api, insektisida dan fungisida.
1
B. Rumusan Masalah
!. Apa yang dimaksud dengan asimilasi sulfur dan blerang2 ". 0agaimana proses terjadinya asimilasi sulfur dan blerang2 *. Apa peranan sulfur dan blerang terhadap pertumbuhan tanaman2
C. Tujuan
!. 3ntuk mengetahui pengertian dari asimilasi sulfur dan blerang ". 4engetahui proses terjadinya asimilasi sulfur dan blerang *. 4engetahui peranan sulfur dan blerang terhadap pertumbuhan tanaman
2
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Asimilasi
Asimilasi adalah transport komponen metabolik terlarut dari luar ke dalam lingkungan sel, baik secara pasif %difusi( maupun transport aktif. 5el yang mendapatkan semua komponen metabolic melalui asimilasi disebut osmotrof, contohnya jamur, algae, dan bakteri. Asimilasi dipenuhi dengan mekanisme transportasi dengan energi pasif %energi
netral(
dan energi aktif
%energi
konsumsi(. Transport pasif
dilakukan
berdasarkan dri'ing force yang berupa gradient konsentrasi, dengan mekanisme difusi. Proses ini bersifat spontan, tidak membutuhkan energi dari luar dan akan berlangsung sampai konsentrasi di area perbatasan sel dengan daerah luar menjadi homogen . Transport pasif akan terjadi hanya ketika molekul mampu berdifusi melalui membran sel. B. Asimilasi Sulur !an Nitr"gen a. Asimilasi Nitr"gen
Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. 5edangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan. dari Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui rambut akarnya. 6ika nitrat diserap, pertamatama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman
yang
memiliki
hubungan mutualistik
dengan rhizobia, nitrogen dapat
berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil. Ada beberapa sumber nitrogen yang dapat diambil tumbuhan yakni N)*, NH+, N organik dan N", terutama pada bakteri dan algae tertentu. Pada tumbuhan tinggi umumnya, sumber nitrogen yang paling banyak diserab adalah N)* dan NH+ dan beberapa Norganik. Pada tumbuhan tinggi umumnya, sumber terpenting nitrogen adalah ion nitrat %N)*7( yang diambil dari larutan tanah. -i dalam tanah, spesiasi ion nitrat tidaklah stabil. -alam situasi aerobik, ion nitrogen lebih banyak dalam bentuk nitrat. 5ebaliknya, dalam suasana anarobik, nitrat akan tereduksi secara bertahap menjadi ion amonia %NH+(. 0akteri nitrifikasi dan denitrifikasi berperan pada proses kon'ersi tersebut. -i alam dikenal ada banyak bakteri terlibat dalam kon'ersi nitrat menjadi amonia, atau sebaliknya. Prosesproses pengubahan dari amonia menjadi nitrat disebut nitrifikasi. 5ebaliknya, terjadi peristiwa 3
pengubahan nitrat , nitrit menjadi amonia atau N" yang disebut denitrifikasi. Proses nitrifikasi melibatkan bakteri nitrosomonas dan nitrobakter. Pada proses pembusukan dari senyawa N organik, akan dihasilkan ionion amonia, yang prosesnya disebut amonifikasi. 8ang dibutuhkan dalam asimilasi nitrogen yaitu Memerlukan cadangan sumber energy, Energi berasal dari fotosintesis, Reaksi terjadi pada jaringan dan kompartemen sel yang berbeda, Berkaitan erat dengan metabolisme karbon.
Siklus Nitrogen
5iklus nitrogen sendiri adalah suatu proses kon'ersi senyawa yang mengandungunsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun nonbiologis. 5iklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Akti'itas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasannitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus nitrogen global. Pembukaannya sudah cukup, sekarang kita menginjak ke detail proses daur 9 siklus nitrogen. Nitrogen sangatlah
penting
untuk
0umi. Nitrogen adalah komponen utama
berbagai
proses
kehidupan
di
dalam semua asam amino, yang nantinya
dimasukkan ke dalam protein, tahu kan kalau protein adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam
pertumbuhan.Nitrogen juga
seperti -NA dan :NA yang
nantinya
hadir
di
basis
pembentuk asam
membawa hereditas. Pada
tumbuhan,
nukleat, banyak
dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. 4eskipun atmosfer bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami %melalui proses kon'ersi seperti yang dilakukan bakteri
rhizobium(,
diperlukan untuk
mengkon'ersi gas nitrogenmenjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan. $elimpahan atau kelangkaan dari bentuk ;tetap; nitrogen, %juga dikenal sebagai nitrogen reaktif(, menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada sebidang tanah.
