Monday, December 14, 2009

DAUR CARBON - OKSIGEN

Dua hal Penting yang dipahami pada Daur ini yaitu
  1. peristiwa Fotosintesis
  2. peristiwa Respirasi 



Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atsmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO2 dan O2 ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui fotosintesis.

Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.
Yang terpenting untuk dipahami dalam siklus Biogeokimia ini ada 3 hal pokok yaitu
  1. terjadi daur aliran zat kimia dari Bio ke Geo atau dari Mahkluk hidup ke Bumi ( penguraian , zat sisa ekskresi dll yang ditujukan kebumi dari mahkluk hidup
  2. terjadi daur aliran zat kimia dari Geo ke Bio yang tidak lain adalah pemanfaatan zat kimia entah dalam bentuk organik maupun anorganik, biasanya oleh tumbuhan lewat akarnya
  3. terjadi daur aliran zat kimia dari Geo ke Geo maksudnya senyawa kimia di udara bisa pindah ke darat misalnya lewat hujan - darat ke udara - darat ke air - air ke darat dll yang semua itu pasti untuk suatu keseimbangan . OK
untuk daur aliran zat dari Bio ke Bio tentu sudah anda bisa ketahui di Rantai makanan atau Jaring makanan.
KONKLUSI

Gambar ini akan lebih menunjukkan pemahaman siklus karbons setelah anda pahami katakanlah sebagai refleksi atau konklusi atau kesimpulannya OK



Siklus Karbon dan Oksigen
  • Di atmosfer terdapat kandungan CO2 sebanyak 0.03%. Sumber-sumber CO2 di udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik.
  • Karbon dioksida (CO2)di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk ber Fotosintesis dan menghasilkan oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk ber Respirasi.
  • Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di dalam tanah.
  • Batubara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar C02 di udara.
  • Di ekosistem air, pertukaran C02 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung.
  • Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat.
  • Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain.
  • Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat.
  • Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah C02 di air.

Gbr. Siklus Karbon dan Oksigen di Lingkungan
Agar anda menjadi serius bahwa materi ini penting saya tambahkan materi ini untuk memahami siklus ini menjadi tidak setengah setengah lagi ( saya berharap tidak hanya menghafal tetapi memahami)
  • Unsur kimia yang yang paling mendominasi kehidupan adalah karbon.
  • Tanpa kecuali, semua molekul kimia penting kehidupan selalu mengandung unsur karbon.
  • Awalnya, studi tentang molekul yang mengandung karbon ini merupakan domain dari ilmu kimia organik.
  • Sesuai namanya, kimia organik bekerja pada bahan kimia yang ada pada sistem kehidupan (organic = sesuatu yang berasal dari mahluk hidup, organisme).
  • Dalam perkembangannya, berbagai bahan kimia organik bisa disintesis di lab dan tidak tergantung pada mahluk hidup lagi.
  • Selain itu, beragam senyawa organik baru yang tidak pernah ditemukan pada mahluk hidup berhasil disintesis.
  • Sejak itu, muncul cabang ilmu baru, yaitu biological chemistry yang disingkat menjadi biokimia.
  • Dalam hal ini, biokimia mempelajari beragam senyawa kimia, baik yang alami maupun yang berhasil disintesis di lab, yang bisa ditemukan pada mahluk hidup.
  • Sedangkan yang tidak ditemukan dalam mahluk hidup tetap menjadi domain kimia organik.
  • Unsur utama penyusun molekul biologi adalah karbon.
  • Ragam dan stabilitas molekul yang mengandung unsur karbon disebabkan oleh karakteristiknya yang spesifik, terutama ketika membentuk ikatan dengan unsur-unsur lain.
  • Salah satu sifat yang paling mendasar dari unsur karbon adalah pada orbital elektron terluarnya kekurangan 4 elektron dari seharusnya 8 elektron.
  • Karena orbital elektron terluar merupakan pertanda stabil-tidaknya suatu unsur, maka agar stabil, karbon cenderung berasosiasi dengan 4 unsur lainnya yang juga kekurangan elektron.
  • Dengan kata lain, unsur karbon mempunyai valensi 4.
  • Penggunaan bersama elektron oleh dua unsur atau lebih akan membentuk ikatan yang dikenal dengan ikatan kovalen.
  • Selain itu, semakin kecil BM unsur yang diikat oleh karbon maka ikatan kovalen yang terbentuk stabil.
  • Dengan begitu, untuk satu unsur karbon membutuhkan empat unsur yang lain agar elektron dalam orbit terluarnya menjadi stabil.
  • Pada umumnya, karbon akan membentuk ikatan kovalen dengan 1 karbon yang lain dan dengan oksigen, hidrogen, nitrogen dan sulfur.
  • Metana (satu karbon berikatan dengan 4 hidrogen), etanol (CH3 – CH2OH) dan metilamina(CH3 – NH2) merupakan senyawa karbon sederhana yang mengandung ikatan tunggal.
  • Selain itu, kadangkala dua atau tiga elektron digunakan bersama oleh dua unsur sehingga membentuk ikatan rangkap dua atau ikatan rangkap tiga.
  • Jadi, kombinasi valensi dan BM kecil merupakan karakteristik molekul berunsur karbon menjadi sangat beragam dan stabil yang mendominasi molekul biologis.
Molekul berunsur karbon adalah molekul yang stabil
  • Kestabilan molekul berunsur karbon bisa dilihat dari energi ikatan, yaitu jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutus 1 mol (sekitar 6 x 1023) ikatan.
  • Seringkali, energi ikatan disalahartikan sebagai energi yang tersimpan dalam ikatan.
  • Energi ikatan ini diekspresikan sebagai kalori per mol (kal/mol).
  • Kalori adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air sebesar 1o C.
  • Untuk memutus ikatan karbon dan karbon (C – C) dibutuhkan 83 kkal/mol,
  • Energi ikatan karbon dan hidrogen (C – H) = 99 kkal/mol, karbon dan oksigen (C – O) = 84 kkal/mol dan karbon-nitrogen (C – N) = 70 kkal/mol.
  • Energi yang jauh lebih besar dibutuhkan untuk memutus ikatan karbon rangkap dua (C ═ C), yaitu 146 kkal/mol dan ikatan karbon rangkap tiga (C ≡ C), yaitu 212 kkal/mol.
