MAKALAH “FIKSASI & ASIMILASI NITROGEN”
OLEH :
KELOMPOK VI ENJEL D. MONTOLALU MARIA J. KORDAK
UNIVERSITAS NEGERI MANADO PROGRAM STUDI BIOLOGI 2014
BAB I Pendahuluan A. Latar Belakang
Tumbuhan tingkat tinggi merupakan organisme autotrof dapat mensintesa komponen molekular organik yang dibutuhkannya, selain juga membutuhkan hara dalam bentuk anorganik dari lingkungan sekitarnya. Hara mineral 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. Nitrogen merupakan unsur mineral yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah besar. Nitrogen menyediakan unsur pokok pada banyak komponen sel tumbuhan yaitu asam-asam amino dan asam nukleat. Selain itu, unsur yang sama pentingnya adalah karbon, hidrogen, dan oksigen sebagai penyusun protein, asam nukleat, hormon-hormon pertumbuhan, vitamin dan lain-lain. Nitrogen di dalam tumbuhan berada dalam bentuk asam amino, protein, amida, klorofil, alkaloid, dan basa nitrogen.
B. Rumusan Masalah
-
Apa itu Daur Nitrogen?
-
Bagaimana Proses Fiksasi/Penambatan Nitrogen?
-
Bagaimana Proses Asimilasi Nitrogen
C. Tujuan
-
Untuk mengetahui Proses Daur Nitrogen yang terjadi di alam dan pengaruhnya pada tumbuhan
-
Untuk mengetahui proses fiksasi/penambatan nitrogen pada akar
-
Untuk mengetahui proses asimilasi nitrogen pada tumbuhan.
BAB II PEMBAHASAN 1. Daur Nitrogen
Nitrogen melewati beberapa bentuk dalam daur biogeokimia. Nitrogen hadir dalam berbagai bentuk di biosfer. Sejumlah besar N2 terdapat dalam atmosfer (78% berdasarkan volume) sedangkan tanah hanya mengandung sedikit nitrogen. Namun, tumbuhan tidak dapat mengambil nitrogen secara langsung dari atmosfer dan tumbuhan bergantung pada suplai nitrogen di tanah untuk pertumbuhannya tetapi unsur ini terdapat dalam jumlah yang sedikit didalam tanah sedangkan yang diperlukan tanaman cukup banyak. Sumber nitrogen untuk tanaman adalah N2 atmosfer. Dalam bentuk N2, nitrogen tidak dapat langsung dimanfaatkan tanaman dan terlebih dahulu harus diubah menjadi nitrat atau amonium melalui proses tertentu sehingga tersedia bagi tanaman. Perolehan N2 dari atmosfer mengharuskan pemecahan ikatan kovalen rangkap tiga yang -
luar biasa dari 2 atom Nitrogen untuk menghasilkan amonia (NH3) atau nitrat (NO3 ). Reaksi 0
inilah yang dinamakan fiksasi nitrogen. Pada temperature tinggi yaitu sekitar 200 C dan tekanan tinggi (sekitar 200 atmospheres) N2 bergabung dengan hydrogen untuk membentuk ammonia. Kondisi ekstrim ini untuk menanggulangi aktifasi energy yang tin ggi dari reaksi ini. 12
Proses alami ini menyediakan 190 x 10
-1
g yr dari nitrogen melalui proses-proses
berikut (Schlesinger, 1997). i.
Kilat. Kilat bertanggung jawab taerhadap 8% dari fiksasi nitrogen. Kilat mengubah uap air dan oksigen ke dalam radikal bebas yang reaktifnya tinggi, atom hydrogen bebas, atom oksigen bebas yang memecah nitrogen ke dalam bentuk asam nitrat (HNO3). Asam nitrat tersebut selanjutnya turun ke bumi lewat hujan
ii.
Reaksi Fotokimia. Kira-kira 2% dari nitrogen terikat diperoleh dari reaksi fitokimia antara gas nitrit oksida (NO) dan ozone (O3) yang menghasilkan asam nitrat (HNO3).
iii.
Fiksasi Biologis Nitrogen. Sisa 90% nitrogen dihasilkan dari fiksasi (reduksi) biologis nitrogen yang mana bakteri atau ganggang/alga hijau-biru (cyanobacteria) fix N2 ke +
dalam amonium (NH4 )
Meskipun N2 masuk ke dalam sel-sel daun berama-sama CO2 melalui stomata, enzimenzim yang tersedia hanya mereduksi CO2 sehingga N2 keluar sel-sel daun secepat masuknya. Sebagian besar N2 sampai di dalam organisme hdup hanya setelah difiksasi (reduksi) oleh mikroorganisme prokariota, beberapa organisme tersebut terdapat di dalam akar beberapa +
-
tumbuhan. Sejumlah kecil nitrogen juga pindah dari atmosfer ke tanah sebagai NH4 dan NO3 +
dan kemudian diserap oleh akar. NH4 ini berasal dari pembakaran industry, aktofotas gunung -
berapi dan kebakaran hutan sedangkan NO3 berasal dari oksidasi N2 oleh O2 atau ozon dengan -
bantuan kilat atau radiasi ultraviolet. Sumber lain NO3 adalah samudera. -
+
Penyerapan NO3 dan NH4 oelh tumbuhan memungkinkannya membentuk sejumlah senyawa nitrogen terutama protein. Pupuk dari tumbuhan, mikroorganisme dan hewan mati merupakan sumber nitrogen penting yang kembali ke tanah tetapi sebagian besar nitrogen itu tidak dapat larut dan tidak segera tersedia untuk kegunaan tumbuhan. Hampir semua tanah mengandung berbagai asam amino dalam jumlah kecil yang dihasilkan terutama oleh pembusukan bahan organic oleh mikroba tetapi juga oleh ekskresi dari akar yang masih hidup. Asam amino tersebut dapat diserap dan dimetabolisme oleh tumbuhan namun seyawa ini dan senyawa nitrogen yang lebih kompleks sedikit sekali menyumbang nutrisi nitrogen tumbuhan secara langsung. Senyawa-senyawa tersebut penting sebagai cadangan nitrogen yang merupakan +
-
asal dari NH4 dan NO3 . Hingga 90% dari nitrogen total dalam tanah adalah bahan organic, +
meskipun pada beberapa keadaan sejumlah besar terdapat sebagai NH4 terikat kepada koloid +
tanah liat. Perubahan nitrogen organic menjadi NH4 oleh mikroba tanah disebut amonifikasi. +
Dalam tanah panas atau lembab dengan pH mendekati netral, NH4 dioksidasi lebih lanjut oleh -
bakteri menjadi NO3 beberapa hari setelah ditambahkan sebagai pupuk. Oksidasi ini disebut nitrifikasi, menyediakan energy untuk kelangsungan hidup dan pertumbuhan mikroba tersebut saa seperti oksidasi bahan makanan yang lebih kompleks untuk organisme lain. Dalam banyak tanah asam, bakteri nitrifikasi kurang banyak sehingga NH4
+
menjadi sumber nitrogen yang
-
lebih penting dari NO3 . Banyak pohon-pohon di hutan menyerap sebagian besar nitrogennya +
sebagai NH4 , karena rendahnya pH yang umum bagi tanah hutan dan mungkin karena factorfaktor lain yang turut memperlambat laju nitrifikasi. Karena muatan positif, NH4
+
diadsorpsi
-
koloid tanah sedangkan muatannya positif. NO3 tidak diadsorpsi dan lebih mudah dilepaskan. Nitrat juga hilang dari tanah oleh denitrifikasi, proses terbentuknya N2, NO, N2O dan NO2 dari -
-
NO3 oleh bakteri anaerob. Bakteri ini menggunakan NO3 bukan O2 sebagai akseptor electron
respirasi, jadi memperoleh energy untuk kelangsungan hidup. Denitrifikasi berlangsung relative dalam didalam tanah yang penetrasi O2 terbatas, tanah yang terendam air atau tanah yang padat dan di daerah teretntu dekat permukaan tanah yang konsentrasi O2 rendah karena cepatnya digunakan terutama dalam oksidasi bahan organic. Selanjutnya, tumbuhan kehilangan sejumlah kecil nitrogen ke atmosfer sebagai NH3, N 2O, NO2, dan NO terutama jika diberi pupuk nitrogen dengan baik. Bentuk nitrogen terokidasai dari atmosfer penting secara ekologis ebab jika diubah -
menjadi NO3 maka terbentuk HNO3 dari hujan asam.
