1 Asimilasi nitrogen dan sulfur

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 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. Asimilasi nitrogen membutuhkan serangkaian reaksi biokimia yang komplek yang membutuhkan energi. Asimilasi kation melibatkan pembentukkan komplek dengan senyawa organik. Pada makalah ini diulas mengenai reaksi primer untuk asimilasi dua unsur hara utama nitrogen dan sulfur. 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. Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial, menyusun bermacam-macam persenyawaan penting, baik organik maupun anorganik. Nitrogen menempati porsi 1-2 % dari berat kering tanaman. Ketersediaan nitrogen dialam berada dalam beberapa bentuk persenyawaan, yaitu berupa N2 (72 % volume udara), N2O, NO, NO2, NO3 dan NH4+. Di dalam atanah, lebih dari 90% nitrogen adalah dalam bentuk N-organik. 1 Asimilasi nitrogen dan sulfur

2 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan Asimilasi? 2. Bagaimana proses terjadinya asimilasi nitrogen? 3. Bagaimana proses terjadinya asimilasi sulfur? 1.3 Tujuan 1. Untuk mengetahui pengertian nitrogen. 2. Untuk Mengetahui proses terjadinya asimilasi nitrogen. 3. Untuk Mengetahui proses terjadinya asimilasi sulfur. 2 Asimilasi nitrogen dan sulfur

3 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Asimilasi Asimilasi adalah transport komponen metabolik terlarut dari luar ke dalam lingkungan sel, baik secara pasif (difusi) maupun transport aktif. Sel yang mendapatkan semua komponen metabolic melalui asimilasi disebut osmotrof, contohnya jamur, algae, dan bakteri. Asimilasi dipenuhi dengan mekanisme transportasi dengan energi pasif (energi netral) dan energi aktif (energi konsumsi). Transport pasif dilakukan berdasarkan driving force yang berupa gradient konsentrasi, dengan mekanisme difusi. Proses ini bersifat spontan, tidak membutuhkan energi dari luar dan akan berlangsung sampai konsentrasi di area perbatasan sel dengan daerah luar menjadi homogen. Transport pasif akan terjadi hanya ketika molekul mampu berdifusi melalui membran sel. 2.2 Asimilasi Nitrogen Proses di mana nitrogen diambil oleh tanaman untuk sintesis protein disebut asimilasi nitrogen. Tanaman yang tinggi menyerap nitrogen nitrat lebih banyak. Oleh karena itu nitrogen harus ditransformasikan ke dalam bentuk nitrat yang tersedia. Kemudian setelah nitrat masuk ke dalam akar dikonversi atau dikurangi menjadi jaringan yang digunakan dalam membuat berbagai senyawa organik 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 Asimilasi nitrogen dan sulfur

4 Ada beberapa sumber nitrogen yang dapat diambil tumbuhan yakni NO3, NH4+, N-organik dan N2, terutama pada bakteri dan algae tertentu. Pada tumbuhan tinggi umumnya, sumber nitrogen yang paling banyak diserab adalah NO3 dan NH4+ dan beberapa N-organik. Pada tumbuhan tinggi umumnya, sumber terpenting nitrogen adalah ion nitrat (NO3=) yang diambil dari larutan tanah. Di dalam tanah, spesiasi ion nitrat tidaklah stabil. Dalam situasi aerobik, ion nitrogen lebih banyak dalam bentuk nitrat. Sebaliknya, dalam suasana anarobik, nitrat akan tereduksi secara bertahap menjadi ion amonia (NH4+). Bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi berperan pada proses konversi tersebut. Di alam dikenal ada banyak bakteri terlibat dalam konversi nitrat menjadi amonia, atau sebaliknya. Proses-proses pengubahan dari amonia menjadi nitrat disebut nitrifikasi. Sebaliknya, terjadi peristiwa pengubahan nitrat, nitrit menjadi amonia atau N2 yang disebut denitrifikasi. Proses nitrifikasi melibatkan bakteri nitrosomonas dan nitrobakter. Pada proses pembusukan dari senyawa N- organik, akan dihasilkan ion-ion amonia, yang prosesnya disebut amonifikasi. Yang dibutuhkan dalam asimilasi nitrogen yaitu : o Memerlukan cadangan sumber energi o Energi berasal dari fotosintesis o Reaksi terjadi pada jaringan dan kompartemen sel yang berbeda. o Berkaitan erat dengan metabolisme karbon. Siklus Nitrogen Siklus nitrogen sendiri adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasannitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus 4 Asimilasi nitrogen dan sulfur