  • Besarnya energi ikatan molekul berunsur karbon diatas bisa lebih mudah diapresiasi kalau dibandingkan dengan nilai-nilai energi yang sejenis.
  • Misalnya, energi ikatan non-kovalen hanya beberapa kkal/mol, energi gelombang panas sekitar 0.6 kkal/mol, ikatan gugus fosfat dalam molekul ATP = 7.3 kkal/mol.
  • Jadi bisa dipahami bahwa molekul yang paling penting bagi kehidupan di muka bumi ini adalah yang berbasis rantai karbon.
  • Hal ini karena energi panjang gelombang matahari yang masuk ke permukaan bumi tidak bisa memutus ikatan C – C.
  • Hubungan energi dan panjang gelombang bisa dinotasikan sebagai E = 28.600/lkkal/einstein.
  • Menggunakan notasi tersebut, maka panjang gelombang cahaya matahari yang masuk ke permukaan bumi berada dalam kisaran cahaya tampak, yaitu antara 400-700 nm, mempunyai energi antara 71.5 – 40.8 kkal/einstein.
  • Nilai energi matahari tersebut jauh dibawah energi ikatan C – C. Dari notasi diatas bisa dimengerti bahwa sinar ultraviolet dengan panjang gelombang <400>
  • Problem: mungkinkah kalaupun ada kehidupan di luar bumi akan tersusun oleh molekul berunsur karbon?
Molekul berunsur karbon adalah molekul yang sangat beragam
  • Valensi 4 dari unsur karbon memungkinkan satu karbon mengikat 4 unsur yang lain, terutama yang berBM rendah yang hanya ada beberapa saja, dan yang paling banyak ditemukan dalam mahluk hidup adalah H. O, N, S dan P.
  • Hal ini menyebabkan molekul berunsur karbon menjadi sangat beragam.
  • Ditambah lagi jika satu valensi karbon membentuk ikatan dengan karbon yang lain.
  • Jika rantai karbon hanya berikatan dengan hidrogen maka akan membentuk hidrokarbon dengan struktur linear maupun sirkular.
  • Hidrokarbon adalah molekul penting secara ekonomis sebagai bahan bakar minyak, misalnya bensin (octane, C8H18).
  • Molekul ini tidak larut air sehingga di dalam sel fungsi utamanya adalah sebagai penyusun membran sel bagian dalam.
  • Selain dengan hidrogen dan unsur-unsur tunggal lainnya, rantai karbon berikatan dengan beragam gugus fungsional yang kemudian sangat menentukan kelarutannya dalam air dan reaktifitasnya.
  • Beberapa gugus fungsional yang biasa ditemukan dalam mahluk hidup antara lain yang bermuatan negatif (karboksil dan fosforil), bermuatan positif (amino), dan berpH netral (hidroksil, sulfhidril, karbonil, aldehida).
Molekul berunsur karbon dapat membentuk stereoisomer
  • Selain kemampuannya berikatan dengan gugus fungsional, keragaman molekul berunsur karbon ditambah lagi dengan kemampuan strukturnya membentuk simetri geometris.
  • Hal ini karena distribusi elektron yang digunakan bersama berada dalam konfigurasi tetrahedral.
  • Jika ada dua molekul karbon dengan struktur bayangan cermin yang satu dengan yang lain maka keduanya disebut stereoisomer.
  • Meskipun begitu, kedua molekul yang saling stereoisomer tidak selalu bisa ditemukan ada dalam mahluk hidup.
  • Misalnya, yang bisa ditemukan ada pada mahluk hidup adalah D-glukosa, sedangkan L-alanin maupun D-alanin keduanya ditemukan sebagai penyusun protein yang ada pada mahluk hidup.
Sintesis dengan Polimerasi yang disusun unsur carbon
  • Makromolekul bertanggungjawab dalam struktur dan fungsi sistem kehidupan
Ada tiga makromolekul yang menyusun sel dan semua tersusun atas Unsur Carbon
  1. karbohidrat
  2. protein
  3. asam nukleat
Sintesis makromolekul dengan polimerasi, tahap-demi-tahap
  1. Makromolekul selalu disintesis tahap demi tahap polimerasi dari molekul-molekul kecil yang disebut monomer
  2. Pembentukan polimer atau penambahan unit-unit monomer ke polimer terjadi melalui reaksi kondensasi – pembentukan molekul air
  3. Sebelum kondensasi terjadi, setiap monomer diaktifkan terlebih dahulu
  4. Molekul yang membantu aktifasi monomer adalah ATP