PR#SES$PR#SES DALAM DAUR NITR#%EN
4
Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk nitrogen organik, amonium %NH+ (, nitrit %N)"(, nitrat %N)*(, dan gas nitrogen %N"(. Nitrogen organik dapat berupa organisme hidup, atau humus, dan dalam produk antara dekomposisi bahan organik atau humus dibangun. Proses siklus nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia lain. 0anyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. -iagram di atas menunjukkan bagaimana prosesproses cocok bersama untuk membentuk siklus nitrogen %lihat gambar(. &. 'iksasi Nitr"gen
H > e? @ " NH* H" 4ikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain = yanobacteria, Azotobacteraceae, :hizobia, lostridium, dan
b. 1ndustri fiksasi nitrogen = -i bawah tekanan besar, pada suhu C// , dan dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen %biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi( dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia %NH*(. -alam proses Haber0osch, N" adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen %H"( menjadi amonia %NH*(, yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak. c. Pembakaran bahan bakar fosil = mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang melepaskan berbagai nitrogen oksida %N)D(. d. Proses lain= 5elain itu, pembentukan N) dari N" dan )" karena foton dan terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen. (. Asimilasi
Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. 5edangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan. Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui rambut akarnya. 6ika nitrat diserap, pertamatama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil. ). Am"niikasi
6ika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium %NH+( oleh bakteri dan jamur. 4. Nitrifikasi
$on'ersi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengoksidasi amonium %NH+ ( dan mengubah amonia menjadinitrit %N)"(. 5pesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat %N)*(. Proses kon'ersi nitrit menjadi nitrat sangat penting karena nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman. Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini = !.
NH* )" !.E )" Nitrosomonas @ N)" H") H
".
N)" )" /.E )" Nitrobacter @ N)*
*.
NH* )" @ N)"? *H "e?
+.
N)"? H") @ N)*? "H "e !
5. Denitrifikasi
-enitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen %N"(, untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan lostridium dalam kondisi anaerobik. 4ereka menggunakan nitratsebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama respirasi.
-alam proses biologis, nitrit dan amonium dikon'ersi langsung ke elemen %N"( gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari kon'ersi nitrogen unsur di lautan. :eduksi dalam kondisi anoDic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik NH+ N)"? @ N" " H"). Pen,era-an nitr"gen •
•
Anasir hara nitrogen %N( diserap perakaran tanaman dalam bentuk anion nitrat %N) *(, kation amonium %N +( dan bahan lebih kompleks, seperti asam amino larut atmosphere dan asam nukleik. 5etiap jenis tanaman mempunyai kecenderungan khusus untuk menggunakan bentuk ion nitrogen yang dibutuhakannya dan kecendrungan ini dapat berubah oleh cause lingkungan.
•
3mumnya tanaman mampu menyerap dan menggunakan nitrat dan amonium.