5 nitrogen global. Pembukaannya sudah cukup, sekarang kita menginjak ke detail proses daur / siklus nitrogen. 1 Reduksi Nitrat dan Nitrit Reduksi nitat terjadi di dalam sitoplasma, sedangkan reduksi nitrit terjadi di kloroplas. Dari skema tersebut di atas, tampak jelas bahwa reduksi nitrat dan nitrit sangat dipengaruhi oleh cahaya dan respirasi. Disamping ke dua faktor tersebut, ternyata reduksi nitrat juga dipengaruhi oleh kadar CO2 dan kalsium (Ca). Tampaknya peran CO2 sangat erat kaitannya dengan proses fotosintesis, sebagai penyedia substrat respirasi. Sedangkan peran Ca tampaknya sangat erat kaitannya dengan peran Ca di dalam membran plasma. Dari skema tersebut diatas, nampak bahwa senyawa yang bertindak sebagai donor elektron adalah NADH2. Namun demikian, senyawa lainpun dapat sebagai donor elektron misalnya: NADPH2, FMNH2 ataupun FADH2. 5 Asimilasi nitrogen dan sulfur

6 2 Hubungan Timbal Balik antara Status Karbohidrat, Reduksi Nitrat, dan Asimilasinya 3. Fiksasi dan Reduksi N2 udara oleh Bakteroid Rhizobium sp. Bakteri Rhizobium sp. adalah salah satu simbion yang hidup pada akar tumbuhan dan mampu memfiksasi dan mereduksi N2 udara. Proses memfiksasi dan mereduksinya adalah seperti terlihat pada skema berikut : 6 Asimilasi nitrogen dan sulfur

7 Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi. Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya dimasukkan ke dalam protein, tahu kan kalau 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. Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan. Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk "tetap" nitrogen, (juga dikenal sebagai nitrogen reaktif), menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada sebidang tanah. 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. Diagram di atas menunjukkan bagaimana proses-proses cocok bersama untuk membentuk siklus nitrogen (lihat gambar). 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, 7 Asimilasi nitrogen dan sulfur

8 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. Peranan Nitrogen terhadap pertumbuhan tanaman Ada beberapa peranan nitrogen terhadap pertumbuhan tanaman diantaranya adalah memacu pertumbuhan tanaman secara umum terutama pada fase vegetative, berperan dalam pembentukan klorofil, dan merangsang perkembang biakan mikroorganisme. Peranan nitrogen dalam tanaman yaitu mensintesis karbohidrat menjadi protein dan protoplasma (melalui mekanisme respirasi) yang berperan dalam pembentukan jaringan fegetatif tanaman. Sedangkan peranan nitropgen dalam tanah yaitu nitrogen diserap tanaman dalam bentuk nitrat (NO3) dan ammonium (NH4), akan tetapi nitrat akan segera tereduksi menjadi amonium melalui enzim yang mengandung Mo. Amonium merupakan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang hidup di tanah masam, terutama tanah humus, nitrat, merupakan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang hidup di tanah netral atau basa selanjutnya organic, merupakan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang hidup di tanah organic. Nitrogen udara merupakaan sumber nitrogen bagi tumbuhan yang bersimbiosis dengan organisme penambat nitrogen. 2.3 Asimilasi Sulfur Asimilasi sulfur hampir sama dengan asimilasi nitrogen, yaitu pada umumnya sulfur diserap oleh tumbuhan dalam bentuk teroksidasi. Dalam proses asimilasinya, sufur harus berada dalam bentuk tereduksi. Dengan demikian, sulfur yang dalam bentuk teroksidasi, untuk kepentingan asimilasi, harus direduksi terlebih dahulu. Proses reduksinya adalah sebagai berikut: 8 Asimilasi nitrogen dan sulfur

9 9 Asimilasi nitrogen dan sulfur

10 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Asimilasi adalah transport komponen metabolik terlarut dari luar ke dalam lingkungan sel, baik secara pasif (difusi) maupun transport aktif. Sel yang mendapatkan semua komponen metabolic melalui asimilasi disebut osmotrof, contohnya jamur, algae, dan bakteri. Asimilasi dipenuhi dengan mekanisme transportasi dengan energi pasif (energi netral) dan energi aktif (energi konsumsi). Asimilasi nitrogen membutuhkan serangkaian reaksi biokimia yang komplek yang membutuhkan energi. Ada beberapa peranan nitrogen terhadap pertumbuhan tanaman diantaranya adalah memacu pertumbuhan tanaman secara umum terutama pada fase vegetative, berperan dalam pembentukan klorofil, dan merangsang perkembang biakan mikroorganisme. Asimilasi sulfur Dalam proses asimilasinya, sulfur harus berada dalam bentuk tereduksi. Dengan demikian, sulfur yang dalam bentuk teroksidasi, untuk kepentingan asimilasi, harus direduksi terlebih dahulu. 3.2 Saran Adapun saran dari makalah ini yaitu semoga pembaca dapat memahami isi makalah ini sehingga dapat dijadikan sebagai referensi dalam proses pembelajaran 10 Asimilasi nitrogen dan sulfur

11 DAFTAR PUSTAKA Campbell Dan Reece.(2008), Asimilasi tanaman Jakarta, Erlangga. Ganong (1983), Asimilasi nitrogen pada tumbuhan, Jakarta, EGC. Guyton (1991), Asimilasi sulfur, Jakarta, EGC Subowo (2012), Fisiologi tumbuhan, Bandung,CVAngkasa 11 Asimilasi nitrogen dan sulfur