Makromolekul itu adalah
1. Protein (C-H-O-N)
  • Asam amino sebagai monomer protein
  • Klasifikasi struktur primer, sekunder, tertier dan kuartener
2. Asam nukleat
  • Jenis-jenis nukleotida
  • Polimer: DNA dan RNA
  • Struktur double heliks
3. Polisakarida (C - H - O)
  • Jenis-jenis monosakarida
  • Ikatan glikosida
  • Fungsi penyimpan energi dan struktur
4. Lipid (C - H - O)
  • Asam lemak sebagai penyusun lipid
  • Triacilgliserol sebagai lipid penyimpan
  • Fosfolipid sebagai penyusun struktur membran sel
  • Glikolipid sebagai komponen-komponen khusus membran sel
  • Steroid merupakan lipid dengan beragam fungsi
  • Terpena dibentuk dari isoprena

Berikut saya berikan diagram siklus Nitrogen agar punya pembanding OK



DAUR NITROGEN

Pagi ini saya posting ya siklus BiogeoKimia Nitrogen yang penting untuk pembentukan Protein yang berguna bagi kehidupan untuk pertumbuhan dan lainnya OK 

Nitrogen suatu gas inert yang sangat sulit diikat langsung oleh mahkluk hidup tingkat tinggi , di udara Nitrogen sepertinya tak terbatas jumlahnya karena jumlahnya 78 % paling besar diatara gas gas lainnya seperti oksigen , sulfur , carbon dan lainnya .

  • Jumlahnya nitrogen yang 78 % itu dalam bentuk unsur bukan dalam senyawa.
  • padahal mahkluk hidup memerlukan niterogen dalam suatu persenyawaan misalnya nitrat , asam amino , asam nuklead , protein dan sangat penting untuk pertumbuhan .
  • Jadi Nitrogen udara itu harus di proses sehingga bisa membentuk senyawa yang penting untuk dapat memenuhi kebutuhan mahkluk hidup.
  • Dalam memenuhi kebutuhan nitrogen pembahasan detail dapat diterangkan dalam Daur BioGeoKimia
  • Daur BIOGEOKIMIA kali ini dikhususkan untuk  Daur Nitrogen .
  • apa sih BIOGEOKIMIA , Bio = Mahkluk hidup , Geo = Bumi/Lingk, Kimia = zat /unsur kimia , jadi siklus zat kimia dari bio ke geo atau dari Geo ke bio ( memutar membentuk daur ) OK itu konsepnya
  • Misal siklus karbon gas CO2 ada di udara (Geo ) gas CO2 itu diperlukan oleh Mahkluk hidup ( bio) untuk apa ? tentu gas itu diikat hanya bisa untuk fotosintesis . OK
  • Di tubuh Mahkluk hidup CO2 sangat banyak akibat respirasi , gas itu akan dikembalikan ke udara ( Geo) pada peristiwa Respirasi
  • Jadi karena siklus itulah Zat kimia CO2 dan O2 itu selalu ada .
  • OK


