Makalah Biokimia Siklus Nitrogen

201 2

SIKLUS NITROGEN Disusun Oleh Kelompok 4 Nora Marihot Purba

090802002

Melda Damayanti Lubis

090802030

Parry

090802020

Satriani Marito Lubis

090802026

Juliana

090802030

Lois Lenny Marita

090802031

Junita D.Sari

090802038

Destaria

090802044

Rehmalem

090802046

Supran Hidayat

090802048

Putri N.E. Naiborhu

090802051

Rimenda Sinulingga

090802052

Jennifer

090802055 0

DEPARTEMEN KIMIA S-1 FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA T.A. 2011/2012

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.





BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang

Nitrogen Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah berlimpah di atmosfer atmosfer dan sangat penting bagi tumbuhan yang dijumpai pada berbagai senyawa penyusun tumbuhan dan protein. Ironisnya bahwa tumbuhan tumbuhan kadang-kadang kadang-kadang menderita menderita defisiensi defisiensi nitrogen, nitrogen, sementara sementara atmosfer atmosfer hampir 80% kandungannya adalah nitrogen. Namun demikian, nitrogen atmosfer ini adalah gas N2 yang merupakan merupakan unsur unsur yang tidak reaktif dan tumbuhan tumbuhan tidak dapat menggunakan menggunakan nitrogen nitrogen dalam bentuk tersebut. Tetapi harus melewati berbagai tahapan reaksi terlebih dahulu sehingga dalam penggunaan penggunaan nitrogen pada makhluk makhluk hidup diperlukan berbagai proses, yaitu : fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Siklus nitrogen nitrogen sendiri adalah suatu proses proses konversi konversi senyawa yang mengandung mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun maupun non-biologis non-biologis.. Siklus nitrogen secara khusus khusus sangat sangat dibutuhkan dibutuhkan dalam ekologi ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruh mempengaruhii tingkat tingkat proses proses ekosistem ekosistem kunci, kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasan nitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus nitrogen global. Nitrogen Nitrogen sangatlah penting untuk untuk berbagai proses kehidupan kehidupan di Bumi. Nitrogen Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya dimasukkan ke dalam protein, tahu kan kalau protein adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam pertumbuhan. pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk pembentuk asam nukleat, nukleat, seperti seperti DNA dan RNA yang nantinya nantinya membawa heredita hereditas. s. Pada Pada tumbuh tumbuhan, an, banyak banyak dari nitroge nitrogen n diguna digunakan kan dalam dalam moleku molekull klorofi klorofil, l, yang yang penting untuk fotosintesis fotosintesis dan pertumbuhan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun Meskipun atmosfer bumi merupakan merupakan sumb sumber er berli berlimp mpah ah nitro nitroge gen, n, seba sebagi gian an besa besarr relati relatiff tidak tidak dapa dapatt digu diguna naka kan n oleh oleh tanam tanaman an.. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), rhizobium), diperlukan untuk mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh oleh organis organisme me hidup, hidup, oleh oleh karena karena itu nitroge nitrogen n menjad menjadii kompon komponen en penting penting dari produk produksi si





Nitrogen Nitrogen berada dialam dalam berbagai berbagai bentuk dan keadaan keadaan dinamis dinamis mengikuti mengikuti perbahan perbahan fisik dan kimia dalam suatu daur nitrogen. Sejumlah Sejumlah besar nitrogen nitrogen dalam atmosfer, namun sukar bagi tumbuhan untuk memperoleh atom N dari N 2 dalam bentuk yang dapat digunakan. Meskipun N2 masuk kedalam sel-sel daun bersama CO 2 melalaui melalaui stomata, stomata, enzimenzim enzim yang yang tersed tersedia ia hanya hanya mereduk mereduksi si CO2, sehin sehingg ggaa N kelu keluar ar dari dari sel-s sel-sel el daun daun sece secepat pat mungkin. Sebagian besar N 2 yang masuk tubuh tumbuhan telah mengalami fiksasi (reduksi) oleh mikroba prokariotik atau dalam bentuk NH 4 dan NO3 dalam air hujan atau aktifitas gunung berapi dan dan pembakara pembakaran n fosil. 1.2.Permasalahan

Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini yaitu : 

Bagaimana proses berlangsungnya siklus nitrogen di alam ?



