Berlangsung dgn bantuan kompleks enzim nitrogenase
Reaksinya sbb:
N2 + 6e - -à 2NH3 (DG’0 = +150 kkal/mol = +630 kJ/mol)
· Fiksasi N dilakukan oleh beberapa bakteri yang hidup bebas maupun bersimbiosis dengan akar tanaman, misal: Clostridium pasteuranium, Klebisella, Rhodobacter, Rhizobium
· Fiksasi N diatur oleh sistem operon gen yang rumit, termasuk gen nif . Fiksasi berlangsung apabila di lingkungan konsentrasi ammonia menurun/rendah.
· Pada habitat terrestrial, fiksasi N oleh simbiosis Rhizobium dg tanaman Leguminosae merupakan donor terbesar dari senyawa N.
· Penelitian tentang fiksasi N telah banyak dilakukan, misal oleh Hardy et al tahun 1968 ttg reduksi asetilen menjadi etilen oleh nitrogenase.
· Hasil penelitian ttg fiksasi N ini menunjukkan bahwa ada cukup banyak genera bakteri yang dapat mem-fiksasi N termasuk spesies dari Bacillus, Clostridium, dan Vibrio.
· Pada habitat perairan, cyanobacteria adalah kelompok utama yang melakukan fiksasi N (Anabaena, Nostoc, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, dll)
· Komponen yang berperan dalam fiksasi N di habitat perairan adalah heterocyst, tapi ada cyanobacteria yg tidak memiliki heterocyst yg juga dpt fiksasi N
· Fiksasi N memerlukan cukup banyak energi dalam bentuk ATP dan koenzim.
Amonifikasi
Amonifikasi dilakukan oleh tumbuhan, hewan dan mikroorganisme.
Pada lingkungan asam atau netral, NH3 ada dalam bentuk ion NH4+. Pada lingkungan basa, NH3 akan dilepas ke atmosfir
Ion NH4+ merupakan bentuk N yang dapat digunakan oleh berbagai organisme termasuk mikroorganisme.
Nitrifikasi
Reaksinya sbb:
NH4+ + 1 ½ O2 -à NO2- + 2H+ + H2O (DG’0 = -66 kkal/mol = 277,2 kJ/mol
NO2- + ½ O2 à NO3- (DG’0 = -17 kkal/mol = -71,4 kJ/mol
Mikroorganisme yang berperan: Arthrobacter, Aspergillus, Nitrosomonas
Proses nitrifikasi penting karena perubahan ion NH4+ menjadi NO2- & NO3- membuat muatan ion menjadi negatif, yang memungkinkan N bergerak bebas di dalam air tanah
Reduksi Nitrat & Denitrifikasi
- Ion NO3- dapat digunakan oleh organisme melalui reduksi nitrat asimilatif.
- Reduksi nitrat asimilatif tergantung kepada konsentrasi ion NH4 +
Selain itu, ion NO3- dapat berfungsi sebagai akseptor e – terakhir apabila di lingk tidak terdapat oksigen. Fenomena ini disebut respirasi nitrat atau reduksi nitrat disimilatif.
• Reduksi nitrat ada 2 jenis:
1.1. ion NO3- menjadi NO2-
2.2. ion NO3- menjadi NO dan N2O
Untuk reaksi no 1 bakteri yg berperan adl bakt fakultatif anaerob spt Alcaligenes, Escherichia, Enterobacter, dll sedangkan untuk no 2 adl genus-genus spt Paracoccus, Thiobacillus.
Siklus Sulfur
Oksidasi Sulfida
Reaksinya sbb:
H2S + ½ O2 à S0 + H2O (DG’0 = -50,1 kkal/mol/ -210,4 kJ/mol)
Dilakukan oleh mikroorganisme mikroaerofilik Beggiatoa, Thioploca, Thiothrix
Ciri khas mikroorganisme di atas: merupakan mikroorganisme gradien, yaitu hidup pada daerah paras antara (interface) lingk anaerob, sedimen, & air yang mengandung oksigen.
Unsur S kemudian dapat mengalami oksidasi lagi:
S0 + 1 ½ O2 + H2O à H2SO4
Mikroorganisme yg berperan: genus Thiobacillus
Oksidasi H2S Fototrofik:
CO2 + H2S à [CH2O] + S
Mikroorganisme yg berperan: Chromatiaceae, Ectothiorhodospiraceae
Reduksi Sulfur
Unsur S dapat digunakan oleh sejumlah mikroorganisme untuk respirasi, misal oleh Desulfuromonas acetoxidans
CH3COOH + 2H2O + 4 S0 à 2 CO2 + 4 H2S
(DG’0 = -5,7 kkal/mol = -23,9 kJ/mol)
Bakteri lain yg dpt menggunakan S utk respirasi: Thermoproteus, Pyrobaculum, Pyrodictium
Interaksi siklus S & Fe
Salah satu implikasi dari siklus S adalah peristiwa korosi pada pipa-pipa besi yang diletakkan di tanah yang mengandung S
Reaksinya:
Fe0 + H2O à Fe(OH)2 + H2
4H2 + SO4 2- à H2S + 2OH- + 2H2O
H2S + Fe 2+ à FeS + H2
Hujan Asam
Fenomena hujan asam disebabkan oleh terbentuknya H2SO3 & H2SO4
Hujan asam dapat merusak bangunan dan monumen terutama yg terbuat dari marmer & limestone
| Winogradsky Column | |
|
| Kolom Winogradsky merupakan cara untuk mempelajari interaksi populasi bakteri pada berbagai komunitas perairan dan sedimen Penyusunan dalam bentuk “kolom” memungkinkan terbentuknya kondisi aerob di permukaan kolom dan kondisi mikroaerofil atau anoxic di bagian bawah. |
Winogradsky Column (2)
Siklus P
Tidak ada komentar:
Posting Komentar