2. Fiksasi/Penambatan Nitrogen
Proses reduksi N2 menjadi NH4
+
disebut fiksasi (penambatan) nitrogen yang hanya
dilakukan oleh mikroorganisme prokariota. Pemfiksasi N2 utama adalah bakteri tanha yang hidup bebas, cyanobakteri (ganggang hijau-biru) yang bebas hidup pada permukaan tanah atau dalam air, cyanobakteri dalam asosiasi simbiosi dengan jamur dalam lumut kerak atau dengan paku, lumut hati dan lumut jantung serta bakteri atau mikroba lain yang berasosiasi secara simbiosis dengan akar terutama tumbuhan polong-polongan. Kira-kira 15% dari hamper 20.000 spesies dari familia Fabaceae ( Leguminosae) telah diamati mengenai fiksasi N2 dan kira-kira 90% mempunyai bintil akar tempat fiksasi berlangsung. Tumbuhan bukan polong-polongan yang melakukan fiksasi N2 antara lain adalah dari genera Alnus, Myrica, dan /Casuarina. Mikroorganisme yang berperan dalam akar bnyak spesies telah diidenifikasi. Pada beberapa pohon tropika
adalah cyanobakteri, tetapi pada sebagian besar spesies yang
melaksanakan proses ini adalah organism seperti aktinomycetes (bakteri berfilamen). Pada polong-polongan yang berperan adalah spesies bakteri dari Rhizobium . Satu spesies Rhizobium tertentu biasanya efektif hanya pada satu spesies polong-polongan. Rhizobuim adalah bakteri aerob yang bertahn sebagai saprofit dalam tanah hingga menginfeksi akar rambut atau merusak sel epidermis (lihat gambar dibawah). Respon rambut akar oleh invasi Rhizobium biasanya adalah mengelilingi bakteri dengan struktur seperti benang yang disebut benang infeksi, walaupun benang sperti itu tidak terdeteksi pada beberapa potong-potongan. Benang infeksi terdiri atas perlengkungan dan pemanjangan membran plasma sel yang diinvasi, bersama-sama dengan selulosa yang baru dibentuk pada bagian sebelah dalam membran
tersebut. Bakteri termultiplikasi dalam benang yang memanjang kearah dalam dan menembus melalui dan diantara sel-sel korteks. Dalam sel-sel korteks bagian dalam bakteri dilepaskan kedalam sitoplasma dan memacu beberapa sel (terutama sel-sel tetraploid) untuk membelah. Pembelahan ini menyebabkan jaringan-jaringan berpoliferasi akhirnya membentuk bintil akar matang yang terutama terbentuk darii sel-sel tetraploid yang mengandung bakteri dan beberapa sel diploid tanpa bakteri. Setiap bakteri yang membesar dan tidak membesar disebut bakteroid. Biasanya bakteroid terdapat dalam kelompok didalam sitoplasma., setiap kelompok dikelilingi membran yang disebut membran peribakteroid. Antara membran peribakteroid dan kelompok bakteroid terdapat satu daerah yang disebut ruang peribakteroid. Disebelah luar ruang peribakteroid dlam sitoplasma tumbuhan terdapat protein yang disebut leghemoglobin. Molekul ini merah karena satu gugus hem melekat sebagai gugus prostetik ke protein globin. Leghemoglobin memberi warna merah muda pada bintil akar polong-polongan. Diperkirakan leghemoglobin mengangkut O2 menginaktifkan enzim yang mengkatalisis fiksasi terkontrol. Terlalu banyak O2 menginaktifkan enzim yang mengkatalisis fiksasi N2, namun O2 penting bagi respirasi bakteroid.