Bagaimana jalur masuknya masuknya nitrogen kedalam suatu ekosistem ?



Apa saja reaksi kimia yang berlangsung dalam siklus nitrogen?

1.3. Manfaat Penulisan

Adapun manfaat yang diharapkan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut : 

Pembaca dapat mengetahui proses berlangsungnya siklus nitrogen di alam



Pembaca dapat dapat mengetahui jalur masuknya nitrogen kedalam suatu suatu ekosistem ekosistem



Pembaca dapat mengetahui reaksi kimia yang berlangsung dalam siklus nitrogen





BAB II PEMBAHASAN

2.1.Proses Berlangsungnya Siklus Nitrogen Dialam

Proses Proses siklus siklus nitroge nitrogen n mengub mengubah ah nitrog nitrogen en dari satu bentuk bentuk ke bentuk bentuk kimia kimia lain. lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitro nitroge gen n dalam dalam bentu bentuk k yang yang dibu dibutu tuhk hkan an untu untuk k pertu pertumb mbuh uhan an.. Diag Diagram ram di bawa bawah h ini menunjukkan bagaimana proses-proses pada siklus nitrogen.

( Gambar siklus nitrogen di alam )

Diagram Diagram di atas menun menunjuk jukkan kan bagaima bagaimana na proses proses-pro -proses ses yang yang berlang berlangsun sung g untuk untuk membentuk suatu siklus nitrogen (lihat gambar).





berupa organisme organisme hidup, hidup, atau atau humus, humus, dan dalam produk produk antara antara dekompo dekomposisi sisi bahan bahan organik organik atau humus humus dibang dibangun. un. Proses Proses siklus siklus nitroge nitrogen n mengub mengubah ah nitrog nitrogen en dari dari satu satu bentuk bentuk kimia kimia lain. lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. 2.2. Jalur Masuknya Nitrogen Kedalam Ekosistem

Nitrogen Nitrogen memasuki memasuki ekosiste ekosistem m melalui melalui 2 jalur alami yaitu yaitu : •

•

Melalui hujan dan debu nitrogen.

Melalui Melalui fiksasi nitrogen, yang dilakukan dilakukan oleh mikroba mikroba prokariotik prokariotik dengan kemampuan kemampuan mengubah N2 menjadi senyawa yang dapat digunakan untuk mensintesis senyawa organik bernitrogen bernitrogen seperti seperti asam amino Nitrogen Nitrogen memasuki memasuki ekosistem ekosistem

secara relatif sangat bervariasi bervariasi dari ekosistem ekosistem ke

ekosistem yang lain. Yang pertama, deposit pada atmosfer, merupakan 5-10 % dari nitrogen yang dapat digunkan yang memasuki sebagian besar ekosistem. Dalam proses ini, NH 4+ dan NO3-, kedua bentuk yang tersedia bagi tumbuhan, ditambahkan ketanah melalui kelarutannya dalam air hujan atau melalui pengendapan debu-debu halus atau butiran lainnya. 2.3. Reaksi – Reaksi Kimia Yang Berlangsung Dalam Siklus Nitrogen 1. Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang mem-fiksasi nitrogen disebut diazotrof . Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabu menggabungkan ngkan hidrogen hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai berikut N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 NH3 + H2 H2 Mikro Mikro organis organisme me yang yang melaku melakukan kan fiksas fiksasii nitroge nitrogen n antara antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, Clostridium, dan Frankia. Frankia. Selain Selain itu ganggang ganggang hijau biru juga juga dapat memfiksasi memfiksasi nitrogen. nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa beberapa hewan (rayap),





ada empat cara yang dapat mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif yaitu sebagai berikut: a. Fiksa Fiksasi si biolog biologis is: beberap beberapaa bakteri bakteri simbio simbiotik tik (paling (paling sering sering dikaitk dikaitkan an dengan dengan tanama tanaman n

polongan) polongan) dan beberapa beberapa bakteri bakteri yang hidup bebas dapat dapat memperbaik memperbaikii nitrogen nitrogen sebagai sebagai nitrogen nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas bakteri Azotobacter. b. Indus Industri tri fiksas fiksasii nitrog nitrogen en : Di bawa bawah h tekana tekanan n besa besar, r, pada pada suhu suhu 600 600 C, dan dan deng dengan an