•
Tanaman lahan atusan lebih banyak menyerap N dalam bentuk anion nitrat,
•
sedangkan tanman padi sawah lebih banyak menyerap NNH +. +. Asimilasi Sulur
5ulfur adalah komponen asam amino yang dibutuhkan untuk sintesis protein. 0eberapa organisme dapat memperoleh sulfur melalui asimilasi reduksi sulfat, sebagian lagi memperoleh sulfur melalui reduksi senyawa sulfur seperti H. 5ulfur adalah nutrisi utama bagi semua organisme. Plant Tanaman spesies memiliki keanekaragaman hayati yang tinggi di serapan, metabolization dan akumulasi sulfur sehingga ada potensi untuk menggunakan tanaman untuk fitoremediasi situs belerangdiperkaya. "
5ebuah sur'ei tanah diperkaya dengan sulfur baik secara alami atau akti'itas manusia menunjukkan bahwa surplus sulfur sebagian besar disertai dengan surplus unsur kimia lainnya yang dapat membatasi fitoremediasi karena terjadi coelemen lebih beracun untuk tanaman dari belerang. 5elain itu, akumulasi unsurunsur lain, membuat bahan tanaman %nabati ekstraksi( kurang cocok untuk digunakan sebagai pakan ternak dan untuk konsumsi manusia. 5ulfur %5( asimilasi oleh tumbuhan memainkan peran penting dalam siklus 5 di alam, dan metabolisme 5 berasimilasi menyediakan berbagai senyawa yang bermanfaat bagi hewan, termasuk manusia. 5angat penting untuk memahami mekanisme yang terlibat dalam metabolisme 5 sistemik dalam rangka meningkatkan tanaman agronomi dan produksi tanaman makanan dan 5tudistudi ini dapat dianggap sebagai studi kasus penting yang memberikan informasi mengenai mekanisme peraturan rumit yang terlibat dalam metabolisme tanaman. DAUR SI/LUS SUL'UR 0BELERAN%1
5ulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. 5ulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadangkadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati.Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat %5)+(. Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. 0eberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain -esulfomaculum dan -esulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida %H"5(. $emudian H"5 digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti hromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. 5ulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.
#
5elain proses tadi, manusia juga berperan dalam siklus sulfur. Hasil pembakaran pabrik membawa sulfur ke atmosfer. $etika hujan terjadi, turunlah hujan asam yang membawa H"5)+ kembali ke tanah. Hal ini dapat menyebabkan perusakan batuan juga tanaman. -alam daur belerang, mikroorganisme yang bertanggung jawab dalam setiap trasformasi adalah sebagai berikut = !. H"5 @ 5 @ 5)+F bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu. ". 5)+ @ H"5 %reduksi sulfat anaerobik(, bakteri desulfo'ibrio. *. H"5 @ 5)+ %Pengokaidasi sulfide aerobik(F bakteri thiobacilli. +. 5 organik @ 5)+ H"5, masingmasing mikroorganisme heterotrofik aerobik dan anaerobik. C. Peranan Nitr"gen !an Sulur terha- -ertum+uhan tanaman a. Peranan Nitr"gen
Ada beberapa peranan nitrogen terhadap pertumbuhan tanaman diantaranya adalah memacu pertumbuhan tanaman secara umum terutama pada fase 'egetati'e, berperan dalam pembentukan klorofil, dan merangsang perkembang biakan mikroorganisme. Peranan nitrogen dalam tanaman yaitu mensintesis karbohidrat menjadi protein dan protoplasma %melalui mekanisme respirasi( yang berperan dalam pembentukan jaringan fegetatif tanaman. 5edangkan peranan nitropgen dalam tanah yaitu nitrogen diserap tanaman dalam bentuk nitrat %N) *( dan ammonium %NH +(, akan tetapi nitrat akan segera tereduksi menjadi amonium melalui enzim yang mengandung 4o. Amonium merupakan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang hidup di tanah masam, terutama tanah humus, nitrat, merupakan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang hidup di tanah netral atau basa selanjutnya organic, merupakan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang hidup di tanah organic. Nitrogen udaram merupakaan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang bersimbiosis dengan organisme penambat nitrogen. +. Peranan Sulur