SIKLUS NITROGEN
Nitrogen dalam bentuk senyawa terdapat pada Nitrat , Protein , Asam amino , Lipoprotein dll yang semua itu penting dala metabolisme
untuk apa nitrogen
  1. pembentukan membran sel
  2. pembentukan enzim
  3. pertumbuhan
  4. regenerasi sel
  5. antibody
  6. dll.
  • Dengan melihat kepentingannya itu , berarti tidak ada satupun mahkluk hidup yang tubuhnya tanpa kandungan unsur Nitrogen ini
  • Terbukti selalu mahkluk hidup setelah di lakukan analisa Abu oleh Sachs , selalu ditemukan Nitrogen dalam skala besar ( sebagai unsur Makro)
  • Nitrogen berfungsi sebagai pembentuk asam amino (NH2) merupakan persenyawaan pembentuk molekul protein. (yang tersusun atas unsur CHON yang membedakan dengan lemak dan karbohidrat kan hanya Nitrogennya)
  • Selanjutnya protein sebagai faktor penting dalam pertumbuhan dll .
Nitrogen dialam diudara sekitar 78 % itu bagaimana bisa berada di daratan , perairan sehingga bisa digunakan mahkluk hidup ?
Secara mudah kami berikan terlebih dahulu uraian bagaimana saja Senyawa nitrogen itu bisa berada di daratan / tanah sehingga bisa digunakan oleh mahklluk hidup
  • Ketika petir terbentuk diatmosfer menyebabkan nitrogen bersenyawa jadi nitrat.
  • Nitrat itu disentuhkan ke bumi , sehingga semakin daerah itu banyak petir tentu banyak nitrat terbentuk disana
  • Nitrat yang terbentuk di atmosfer tentu akan terbawa hujan sehingga terjadi perpindahan nitrat dari udara ke daratan yang menjadikan nitrogen dalam bentuk nitrat itu menjadi berguna
  • Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk dijadikan protein lalu tumbuhan dimakan oleh kosumer senyawa nitrogen pindah ke tubuh hewan dan manusia
  • Urin dan faeces sebagai Ekresta , bangkai hewan, dan tumbuhan mati , sisa kehidupan (ranting , daun tua) yang disebut Egesta akan diuraikan oleh pengurai jadi ammonium dan ammoniak.
  • Amoniak hasil pembusukan itu oleh bakteri Nitrifikans akan dirombak jadi Nitrat melalui Nitrifikasi OK
  • Nitrifikasi adala proses biokimia yang tergolong anabolisme mengubah senyawa sederhana anorganik berupa amoniak NH3 menjadi senyawa anorganik nitrat HNO3 dnn menghasilkan energi , energi yang berasal dari energi hasil reaksi kimia / khemosintesis yang dipunyai bakteri itu untuk membentuk senyawa organik yang akan digunakan untuk respirasi untuk aktivitasnya , energi hasil reaksi kimia itu kemudian untuk membentuk CO2 menjadi Glukosa sebagai bahan organik . sehingga bakteri NC,NS dan NB sebagai bakteri khemoautotrof karena mampu melakukan khemosintesis 
  • Nitrifikasi diperlukan bakteri ( NS,NC dan NB) Bakteri Nitrosomonas dan Nitrococcus Nitrobacter mengubah amoniak jadi nitrat yang berjalan secara aerob ( butuh aerasi ditanah oleh karenanya tanah harus digemburkan agar terbentuk banyak nitrat)
  • Proses berjalan dua kali yaitu nitritasi membentuk nitrit dan nitratasi membentuk nitrat
  • Nitrifikasi : nitritasi dan nitratasi
  • Amoniak NH3 dirubah menjadi nitrit HNO2 oleh NS dan NC disebut nitritasi lalu Nitrit diubah lagi Nitrat HNO3 oleh bakteri NB (Nitrobacter) Nitratasi
  • Kemudian nitrat diserap oleh tumbuhan. karena Nitrogen ditanah hanya bisa diserap dalam bentuk nitrat (Amoniak , Nitrit tidak bisa diserap )
  • Selain melalui petir juga melalui Fikasasi , Fikasasi itu berbeda dengan Nitrifikasi
  • Fikasasi itu pengikatan langsung Nitrogen di udara oleh mikroorganisme Fiksasi ( Rhizobium, Azotobacter , Clostridium pasteurianum , Nostoc , Anabaena )
  • Rhizobium bersimbiosis dengan kacang kacangan membentuk bintil akar yang sebenarnya bintil itu karena infeksi bakteri Rhizobium leguminosorum , yang berguna bagi kacang karena punya kemampuan membFIKSASI Nitrogen dari udara untuk dipersembahkan ke kacang dalam pertumbuhannya , sehingga petani nggak perlu lagi memberi pupuk (Urea atau NPK) karena ada free download nitrogendari udara hehe
  • Anabaena bersimbiosis dengan Paku air Azolla dan Pakis haji Cycas rumpii.
  • azotobacter, Clostridium dan Nostoc soliter hidupnya
  • Nitrogen juga bisa dari Air hujan , hujan asam ( Acid rain) , dari pupuk buatan Urea yang dilepaskan ke tanah

Keterangan gambar : I Nitritasi  II Nitratasi   III Assimilasi   IV Denitrifikasi  V Fiksasi  VI Amonifikasi atau Dekomposisi  ( Protein dibentuk oleh Nitrogen (CHON) maka Protein diatas adalah tumbuhan .