penggunaan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen hidrogen (biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3). Dalam proses HaberBosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak. mesin mobil mobil dan dan pemb pembang angki kitt listri listrik k terma termal, l, yang yang c. Pembak Pembakara aran n bahan bahan bakar bakar fosil fosil : mesin melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx). d. Proses lain : Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan terutama petir,

dapat memfiksasi nitrogen. 2. Asimilasi

Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan. Tanaman Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama 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, rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsun langsung g dari nodul. nodul. Hewan, Hewan, jamur, jamur, dan organis organisme me heterot heterotrof rof lain mendap mendapatk atkan an nitroge nitrogen n sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil. 3. Amonifikasi

Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+)







4. Nitrifikasi

Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas Nitrosomonas mengoksida mengoksidasi si amonium amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-). (NO2-). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi konversi nitrit menjadi menjadi nitrat sangat penting karena nitrit merupakan merupakan racun bagi kehidupan tanaman. Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini : 1. NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+ 2.

NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-

3.

NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−

4.

NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e

Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air tanah. Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum, karena nitrat dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan menyebabkan sindrom methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah mengisi aliran sungai, nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk eutrofikasi, sebuah proses dimana populasi alga meledak, terutama populasi alga biruhijau. Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang berlebihan berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amon amonia ia), ), nitra nitratt dapa dapatt memi memilik likii efek efek tidak tidak lang langsu sung ng pada pada ikan ikan jika jika berko berkontr ntribu ibusi si untuk untuk eutrofikasi ini. 5. Denitrifikasi

Denitrifikasi Denitrifikasi adalah proses reduksi reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen nitrogen (N2),





2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O 6. Oksidasi Amonia Anaerobik

Dalam proses biologis, biologis, nitrit dan amonium dikonversi dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik NH4+ + NO2− → N2 + 2 H2O





BAB III KESIMPULAN DAN SARAN 3.1.Kesimpulan

Dari hasil pembahasan pembahasan pada bab sebelum sebelum nya maka dapat ditarik beberapa kesimpulan dari isi makalah ini , yaitu : 1. Siklus nitrogen nitrogen yang berlangsung berlangsung dialam bertujuan bertujuan untuk untuk mengubah mengubah nitrogen nitrogen dari satu bentuk ke bentuk bentuk kimia lain yang melibatkan melibatkan serangkaian serangkaian proses kimia yang dilakukan dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. 2. Nitro Nitroge gen n mema memasu suki ki ekos ekosist istem em melalu melaluii 2 jalur jalur alami alami yaitu yaitu melalu melaluii huja hujan n dan dan debu debu nitrogen dan melalui fiksasi nitrogen, yang dilakukan oleh mikroba prokariotik dengan kemampuan mengubah N 2 menjadi senyawa yang dapat digunakan untuk mensintesis senyawa organik bernitrogen seperti asam amino 3. Secara Secara umum ada 6 bentuk bentuk reaksi reaksi kimia kimia yang berlang berlangsun sung g pada siklus siklus nitrogen nitrogen yang berguna berguna untuk mengkonve mengkonversikan rsikan unsur unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif, reaktif, diantara diantara nya adalah adalah Fiksas Fiksasii nitroge nitrogen, n, Asimila Asimilasi, si, Amonifi Amonifikas kasi, i, Nitrifika Nitrifikasi si Denitrifikasi, dan Oksidasi Amonia Anaerobik.

3.2. Saran

Dari hasil pembahasan yang dipaparkan dalam isi makalah ini , pembaca diharapkan dapa dapatt memi memilih lihara ara ekos ekosist istem em yang yang ada ada dilin dilingk gkun unga gan n seki sekitar tar agar agar sikl siklum um alam alam yang yang ada ada





DAFTAR PUSTAKA

Campbell. Reece. Mitchell. 2000. Biologi Edisi Kelima JIlid 1. Terjemahan Rahayu Lestari. Erlangga. Jakarta. Rost. Barbour. Stocking. Murphy. 2006. Plant Biology Second Edition. Thompson Brooks/Cole. Canada. Taiz, L. & E. Zeiger. 2002. Plant Physiology Physiology Third Edition. Sinauer Associates, Associates, Inc. Massachusetts.

Makalah Biokimia Siklus Nitrogen

Recommend Documents