Pada umumnya belerang dibutuhkan tanaman dalam pembentukan asamasam amino sistin, sistein, dan metionin. -isamping itu 5 juga merupakan bagian dari biotin, tiamin, ko enzim A dan glutationin. -iperkirakan /# 5 dalam tanaman ditemukan dalam bentuk asam amino, yang salah satu fungsi utamanya adalah penyususn protein yaitu dalam pembentukan ikatan disulfide antara rantairantai peptide. 0elerang merupakan bagian %constituent( dari hasil metabolisme senyawasenyawa kompleks. 0elerang juga berfungsi sebagai acti'ator, $
kofaktor atau regulator enzim dan berperan dalam proses fisiologi tanaman. 5elain fungsi yang dikemukakan di atas, peranan 5 dalam pertumbuhan dan metabolisme tanaman sangat banyak dan penting, diantaranya %!( merupakan bagian penting dari ferodoksin, suatu compleD / kg 59ha( b( tanaman dengan tingkat kebutuhan 5 sedang %!/E/ kg59ha( c( tanaman dengan kebutuhan 5 rendah %E"E kg 59ha(. 0erdasarkan familinya, kebutuhan 5 oleh tanaman Graminaea, Beguminaeae, ruciferae, yang dapat dilihat dari kandungan sulfat pada biji dari masingmasing kelompok tanaman tersebut adalah secara berturutturut %/.!>/.!#, /,"E/ *# dan !.!!.&#( dari bobot kering tanaman. D. De2isiensi Unsur Nitr"gen !an Belerang
$ekurangan unsur hara Nitrogen %N( •
arna daun hijau agak kekuningkuningan dan pada tanaman padi warna ini mulai dari ujung daun menjalar ke tulang daun selanjutnya berubah menjadi kuning lengkap, sehingga seluruh tanaman berwarna pucat kekuningkuningan. 6aringan daun mati dan inilah yang menyebabkan daun selanjutnya menjadi kering dan berwarna merah kecoklatan.
•
Pertumbuhan tanaman lambat dan kerdil
•
Perkembangan buah tidak sempurna atau tidak baik, seringkali masak sebelum waktunya
1%
•
-apat menimbulkan daun penuh dengan serat, hal ini dikarenakan menebalnya membran sel daun sedangkan selnya sendiri berukuran kecilkecil
•
-alam keadaan kekurangan yang parah, daun menjadi kering, dimulai dari bagian bawah terus ke bagian atas.
$ekurangan unsur hara 0elerang %5( •
-aundaun muda mengalami klorosis %berubah menjadi kuning(, perubahan warna umumnya terjadi pada seluruh daun muda, kadang mengkilap keputihputihan dan kadangkadang perubahannya tidak merata tetapi berlangsung pada bagian daun selengkapnya
•
Perubahan warna daun dapat pula menjadi kuning sama sekali, sehingga tanaman tampak berdaun kuning dan hijau, seperti misalnya gejalagejala yang tampak pada daun tanaman teh di beberapa tempat di $enya yang terkenal dengan sebutanITea 8ellowI atauI8ellow -iseaseI
•
Tanaman tumbuh terlambat, kerdil, berbatang pendek dan kurus, batang tanaman berserat, berkayu dan berdiameter kecil
•
Pada tanaman tebu yang menyebabkan rendemen gula rendah
•
6umlah anakan terbatas.
BAB III PENUTUP 11
A. /esim-ulan •
Asimilasi adalah transport komponen metabolik terlarut dari luar ke dalam lingkungan sel, baik secara pasif %difusi( maupun transport aktif. 5el yang mendapatkan semua komponen metabolic melalui asimilasi disebut osmotrof, contohnya jamur, algae, dan bakteri. Asimilasi dipenuhi dengan mekanisme transportasi dengan energi pasif %energi netral( dan energi aktif %energi konsumsi(.
•
Asimilasi nitrogen dan sulfur membutuhkan serangkaian reaksi biokimia yang komplek yang membutuhkan energi.
•
Ada beberapa peranan nitrogen terhadap pertumbuhan tanaman diantaranya adalah memacu pertumbuhan tanaman secara umum terutama pada fase 'egetati'e, berperan dalam pembentukan klorofil, dan merangsang perkembang biakan mikroorganisme.
•
0elerang %5( berperan dalam pembentukan bintilbintil akar. 5ulfur ini merupakan unsur yang penting dalam beberapa jenis protein seperti asam amino. 3nsur ini pun membantu pertumbuhan anakan. 5elain itu, sulfur merupakan bagian penting pada tanamantanaman penghasil minyak, sayuran seperti cabai, kubis, dan lainlain.
12
