Pengertian Fiksasi nitrogen

Fiksasi nitrogen mengacu pada konversi gas nitrogen atmosfer (N2) ke dalam bentuk yang dapat digunakan oleh tanaman dan organisme lain. Fiksasi nitrogen dilakukan oleh berbagai bakteri, baik sebagai organisme yang hidup bebas dan dalam hubungannya simbiosis dengan tanaman. Karena itu adalah sumber utama dari nitrogen dalam tanah, nitrogen yang dibutuhkan tanaman untuk tumbuh, fiksasi nitrogen adalah salah satu proses biokimia yang paling penting di Bumi.

Bahkan sistem pertanian modern bergantung pada fiksasi nitrogen oleh alfalfa, semanggi, dan kacang-kacangan lainnya untuk melengkapi pupuk nitrogen kimia. Organisme hidup membutuhkan nitrogen karena merupakan bagian dari asam amino yang membentuk protein, dan asam nukleat yang membentuk DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (ribonucleic acid). Nitrogen dalam organisme hidup akhirnya membusuk dan diubah menjadi nitrogen atmosfer (N2).

Bentuk ini, bagaimanapun, adalah sangat stabil dan tidak reaktif secara kimia, dan karena itu tidak tersedia untuk digunakan oleh sebagian besar organisme. Beberapa spesies bakteri, meskipun, dapat mengkonversi N2 menjadi NH3 (amoniak) atau bentuk nitrogen lainnya yang dapat digunakan.

Bakteri pengikat nitrogen ini termasuk spesies genus Rhizobium, Anabaena, Azotobacter, dan Clostridium, serta yang lain.

Setiap bakteri pengikat nitrogen menggunakan enzim yang sama, nitrogenase. Enzim nitrogenase berbentuk seperti kupu-kupu, dan berisi sebuah atom molibdenum pada intinya yang penting untuk reaksi. Tanah kekurangan molibdenum tidak bisa mempertahankan fiksasi nitrogen dengan efektif, dan pemantauan tanah untuk unsur ini penting untuk memastikan fiksasi maksimal dalam bidang dikelola atau padang rumput.

Nitrogenase membutuhkan sejumlah besar energi untuk mengkonversi N2 ke NH3. Bakteri yang hidup bebas harus mendapatkan nutrisi untuk memasok energi ini sendiri. Bakteri lain telah mengembangkan asosiasi simbiosis dengan tanaman untuk menyediakan mereka dengan gula, memasok kedua sumber energi dan sumber karbon untuk reaksi sintetik bakteri sendiri. Bakteri, pada gilirannya, menyediakan tanaman dengan beberapa nitrogen tetap. Misalnya, nitrogen Anabaena hidup bersimbiosis dengan pakis air, Azolla. Azolla ditanam di sawah di awal musim. Beras tumbuh di atas permukaan air, itu menaungi keluar pakis, yang meninggal, melepaskan nitrogen yang tersimpan. Dengan cara ini, padi dibuahi tanpa aplikasi pupuk kimia.

Genera bakteri Rhizobium dan Bradyrhizobium telah mengembangkan sejumlah besar simbiosis dengan anggota (leguminosa) keluarga Fabaceae. Fabaceae termasuk alfalfa, semanggi, buncis dan kacang polong dari semua jenis, mesquites, akasia, dan puluhan spesies lain baik domestik dan liar. Akar dari tanaman inang terinfeksi dengan bakteri seperti bibit, dan merespon dengan sekitarnya bakteri dengan rambut akar. Hubungan antara spesies inang tertentu dan bakteri tertentu sangat spesifik, dan diatur oleh serangkaian kegiatan pengenalan untuk mencegah spesies bakteri yang salah tidak bertempat tinggal pada tanaman yang salah.

Fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen bakteri Rhizobium pada akar tanaman kacang Vicia faba.

Tanaman akhirnya mengembangkan struktur khusus yang dikenal sebagai nodul, sedangkan bakteri di dalam tumbuh menjadi bentuk yang diperbesar dikenal sebagai bakteroid. Konsentrasi oksigen di dalam nodul harus diatur ketat, karena oksigen menghambat nitrogenase. Regulasi ini dibantu oleh adanya leghemoglobin, protein pengikat oksigen mirip dengan hemoglobin. Heme artinya (mengikat oksigen) diproduksi oleh bakteri, sedangkan globin (protein) sebagian diproduksi oleh tanaman inang, sekali lagi menggambarkan kedekatan hubungan simbiosis.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *