N. Fithriyah Nst

Sabtu, 01 September 2012

METABOLISME NITROGEN

File Pendukung: Pdf 1
                          Pdf 2
                          PPt
                          Video

1. Fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang  mengubah nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme  yang  memfiksasi nitrogen  disebut  diazotrof. Mikroorganisme ini  memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai  berikut :
N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2
Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain :  Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan  Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan  diazotrof.  Selain dilakukan oleh
mikroorganisme,  fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang dapat  mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif :
a. Fiksasi biologis:
beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen sebagai 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. Industri fiksasi nitrogen :
Di bawah tekanan besar, pada suhu 600 C, dan dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.
c. Pembakaran bahan bakar fosil :
mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang 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 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.
3. Amonifikasi
Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.
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 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 :
a. NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+
b. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
c. NH3 + O2 → NO2−+ 3H++ 2e−
d. NO2- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e
note : "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."
5. Denitrifikasi
Denitrifikasi adalah proses reduksi  nitrat untuk kembali menjadi  gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan  siklus nitrogen. Proses ini dilakukanoleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan  nitrat sebagai akseptor elektron di 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
6. 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


Tidak ada komentar:

Posting Komentar