Gambar 1. Bakteri yang menginfeksi akar tumbuhan
Fikasi N2 terjadi langsung didalam bakteroid. Tumbuhan inang menyediakan karbohidrat bagi bakteroid yang mengoksidasinya untuk memperoleh energi. Karbohidrat ini mula-mula dibentuk didaun selama fotosintesis dan kemudian diangkut melalui floem ke bintil akar. Sukrosa merupakan karbohidrat yang paling umum dan banyak diangkut, seperti misalnya dalam polong-polongan. Beberapa elektron dan ATP yang diperloleh selama oksidasi dalam bakteroid digunakan untuk mereduksi N2 menjadi NH4.
Gambar 2. Akar kacang kedelai yang telah terinfeksi Rhizobium japonicum
Biokimia dan Fisiologi Fiksasi Nitrogen
Reaksi penambatan nitrogen secara keseluruhan adalah sebagai berikut, : -
+
N2+ 8 e + 16Mg ATP +16H2O→2NH3 + H2 + 16Mg ATP + 16 Pi + 8H Enzim yang diperlukan adalah enzim nitrogenase Tahapannya adalah sebagai berikut, :
1. Respirasi karbohidrad pada bakteroid menyebabkan reduksi NAD menjadi NADH
atau
NADP menjadi NADPH. Oksidasi piruvat selama respirasi menyebabkan reduksi flavodoksin. 2. Kemudian
Flavoduksin, NADH atau NADPH mereduksi feredoksin.Nitrogenase
menerima elektron dari flavodoksin tereduksi, feredoksin atau bahan
pereduksi efektif
lainnya saat mengkatalisis penambatan N2. Netrogenase terdiri dari dua protein yang berlainan, yaitu protein Fe dan Protein Fe-Mo. Protein Fe mengandung 4 atom besi sementara
protein
Fe-Mo
mempunyai
atom
molibdenum
dan
28
atom
besi.
Baik molebdenun ataupun besi menjadi tereduksi, kemudian dioksidasi saat nitrogenase menerima elektron dari feredoksin dan mengangkutnya ke N2 untuk membentuk NH4. NH4 diangkut keluar dari bakteroid dan digunakan oleh tumbuhan inang. Di sitosol, yang mengandung bakteroid (bagian luar membran peribakteroid) NH4 diubah menjadi glutamin, asam glutamat, asparagin, dan ureida (alantoin dan asam alantoat). Seperti terlihat proses tersebut memerlukan suatu sumber elektron dan proton serta banyak molekul ATP. Juga diperlukan suatu kompleks enzim disebut nitrogenase. Jumlah molekul ATP yang diperlukan untuk menfiksasi tiap N2 belum diketahui, minimum dua untuk setiap enam elektron yang terlibat nampaknya diperlukan dan pada beberapa kondisi lingkungan mungkin dua kali lebih banyak diperlukan. Sumber elektron dan proton adalah karbohidrat yang diangkut dari daun (dan kemudian direspirasi oleh bakteri). Respirasi karbohidrat dalam bakteroid menyebabkan NAD direduksi menjadi NADH2 (atau NADP menjadi NADPH2), kemudian NADH2 atau NADPH2 mereduksi ferekdoksin atau protein yang serupa yang sangat efektif dalam mereduksi N2 menjadi NH4. Nitrogenase menerima elektron dari feredoksin tereduksi atau zat pereduksi efeksif lain pada waktu enzim itu mengkatalisis fiksasi N2. Nitrogenase terdiri atas dua protein