Review Ringkas Siklus Nitrogen
Ada satu pertanyaan di akhir kelas pekan lalu, "Kak, bagaimana proses siklus nitrogen?"
Ini bukan kali pertama saya menerima pertanyaan tentang siklus nitrogen. Di antara beberapa jenis siklus materi, siklus nitrogen sepertinya menjadi proses yang membingungkan banyak orang. Padahal, siklus nitrogen ini sebenarnya sangat mudah untuk dipahami.
Yuk, kepoin cerita tentang Siklus Nitrogen di postingan kali ini!
***
Apa sih pentingnya Nitrogen?
Well, nitrogen tentu saja sangat penting bagi mahluk hidup. Kenapa? Karena, nitrogen adalah unsur yang ditemukan pada semua jenis asam amino. Masih ingat, kan? Asam amino ini adalah pembentuk protein.
Coba perhatikan rumus umum asam amino di bawah ini. Setiap jenis asam amino, memiliki gugus karboksil (-COOH) dan gugus amino (-NH2). Nitrogen ini ditemukan pada gugus amino, kan? Artinya, tanpa nitrogen, tidak akan ada gugus amina. Tanpa gugus amina, tidak akan ada asam mino. Dan, tanpa asam amino tidak akan ada protein. Tanpa protein, misalnya enzim, tidak akan ada proses metabolisme. Tanpa metabolisme, mana mungkin ada kehidupan?
Sekarang bagaimana? Masih berani mengabaikan pentingnya nitrogen?
Tapi, tunggu dulu, ada satu lagi pertanyaan menarik, "Jika semua asam amino memiliki gugus karboksil dan gugus amino, lalu apa yang membedakan berbagai jenis asam amino?"
Nah, yang membedakan berbagai jenis asam amino adalah rantai samping (R). Jenis molekul yang terikat pada rantai samping inilah yang menentukan jenis dan sifat kimia asam amino, yakni: basa kuat, basa lemah, hidrofilik, atau hidrofobik.
Lalu, mengapa ada siklus nitrogen di alam?
Nitrogen di atmosfer berada dalam bentuk gas nitrogen (N2) yang tidak dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Tumbuhan dapat memanfaatkan nitrogen hanya dalam bentuk dua mineral, yakni amonium (NH4+) dan nitrat (NO3-).
Tapi, tumbuhan kan butuh nitrogen, bagaimana nitrogen ini akhirnya dapat diserap oleh tumbuhan?
Jadi, yang menjadi jembatan penghubung antara gas nitrogen (N2) di atmosfer dan nitrogen yang akhirnya tersedia bagi tumbuhan adalah bakteri penambat nitrogen melalui proses fiksasi nitrogen.
Nitrogen di udara (N2) dapat difiksasi oleh bakteri yang hidup bebas di tanah (Azotobacter), bakteri simbiotik (Rhizobium) pada nodul akar legum, dan juga oleh sianobakter yang hidup di lingkungan akuatik.
Produk langsung fiksasi nitrogen oleh bakteri penambat nitrogen adalah Amonia (NH3). Sebenarnya, bakteri ini menambat nitrogen untuk memenuhi kebutuhan metaboliknya. Namun, kelebihan amonia yang diproduksi bakteri ini dibebaskan ke lingkungan sekitarnya, sehingga akhirnya menjadi tersedia bagi organisme lain.
Amonia (NH3) yang dibebaskan ke dalam tanah oleh bakteri penambat nitrogen akan menangkap ion H+, sehingga membentuk amonium (NH4+) yang dapat digunakan secara langsung oleh tumbuhan.
Amonia (NH3) ini bersifat gas. Sehingga, pada tanah ber-pH sekitar 7, Amonia (NH3) akan menguap ke atmosfer. Di atmosfer, NH3 menangkap sebuah ion H+ membentuk amonium.
Amonium (NH4+) yang terbentuk di dalam tanah, dapat pula dimanfaatkan oleh bakteri tertentu sebagai sumber energi. Bakteri ini mengoksidasi Amonium (NH4+) --> Nitrit (NO2-) --> Nitrat (NO3-) melalui proses yang disebut nitrifikasi. Nitrat (NO3-) selanjutnya dapat diasimilasi oleh tumbuhan, menjadi asam amino dan protein.