Jangan lupa Fiksasi bakterinya beda dengan Nitrifikasi meski sama penyubur tanah / habitat

Nitrogen Tanah

Nitrogen adalah unsur hara yang paling dinamis di alam.
  • Keberadaannya di tanah sangat dipengaruhi oleh keseimbangan antara input dan outputnya dalam sistem tanah.
  • Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitra
  • Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah.
  • Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen.
  • Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium.
  • Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.
  • Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein.
  • Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan yang mengandung protein itu mati, mikroorganisme pengurai akan merombak protein itu menjadi menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+) ( Demineralisasi )Proses ini disebut dengan amonifikasi.
  • kemudian diteruskan ke proses Nitrifikasi oleh bakteri Nitrifikasn
  • Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.
  • Keseimbangan Nitrogen ini digambarkan pada Gambar



  • Jika kita kaitkan dengan kondisi musim penghujan , maka sebenarnya masih tersedia cukup Nitrogen bagi perkembangan tanaman karena Nitrogen yang telah terlepas atau mengalami volatilisasi (hilang di udara bebas) kembali terikat oleh adanya petir / kilat dan akan kembali ke tanah melalui pertolongan air hujan yang turun.
  • Meskipun Nitrogen seringkali mengalami perubahan bentuk, tetapi sangatlah mudah bagi tanaman untuk menyerap unsur ini akibat adanya keseimbangan siklus Nitrogen tadi.
  • Tanaman menyerap unsur Nitrogen dalam bentuk Ammonium (NH4+) dan Nitrat (NO3-).
  • Keberadaan NH4+ ini sangat relatif bagi tanaman karena mudah mengalami perubahan bentuk menjadi Nitrat Nitrogen (NO3-) akibat proses nitrifikasi
  • Nitrifikasi adalah perubahan Ammonium / Amoniak menjadi Nitrat oleh organisme tanah berupa bakteri nitrifikans
  • Sayangnya bentuk Nitrat ini mudah hilang akibat pencucian dalam tanah karena aliran air / terikat oleh mineral-mineral liat tanah yang bisa berpindah saat adanya perkolasi dalam tanah.
  • Alternatif pemecahan masalah hilangnya unsur hara akibat pencucian ini adalah dengan memberikan pupuk yang berimbang
  • namun ada juga yang tanpa diberikan unsur hara makro maupun mikro lewat pupuk melalui slow release (penguraiannya dalam tanah lambat) tetap tersedia nutrisi tanaman tetap terjaga. Selain itu juga perlu diperhatikan keseimbangan siklus unsur hara di alam agar tetap terjaga kestabilannya sehingga mampu meningkatkan produksi tanaman.
Jadi sebelum dipahami gambar Daur nitrogen itu perlu pemahaman Dari mana saja Nitrogen ditanah ? OK
  1. lewat hujan yang membawa material N dari udara *(NOx , HNO3 karena petir)
  2. lewat sentuhan petir dari udara ( meskipun banyak orang yang mati kesamber petir tetapi daerahnya subur)
  3. dari demineralisasi / penguraian oleh dekomposer bahan mati yang mengandung protein (CHON)
  4. dari Proses pengendapan akibat suatu tempat terkena erosi / pencucian
  5. pemberian pupuk buatan atau alami
  6. proses Fiksasi oleh organisme mikro yang handal punya kemampuan mengikat gas Inert N22 udara yang tidak dipunyai oleh organisme tumbuhan tingkat tinggi
  7. Nitrifikasi oleh bakteri nitrifikans yang luar biasa ( kalau Denitrifikasi justru mengembalikaan Nitrogen ke udara )