yang berbeda, sering disebut komponen I dan II. Komponen I adalah suatu protein Fe-Mo, dengan dua atom molibdenum dan 28 atom besi. Kedua molibdenum dan besi itu akan tereduksi dan kemudian dioksidasi pada waktu nitrogenase menerima elektron dan feredoksin dan memindahkannya ke N2 untuk membentuk NH4. ATP diperlukan pada fiksasi karena berikatan ke komponen II dan menyebabkan protein berperan sebagai zat pereduksi yang kuat. Komponen II memindahkan elektron ke komponen I diikuti dengan hidrolisis ATP menjadi ADP. Selanjutnya komponen I
+
+
menyempurnakan pemidahan elektron ke N2. Jika elektron dari 8h telah diterima, kedua NH4 yang dihasilkan dilepaskan dari enzim. +
NH4 dipindahkan dari bakteriod sebelum dapat dimetabolisme lebih lanjut dan digunakan oleh tumbuhan inang. Dalam sitosol sel-sel yang mengandung bakteriod (disebelah luar +
membran bakteriod), NH4 diubah menjadi glutamin, asam glutamat, asparagin, dan banyak spesies, senyawa-senyawa kaya nitrogen yang disebut ureida. Dua ureida utama dalam polong polongan adalah alantoin (C4 N4H6O3) dan asam alantoat. Seperti asparagin (C4 N2H7O4) kedua ureida itu mempunyai perbandingan C:N relatif tinggi. Ketiga senyawa ini merupakan bentuk utama dari nitrogen yang diangkut dari bintil ke bagian lain dari tumbuhan. Asparagin terutama di angkut dalam tumbuhan polong-polongan asal daerah beriklim sedang, termasuk kacang ercis dan alfafa, ureida terutama dalam tumbuhan polong-polongan asal tropika misal kacang kedelai dan berbagai kacang-kacangan lain, sedangkan pada tumbuhan bukan polong-polongan, sitrulin (satu bentuk ureida lain) merupakan senyawa nitrogen utama yang diangkut dari binti akar. 3. Asimilasi
Asimilasi merupakan Penyerapan dan penggabungan dengan unsur lain membentuk zat -
baru dengan sifat baru. Senyawa Nitrat (NO3 ) diserap oleh tumbuhan mengalami proses asimilasi menjadi bahan penyusun organ pada tumbuhan. Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan. 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, 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.
Gambar 3. Nitrogen yang diasimilasi -
+
Untuk tumbuhan yang tidak dapat menfiksasi N2, sumber nitrogen adalah NO3 dan NH4 . -
+
Sebagian besar tumbuhan menyerap nitrogen sebagai ion NO3 karena NH4 mudah teroksidasi menjadi NO3 oleh bakteri nitrifikasi. Tetapi Coniferae dan rumput-rumputan menyerap sebagian +
besar nitrogen sebagai NH4 , karena nitrifikasi dihambat oleh rendahnya pH tanah dan oleh tanin serta senyawa fenolik. -
Mula-mula akan dibicarakan asimilasi nitrat, karena NO3 terdapat banyak dalam sebagian -
+
besar tanah dan karena NO3 harus diubah terlebih dahulu menjadi NH4 dalam tumbuhan sebelum nitrogen masuk dalam asam amino dan senyawa lainnya.
Tempat Asimilasi Nitrat
Baik akar maupun pucuk memerlukan senyawa nitrogen organik, namun organ yang -
mereduksi NO3 dan mengubahnya menjadi senyawa organik masih belum jelas yang. Akar -
beberapa spesies tumbuhan dapat mensintesis semua nitrogen organik yang diperlukan dari NO3 . Sedang akar tumbuhan lain bergantung pada pucuk untuk nitrogen organiknya. Gambar diatas menunjukkan macam senyawa nitrogen yang terdapat dalam aliran xilem beberapa spesies tanaman yang ditumbuhkan dalam media pasir dan yang selama pertumbuhan
vegetatif diberi larutan nutrisi ke akarnya. Tidak satupun dari tanaman itu mentranslokasikan +
NH4 ke pucuk, tetapi beberapa tanaman mengangkut sejumlah besar nitrogen organik yang +
berasal dari NH4 . Xanthium strumarium dan Lupinus albus merupakan yang ekstrim dalam hal -
ini. Akar X . Trumarium hampir tidak mereduksi NO3 sehingga bergantung kepada asam amino -
yang diangkut dalam floem dari daun. Pada L. albus hampir semua NO3 diserap dan diubah menjadi asam amino dan amida dalam akar. Sebagian besar pohon didaerah iklim sedang berlaku -
L. albus yaitu hamlir tidak mengangkut NO3 ke pucuk. -
Jumlah relatif NO3 dan nitrogen organik dalam xilem bergantung pada kondisi tikungan. -
Juga tumbuhan yang biasanya tidak mentranslokasikan banyak NO3 akan melakukannya jika -
diberi NO3 dalam jumlah berlebihan dalam tanah atau jika akrnya dingin. Pada kondisi ini -
reduksi NO3 dalam akar tidak dapat memenuhi angkutan ke pucuk sehingga reduksi terjadi dalam batang dan daun terutama selama hari yang cerah. 4. Amonifikasi +
Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4 ) oleh bakteri dan jamur. Proses reduksi nitrat adalah pengubahan nitrit menjadi NH4. Nitrit yang ada di sitosol Tahapan
diangkut
ke
reduksi
dalam
kloroplas
nitrit
menjadi
di
daun
atau
ammonium
ke
dalam
adalah
proplastid
sebagai
di
akar.
berikut,
:
Di daun, reduksi NO2 menjadi NH4 memerlukan enam elektron yang diambil dari H2O pada sistem pengangkutan elektron non siklik, pada kloroplas selama pengangkutan elektron ini, cahaya mendorong pengangkutan elektron dari H2O ke ferodksin (Fd). Reaksinya adalah sebagai berikut : 3H2O + 6Fd + cahaya ———— 15 O2 + 6H + 6Fd Kemudian ferodoksin tereduksi memberikan 6 elektron yang digunakan untuk mereduksi NO2 menjadi NH4, reaksinya sebagai berikut, : NO2 + 6Fd (Fe ) + 8H ——— NH4 + 6Fd (Fe ) + H2O
Sehingga keseluruhan proses reduksi nitrit menjadi amonia adalah sebagai berikut: NO2 + 3H2O + 2H + cahaya —— - NH4 + 1,5 O2 + 2H2O 5. 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 mengoksidasi amonium (NH4 ) dan mengubah amonia menjadi nitrit (NO2 ). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari -
nitrat (NO3 ). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting karena nitrit 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 Catatan : "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 biru-hijau. Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amonia), nitrat dapat memiliki efek tidak langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi ini." 6. Denitrifikasi
Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Contohnya Pseudomonas denitrifikans.Mereka
menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama respirasi. Fakultatif anaerob bakteri ini juga dapat hidup dalam kondisi aerobik. Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut: −
−
NO3 → NO2 → NO + N2O → N2 (g) Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks: −
−
+
2 NO3 + 10 e + 12 H → N2 + 6 H2O
7. Oksidasi Amonia Anaerobik
Dalam proses biologis, nitrit dan amonium 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 Tumbuhan membutuhkan nitrogen dalam jumlah yang banyak karena merupakan penyusun utama komponen sel tumbuhan yaitu asam amino. Tumbuhan yang sedang dalam pertumbuhan hanya mengandung sedikit nitrat atau ammonia. Tanaman mengabsorpsi nitrogen +
dalam bentuk nitrat (NO3 ‾), walaupun ternyata ammonium (NH4 ) dapat juga langsung diabsorpsi tanaman. Efisiensi relatif absorpsi ammonium dan nitrat dipengaruhi oleh pH (keasaman) tanah atau mungkin sistem pengambilan haranya yang berbeda. Reduksi nitrat menjadi nitrat pada proses asimilasi dalam tumbuhan dibantu dengan adanya enzim nitrat reduktase yang berupa flavoprotein yang diatur oleh komponen logamnya yakni molibdenum. Nitrogenase merubah gas N2 menjadi ammonia dalam mikroba pengikat N. reduksi nitrat merupakan suatu proses enzimatik yang memerlukan energi. Ion hidrogen dan energi diperoleh dari respirasi aerobik. Nitrat direduksi di dalam akar (pada tanaman apel) dan di bagian pucuk yang terkena sinar (pada tanaman tomat). Nitrogen ammonium diharapkan lebih cepat terpakai dalam sintesis protein. Tanaman leguminosa baik herba maupun perdu/pohon mempunyai kemampuan mengikat N2 udara (bentuk N yang tidak tersedia bagi tanaman) dan mengubahnya menjadi bentuk N yang tersedia bila bersimbiose dengan bakteri Rhizobium. Jumlah N2 yang ditambat bervariasi tergantung spesies leguminosa dan lingkungan tempat tumbuhnya. Contohnya tanaman tomat yang dipakai dalam percobaan ini. Gejala defisiensi nitrogen antara lain daun berwarna kuning
pucat, ruas lebih pendek, pertumbuhan daun semakin lambat, batang lebih pendek dan kurus, akar lebih panjang, tapi lebih kecil, jika defisiensi berkelanjutan, ujung daun dan daun yang terbawah menjadi nekrosis.