Proses nitrifikasi terjadi melalui dua tahapan utama, dan dilakukan oleh jenis bakteri yang berbeda, yakni:
1. Nitritasi, yaitu oksidasi amonia menjadi nitrit oleh bakteri nitrit (Nitrosomonas dan Nitrosococcus)
2. Nitratasi, yaitu oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat (Nitrobacter)
Selain proses nitrifikasi, ada pula proses denitrifikasi, yakni perubahan nitrat (NO3-) --> Nitrit (NO2-) --> Amonium (NH4+). Proses denitrifikasi ini dilakukan oleh bakteri tertentu untuk mendapatkan oksigen pada keadaan anaerob. Dengan kata lain, jika tidak ada oksigen, bakteri tertentu ini menggunakan cara alternatif untuk memperoleh oksigen dari nitrat, dengan mengubah Nitrat (NO3-) menjadi amonium (NH4+).
Selain nitrat yang dapat diubah kembali menjadi amonium, asam amino dan protein organik pada tubuh hewan dan tumbuhan dapat pula diuraikan kembali menjadi Amonium (NH4+) melalui proses amonifikasi. Proses amonifikasi ini dilakukan oleh bakteri dan fungi pengurai.
***
Nah, sekarang waktunya latihan, yaa...
Di bawah ini adalah salah satu contoh soal ONMIPA bidang biologi tentang siklus nitrogen. Kalau sudah paham tentang siklus nitrogen, tentu teman-teman sudah bisa menjawab soal ini, kan?
Yuk, share jawaban kalian di kolom komentar!
Bahan Bacaan Lanjutan:
1. Bakteri Nitrifikasi
2. Biochemistry and Molecular Biology of Nitrification
3. Metabolisme Nitrogen
Daur nitrogen
BalasHapusdimulai dari prises fiksasi di mana tumbuhan (polong2an) yang mengandung bakteri rhizobium akan mengikat N2 dan membentuk NH3.
proses 2 yaitu nitrifikasi dengan menggunakan bakteri nitat proses ini akan mengubah NH3 menjadi NH4 selanjutnya yaitu pada tahab dinitrifikasi dengan bantuan bakteri nitat dapat membentuk O2 dengan antuan NO3 ketika berada dalam keadaan anaerob. selanjutnya hasil dari proses dinitrifikasi yaitu proses pelepasan nitogen di udara.
dimana ketika ada hujan di sertai dengan petir akan mengubah nitrogen menjadi Bahan yang dapat digunakan oleh tumbuhan
Nitrogen merupakan senyawa yang paling banyak terdapat dialam sekitar 80% namun, tumbuhan ataupun hewan tidak dapat menggunakannya secara langsung oleh karenanya karus diubah dulu menjadi senyawa amonium (NH4) atau nitar (NO3) Ada 3 cara untuk bisa mengubah nitogen yaitu
Hapus1.Secara sintetik
Berupa prodak yang dihasilkan oleh pabrik pabrik yang dapat secara langsung digunakan oleh tumbuhan
2. kelarutan nitrogen pada air hujan dengan bantuan petir dapat membentuk NH4 dan NO3 yang dapat digunakan secara langsung oleh tumbuhan
3. daur nitrogen
a). Fiksasi
beberapa tumbuhan (polong2an) memiliki akar yang bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium. bakteri ini dapat mengikat N2 dan mengubahnya menjadi NH3 (amonia) amonia yang terbentuk akan digunakan oleh bakteri itu sendiri dan sisanya akan dilepaskan untuk digunakan oleh organisme lain.
umumnya tanah bersihat sedikit asam sehingga akan melepaskan H+ dan akan berikatan dengan NH3 membentuk NH4 (amonium).
amonium dapat digunakan secara langsung oleh tumbuhan.
b). Nitrifikasi beberapa bakteri aerob menggunakan NH4 sebagi sumber energi dengan cara mengoksidasi NH4 menjadi nitrit (NO2) kemudian menjadi Nitrat (NO3) nitrat akan membentuk senyawa organik berupa asam amino dan protein.
4). Dinitifikasi
merupakan proses pengembalian sisa nitrogen ke atmosfer
5). amonifikasi
senyawa organik yang dihasilkan oleh tumbuhan dapat digunakan oleh hewan dengan cara memakan tumbuhan atau pun hewan lain. ketika hewan ini mati dia akan diurai oleh bakteri ataupun fungi.
proses penguraian senyawa organik menjadi amonia disebutlah amonifikasi
Wah Wah.. Good job a.tenri !
