Nitrogen 2

download Nitrogen 2

of 28

  • date post

    11-Dec-2014
  • Category

    Documents

  • view

    118
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of Nitrogen 2

BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Nitrogen merupakan salah satu unsur yang paling luas penyebarannya di alam. Sekitar 3,81015 ton N2-molekuler terdapat di atmosfer, sedangkan pada litosfer terdapat sekitar 4,74 kalinya. Diperkirakan, setiap tahun biosfer menerima tambahan N netto sebesar 9 juta metrik ton, dari selisih total tambahan melelui fiksasi biologis dengan total kehilangan akibat denitrifikasi. Siklus nitrogen dari fiksasi N2-atmosfer secara fisik/kimiawi yang menyuplai tanah bersama presipitasi, dan oleh mikroorganisme baik secara simbiotik maupun nonsimbiotik yang menyuplai tanah baik melaliu inangnya maupun setelah mati. Sel-sel mati ini bersama dengan sisa tanaman/hewan akan menjadi bahan organic yang siap didekomposisikan dan melalui serangkaian proses mineralisasi (aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi) akan melepaskan N-mineral (NH4+ dan NO3-) yang kemudian di immobilisasi oleh tanaman atau mikrobia. Gas amoniak hasil proses aminisasi apabila tidak segera mengalami amonifikasi akan segera tervolatilisasi ke udara, begitu pula dengan gas N2 hasil denitrifikasi nitrat, keduanya merupakan sumber utama N2-atmosfer. Kehilangan nitrat dan ammonium melalui mekanisme pelindingan (leaching) merupakan salah satu penyebab penurunan kadar N di dalam tanah. Unsur nitrogen di dalam tanaman dijumpai dalam bentuk anorganik atau organik yang bergabung denagn C, H, O dan kadangkala dengan S untuk membentuk asam amino , asam nukleat, klorofil, alkanoid, dan basa purin. Unsur N tersebut berkorelasi sangat erat dengan perkembangan jaringan meristem, sehingga sangat menentukan pertumbuhan dan perkembangan tanaman 1.2.Tujuan Untuk mengetahui definisi Nitrogen Untuk mengetahui berbagai macam proses siklus nitrogen Untuk mengetahui metabolisme nitrogen Untuk mengetahui ketersediaan nitrogen dalam tanaman

Biokimia Tanaman-Nitrogen

Page 1

Untuk mengetahui gejala yang terjadi pada tanaman akibat kelebihan dan kekurangan nitrogen Untuk mengetahui metabolisme asam amino yang berkaitan dengan nitrogen

Biokimia Tanaman-Nitrogen

Page 2

BAB II PEMBAHASAN2.1. Pengertian Nitrogen Nitrogen adalah unsur yang diperlukan untuk membentuk senyawa penting di dalam sel, termasuk protein, DNA dan RNA. Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya dimasukkan ke dalam protein, protein adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat, seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas. 2.2. Proses-Proses Nitrogen Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ).Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen. Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem. Lihat Gambar.

Biokimia Tanaman-Nitrogen

Page 3

Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk nitrogen organik, amonium (NH4 +), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas nitrogen (N2). 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. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.

Hampir semua jazad mikro, tumbuhan tinggi dan hewan membutuhkan nitrogen (amonia,nitrat). Bentuk nitrogen anorganikini begitu juga nitrogen organik (protein,asam amino,asam nukleat dll.) relatigf sedikit ditemukan di dalam tanah/air, dan konsentrasinya kadang-kadang merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman. Keadaan ini menyebabkan transformasi nitrogen menjadi hal yang menarik bagi ahli mikrobiologi. 1. Penambatan gas nitrogen (N2) Simbiosis (Rhizobium,BGA) Non simbiosis (Azorobacter, Azospirilum). 2. Amonnifikasi nitrogen seluler (Pseudomonas, Bacillus,Proteus) 3. Nutrifikasi a (Nitrosomonas,Notrosococcus), b (Nitrobacter,Nitrococcus) 4. Denitrifikasi (Pseudomonas,Nitrococcus) 5. Mineralisasi

Biokimia Tanaman-Nitrogen

Page 4

6. Imobilisasi 7. Petir Bagfian atas dari daur memperluhatkan cara nhitrogen atmosfer diubah langsung menjadi benda hidup oleh jazad hidup tanah. Proses selanjutnya setelan N terpendam dalam tumbuh-tumbuhan sebagai protoplasma dll, diubah kejaringfan hewan. Bila tumbuhan dan hewan mati dan hancur, jazad hidup saprofit mengubah nitrogen itu kembali menjadi amonium. Proses ini disebut amonifikasi. Oksidasi amonia menjadi nitrit (nutrifikasi tahap I) dilakukan oleh Nitrosomonas dan Nitrosococcus (khemoautotrof). Nitrit yang terbentuk dioksidasi lebih lanjut (nitrifgikasi tahap II) menjadi nitrat oleh jazad khemoautotrofg lain seperti Nitrobacter dan Nitrococcus. Beberapa bakteri dapat menggunakan nitrat sebagai sumber nitrogen seluler melalui proses reduksi. Umumnya disebut reduksi nitrat. Proses reduksi nitrat menjadi molekul nitrogen (N2) disebut denigfikasi (respirasi anaerob), tetapi bila nitrat direduksi hanya menjadi nitrit disenut reduksi nitrat. Bila nitrit direduksi menjadi amonia disebut denitrosigfikasi.