Review

  • Sekali lagi saya ingatkan bahwa bakteri fiksasi nitrogen ini berbeda sekali dengan bakteri Nitrifikasi , kalau bakteri fiksasi ini punya keahlian memfiksasi / mengikat nitrogen dari udara bebas, yang tidak bisa dilakukan oleh mahkluk hidup tingkat tiinggi jenis apapun Contoh Bakteri Rhyzobium , Azotobacter , Clostridium pasteurianum , Ganggang Anabaena , Nostoc 
  • Sedang bakteri Nitrifikasi ini keahliannya mengubah bahan anorganik amoniak hasil penguraian sisa organisme yang ada dilingkungan disulap menjadi bahan an organik nitrat yang akar tanaman mampu menyerapnya sehingga jadi subur sehingga ia bersifat autotrop yaitu Khemoautotrop karena kemampuan khemosintesisnya.
  • Nitrat yang di hasilkan oleh proses biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein.pengambilan dari tanah itu disebut asimilasi atau penyerapan 
  • Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas/Nitrocoocus mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter Kedua proses yang berturutan itu disebut dengan Nitrifikasi Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut Denitrifikasi.
  • Denitrifikasi menyebabkan tanah jadi tidak subur karena nitrat yang diperlukan oleh tumbuhan terurai kembali . Bakteri yang melakukannya disebut bakteri Denitrifikans contoh : Bakteri Pseudomonas denitrifikans
Berikut reaksi Jelasnya proses khemosintesa - Nitrifikasi oleh bakteri NS,NC dan NB bekerja
Bakteri nitrifikasi adalah bakteri-bakteri tertentu yang mampu menyusun senyawa nitrat dari amoniak yang berlangsung secara aerob di dalam tanah. Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu:
  • Oksidasi amoniak menjadi nitrit oleh bakteri nitrit. Proses ini dinamakan nitritasi.


  • Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat. Prosesnya dinamakan nitratasi.

Reaksi nitratasi
  • Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat.
  • Tetapi sebaliknya di dalam air yang disediakan untuk sumber air minum, nitrat yang berlebihan tidak baik karena akan menyebabkan pertumbuhan ganggang di permukaan air menjadi berlimpah dan terjadi Eutrofikasi karena Oksigen diperlukan oleh bakteri diair untuk pembentukan nitratnya so Oksigen air berkurang ( DO ) turun ikan pada mati
Siklus Nitrogen (N2)
  • 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.
JADI
  • Gas nitrogen ikatannya stabil dan sulit bereaksi, sehingga tidak bisa dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk hidup.
  • Nitrogen dalam tubuh makhluk hidup merupakan komponen penyusun asam amino yang akan membentuk protein.
  • Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat atau petir membentuk nitrat (NO).
  • Tumbuhan menyerap nitrogen dalam bentuk nitrit ataupun nitrat dari dalam tanah untuk menyusun protein dalam tubuhnya.
  • Ketika tumbuhan dimakan oleh herbivora, nitrogen yang ada akan berpindah ke tubuh hewan tersebut bersama makanan.
  • Ketika tumbuhan dan hewan mati ataupun sisa hasil ekskresi hewan (urine) akan diuraikan oleh dekomposer menjadi amonium dan amonia.
  • Oleh bakteri nitrit (contohnya Nitrosomonas), amonia akan diubah menjadi nitrit, proses ini disebut sebagai nitritasi.
  • Kemudian, nitrit dengan bantuan bakteri nitrat (contohnya Nitrobacter) akan diubah menjadi nitrat, proses ini disebut sebagai proses nitratasi.
  • Peristiwa proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat dengan bantuan bakteri disebut sebagai proses nitrifikasi.
  • Adapula bakteri yang mampu mengubah nitrit atau nitrat menjadi nitrogen bebas di udara, proses ini disebut sebagai denitrifikasi.



LATIHAN 


1. Perhatikan daur nitrogen berikut!


Proses yang terjadi pada bagian X adalah ....

A.      fiksasi, pengikatan nitrogen bebas dari udara oleh bakteri Clostridium sp. secara anaerob
B.      nitrifikasi, pembentukan ion nitrit oleh bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus
C.      amonifikasi, penguraian nitrogen organik menjadi amonium kembali
D.     denitrifikasi, penguraian kembali nitrogen organik menjadi gas nitrogen
E.       nitrifikasi, pengikatan ion-ion nitrat oleh bakteri Nitrobacter


Support web ini

BEST ARTIKEL