HapusPada Gambar Dimulai Dari Petir, Pada Hal ini Petir Memiliki Energi Besar Yang Dapat Digunakan Untuk Memecah N Di atmosfer Sehingga Ia Dapat Bereaksi Dengan Oksigen Dan Membentuk Nitrat (NO3), Nitrat (NO3) Jatuh Ke Tanah Bersama Air Hujan Dalam Daur Air Yang Sehingga Kemudian Menjadi Unsur Hara Penting Dalam kehidupan tanaman,
BalasHapusBeberapa Bakteri Yang Mempunyai Kemampuan Untuk Dapat Mengikat Nitrogen Di Udara (N2) Menjadi Bentuk Terikat Di Tanah (NO3), Bakteri Yang Memiliki Kemampuan Ini Misalnya Bakteri Azotobacter, dan Rhizobium Kedua Bakteri Ini Bersimbiosis Dengan Tanaman Kacang-Kacangan (Polongan),
Proses Penambatan Nitrogen Di Udara Melalui Fiksasi Yang Dilakukan Oleh Bakteri Tanah, dan Bantuan Petir, Setelah Mengalami Fiksasi, Nitrogen Kemudian Melalui Beberapa Tahapan Lanjut yaitu Denitrifikasi dan Nitrifikasi,
Nitrifikasi Merupakan Proses Pengubahan Amonium Menjadi Nitrat, Denitrifikasi Merupakan Suatu Proses Dalam Daur Nitrogen Yang Menyebabkan Pelepasan Nitrogen Ke Udara Dipicu Oleh Kondisi Anaerob Di Dalam Tanah. Di Kondisi Anaerob, Bakteri-Bakteri Di Tanah Mengambil Oksigen Dari Nitrat Yang Ada Di Dalam Tanah, Karena Kondisi Ini, Beberapa Nitrat Berubah Menjadi Nitrogen (N2) Sehhingga Ia Kembali Terlepas Ke Udara.
Hello, thank you for participating here!
HapusSiklus nitrogen dpt dimulai dr , sapi memakan rumput yang mengandung nitrogen dalam bentuk protein kemudian feses yang dihasilkan hewan diuraikan oleh bakteri yang disebut proses nitrifikasi hasil nitrifikasi berupa NO3 berikatan dengan H+ dalam tanah membentuk HNO3. Bakteri yang membutuhkan oksigen kemudian mengubah HNO3 menjadi NH3 kembali proses disebut dgn denitrifikasi atau kebalikan dr proses nitriikasi Tumbuhanmenyerap nitrogen dalam bentuk NH4
BalasHapusBakteri yang berperan dalam proses siklus nitrogen azotobacter dan rhizobium
Nitrogen merupakan unsur penting bagi makhluk hidup. Nitrogen menjadi salah satu penyusun asam amino. Asam amino merupakan monumer protein yang menjadi nutrisi bagi organisme. Ketersediaan nitrogen di udara berbentuk gas (N2). Hewan dan tumbuhan tidak dapat menyerap gas (N2). Tumbuhan hanya dapat menyerap nitrogen dalam bentuk (NH4+) atau (NO3-). Oleh karena itu, siklus nitrogen menjadi sangat penting untuk memenuhi kebutuhan nitrogen bagi tumbuhan. Berdasarkan gambar ada 3 bentuk penyerapan nitrogen, yaitu :
Hapus1. Kilat dan petir
Fenomene alam ini memiliki kemampuan untuk memecah nitrogen diatmosfer kemudian nitrogen akan berikatan dengan oksigen membentuk nitrat selanjutnya bersama air hujan akan masuk kedalam tanah dan langsung dapat diserap tumbuhan
2.fiksasi di industri
Pupuk nitrogen merupakan hasil fiksasi nitrogen diatmosfer menggunakan tekhnologi
3. Fiksasi oleh bakteri
N2 di udara diikat masuk kedalam tanah oleh bakteri yang hidup bebas di tanah (Azotobacter), bakteri simbiotik (Rhizobium) pada nodul akar. Hasil fiksasi oleh bakteri ini merupakan (NH3+) yang kemudian mengikat H+ dalam tanah yang bersifat asam membentuk (NH4+) sehingga dapat diserap oleh tumbuhan. NH3+ juga dapat menguap ke udara apabila tanah memiliki pH 7. NH3 di udara akan berikatan dengan H+ di udara yang kemudian akan diserap oleh tumbuhan yang memiliki akar napas.