Protein tumbuhan dan hewan

Amonifikasi

NH4+

denitrosigfikasi nutrifikasi I

reduksi nitrat NO2 Nitriikasi NO3 Denitrifikasi

Penambatan Nitrogen

Penambatan nitrogen adalah proses yang menyebabkan nitrogen bebas digabungkan secara kimia dengan unsur lain. Dalam atmosfer dengan satuan luas satu acre (0,46 ha) tanah diperkirakan ada 35.000 ton nitrogen bebas. Walaupun esensial mutlak bagi kehidupan, tidak satu molekulpun dapat digunakan begitu saja oleh tumbuhan, hewan atau manusia tanpa campur tangan jazad mikro penambat nitrogen.

Biokimia Tanaman-Nitrogen

Page 5

Sejumlah jazad mikro tanah dan air mampu menggunakan molekul nitrogen dalam atmosfer sebagai sumber N. Jazad mikro ini dibagi menjadi dua kelompok menurut cara penambatan N yang dilakukan yaitu : 2. Penambatan N secara non-simbiotik, yaitu jazad mikro yang mampu mengubah molekulNmenjadi nitrogen sel secara bebas tanpa tergantung pada organisme hidup lainnya. Jazad mikro penambat N itu secara enzimatis menggabungkan N atmosfer dengan unsur-unsur lain untuk membentuk senyawa N-organik dalam sel hidup. Dalam bentuk organik ini kemudian N dilepaskan kedalam bentuk terlambat, tersedia bagi tanaman baik secara langsung maupun melalui aktifitas jasad mikro. Penambatan N non-simbiotik dapat juga terjadi di atmosfer akibat

halilintar dan nitrogen oksida yan terbentuk oleh pembakaran mesin dapat mengalami fotokimia dan nitrogen yang terikat dengan cara ini jatuh ke tanah bersama air hujan. Penambatan Nitrogen Secara Simbiotik Dalam sistem ini penambatan molekul nitrogen adalah hasil kerja sama mutualisme antara tumbuhan (leun dan tumbuhan lain) dengan sejenis bakteri. Masing-masin simbion secara sendiri-sendiri tidak dapat menambat nitrogen. Simbiosis antara bakteri dengan tumbuhan, misalnya antara species Rhizobium dengan legum adalah endosimbiosis, karena berlangsung didalam tumbuhan. Bakteri hidup dalam sel dan jaringan tumbuhan. Di dalam tanah, bakteri Rhizobium bersifat organotrof, aerob, bentuk batang pleomorfi, gram negatif, tidak berspora dan berflagella (1-6). Bakteri ini mudah tumbuh dalam media biakan khususnya yang mengandung ragi atau kentang. Suhu optimum antara 25-300C dengan pH optimum 7,0. Bakteri Rhizobium bila masuk ke dalam sistem perakaran legum menyebabkan pembentukan bintil akar. Dalam bintil akar bakteri berubah bentuk menjadi bakteroid (bentul L,V,Y,T,X). Bakteri dalam bentuk bakteroid dapat menambat nitrogen dari udara dengan bantuan enzim nitrogenase yan dibentuk bakteri. Rhizobium yang tumbuh dalam bintil akar legum mengambil langsun nitrogen dari udara. Dengan aktivitas sselam abersama sel tanaman dan bakteri, nitrogen itu disusun menjadi senyawa nitrogen organik seperti asam amino danBiokimia Tanaman-Nitrogen Page 6

polipeptida yang ditemukan dalam tumbuhan, bakteri dan tanah di sekitarnya. Penyediaan hara nitrogen oleh Rhizobium dapat mencapai 60-75 % dari jumlah yang dibutuhkan tumbuhan. Agar mendapatkan keuntungan yang maksimum dari kegiatan Rhizobium, kita tidak dapat semata-mata tergantung pada infeksi spontan oleh mikroflora tanah. Banyak tampat yang mengandung Rhizobium yang tidak efektif. Jadi inokulasi dengan galur bakteri Rhizobium terpilih yang sesuai dengan tanaman inangnya dan mempunyai daya saing yang tingi terhadap mikroflora asli pada tanah setempat akan memberikan respons yang sangat nyata. Penambatan Nitrogen Non-Simbiotik Penambatan nitrogen secara hayati yang non sinbiotik dilakukan oleh jasad mikro yang hidup bebas. Menurut Tedja Imas dkk. (1989), beberapa jasad mikro yang dapat menambat N2 secara non simbiotik adalah Azotobacter. Bakteri ini bersifat mesofilik dan aerob obligat dengan laju respirasi yang sangat tinggi. Efisiensi penambata