Tanaman memerlukan suplai nitrogen pada semua tingkat pertumbuhan, terutama pada -
+
awal pertumbuhan. Tumbuhan menyerap unsur N dalam bentuk ion NO3 dan (NH4 ). Peran unsur nitrogen, sebagai unsur utama adalah meningkatkan produksi dan kualitasnya, untuk pertumbuhan vegetatif (pertumbuhan tunas, daun, batang), pertumbuhan vegetatif berarti mempengaruhi produktivitas
BAB III PENUTUP
a. Kesimpulan
Nitrogen merupakan
unsur penting yang sangat dibutuhkan tumbuhan karena
menyediakan asam-asam amino dan asam nukleat. Atmosfer dialam terdapat kira-kira 78% (berdasarkan volume). Akan tetapi, Nitrogen tersebut tidak dapat langsung digunakan oleh tumbuhan dalam proses fisiologisnya. Untuk dapat digunakan oleh tumbuhan, nitrogen harus melewati beberapa proses yang melibatkan daur biogeokimia yaitu, fiksasi, asimilasi, nitrifikasi dan denitrifikasi. b. Saran
Setiap tumbuhan harus mendapatkan oksigen yang cukup. Meskipun tidak semua tumbuhan bias menambat oksigen namun kebutuhan oksigen dapat didapatkan juga dari hujan, dan kilat. Jadi, untuk tanaman yang diinginkan untuk melaksanakn proses fisiologisnya, harus ditempatkan pada lingkungan yang bias memberikan nitrogen yang cukup.
DAFTAR PUSTAKA
Asrun, Adji.2012. Metabolisme nitrogen. (Online).(http://www.slideshare.net/ajhieasrun/metabolisme-nitrogen-1, diakses 29 Oktober 2013 ). Azizah.2011. Pengaruh Tiga Inokulan Bakteri Rhizobium Terhadap Pembentukan Bintil Akar Tanaman
Kedelai
.(Online)
.
(http://
repository.unand.ac.id/17557/1/
PENGARUH_TIGA_INOKULAN_BAKTERI_RHIZOBIUM_TERHADAP_PEMBEN TUKAN_BINTIL_AKAR_TANAMAN_KEDELAI.PDF, diakses pada 1 November 2013). Devita,
Aprilia.2012. Metabolisme
nitrogen.(Online).
(http://blog.ub.ac.id
/coretanku
/2012/05/09/metabolisme-nitrogen/, diakses 29 Oktober 2013). Fandicka.2011. Proses
fiksasi
nitrogen
oleh
bintil
akar.
(Online).
(http://fandicka.
wordpress.com/2011/04/04/proses-fiksasi-nitrogen-oleh-bintil-akar/, diakses 1 November 2013). Pelczar, Michael J.1988. Dasar-dasar Mikrobiologi.Jakarta:Universitas Indonesia. Salisbury,Frank B,dkk.1992. Fisiologi tumbuhan JILID 2. Bandung: ITB. Sastramihardja & Siregar. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Bandung : ITB Taiz & Zeiger. Plant Physiology