Setelah proses fiksasi ada beberapa tahap yang dialami nitrogen, diantaranya :
a) amonifikasi
Vertabrata misalnya sapi pada gambar yang memakan rumput secara tidak langsung memperoleh asupan asam amino atau protein. Kemudian feses hewan ini yang mengandung asam amino akan diurai oleh bakteri pengurai menghasilkan (NH4+). Hal ini juga terjadi pada tumbuhan yang telah mati karena mengandung asam amino atau protein organik. NH4 yang dihasilkan dapat kembali dimanfaan oleh tumbuhan lain.
b)nitrifikasi
Pada gambar hasil penguraian bakteri berupa NH4+ di ubah menjadi nitrat melalui 2 proses, yaitu :
*Nitritasi, oksidasi amonia menjadi nitrit (NH3 + O2 --> NO3) oleh bakteri nitrosomonas atau nitrosococcus
*Nitritasi, oksidasi nitrit menjadi nitrat (NHO2 + O2 --> NHO3) oleh bakteri nitrobakter
c)denitrifikasi
Beberapa bakteri yang kekurangan oksigen merubah nitrat menjadi amonia. Proses ini adalah kebalikan dari nitrifikasi. NH3 yang dihasilkan bersifat gas kemudian akan kembali ke atmosfer.
Keren!
HapusDaun nitrogen yaitu
BalasHapus1.Di atmosfer terdapat ±80%nitrogen dalam bentuk nitrogen bebas.
2.Beberapa bakteri dpt menyerap nitrogen dalam bentuk N2,contohnya Rhizobium yang hidup pada bintil akar leguminosae
3.Nitrogen yang diikat oleh bakteri tersebut diubah menjadi amonia (NH3).proses pembentukan amonia ini disebut amonifikasi
4.Amonia kemudian dirombak oleh bakteri nitrit (Nitrosococcus dan Nitrosomonas)menjadi ion nitrit dirombak oleh bakteri nitrat (Nitrobacter)menjadi ion nitrat .proses penyusunan senyawa nitrat dari amonia ini disebut nitrifikasi.
5.Tumbuhan baru dapat menyerap nitrogen dalam bentuk ion nitrat untuk memperoleh oksigen dalam proses denifikasi.Proses tersebut menghasilkan nitrogen.Nitrogen yang dihasilkan tersebut akan kembali ke atmosfer.
Hai Hai Oktanengsih.. Terima kasih sudah berpartisipasi..
Hapus
BalasHapusSiklus nitrogen merupakan suatu perputaran nitrogen yang terjadi di alam. Nitrogen menyusun sekitar 70 % gas di atmosfer, penyusun terbesar. Selain itu, nitrogen juga sahabat dibutuhkan okeh makhluk hidup, mengingat bahwa protein yang merupakan penyusun massa tubuh terbesar itu tersusun atas unsur nitrogen ( gugus amina pada protein ). Itulah mengapa siklus nitrogen ini sangat bermanfaat Bahh kelangsungan makhluk hidup.
Nitrogen pada atmosfer tersedia dalam bentuk bebas (N2). Agar nitrogen ini dapat dimanfaatkan oleh tanaman, Nitrogen terlebih dahulu harus diubah ke dalam bentuk ion NO3 - dan NH4+. Proses pengubahan ini dapat terjadi melalui beberapa mekanisme, yaitu dengan bantuan kilat yang mengubah N2 menjadi amino, serta fiksasi oleh bakteri bebas di tanah yaitu azerobacter, bacteri rhizobium yang bersimbiosisi dengan akar ta alam polong-potongan, serta sianobacteri pada lingkungan akuatik. Bakteri-bakteri ini mengubah N2 menjadi amonium. Selain itu, amonium juga dapat tersedia melalui suatu proses amonifikasi, penguraian sama amino dan protein organik pada makhluk hidup yang telah mati oleh bakteri dan jamur pengurai menjadi amonium.
amonium dapat digunakan langsung oleh tumbuhan atau dikonversi terlebih dahulu menjadi nitrat oleh bakteri nitrifikasi. Bakteri nitrifikasi merupakan suatu bakteri yang memanfaatkan amonium untuk mendapatkan energi melalui proses oksidasi. Proses ini terbagi menjadi dua, yaitu nitritasi yaitu oksidasi amonium menjadi nitrit oleh bakteri nitrococcus atau nitrosomonas, proses yang kedua adalah oksidasi nitrit menjadi nitrat ( nitratasi ) oleh bakteri nitrobacter. NO3 yang terbentuk kemudian diserap oleh tanaman.
Nitrogen yang ada pada tubuh makhluk hidup, atau yang terdapat pada tanah harus dikembalikan lagi ke atmosfer demi berlangsungnya siklus. Proses ini disebut denitrifikasi. Suatu bacteri denitrifikasi, bakteri yang memanfaatkan nitrat untuk mendapatkan oksigen dalam keadaan aerob mengubah nitrat menjadi amonia yang dapat dibebaskan ke atmosfer.
Makasih Banyak kak atas informasi nya 🙏
BalasHapusKomentar ini telah dihapus oleh administrator blog.
BalasHapusSiapa yang pertama kali menemukan nitrogen dan memberinya nama nitrogen?
BalasHapus