TopikKompetensi Dasar

Tujuan

Pokok materi

A. NITROGEN

Nitrogen bebas (N2) memenuhi 80% komposisi dominan dari unsur-unsur lainnya. Mungkin kalian berfikir, mengapa bukan oksigen yang paling banyak. Cobalah cari alasannya.

Baik tumbuhan maupun hewan membutuhkan nitrogen. amino. Apa itu asam amino? Asam aminoberguna sebagai penyusun tubuh seperti otot dan daging. Protein juga berperan dalam proses metabolime sebagi enzim dan hormon.

N asam amino proteinDi alam Nitrogen berbentuk persenyawaan seperti

B. FUNGSI NITROGEN1. Sebagai penyusun asam amino2. Sebagai penyusun asam nukleat

unsur N menjadi unsur terpenting karena menjadi penyusun asam amino dan asam nukleat. adalah unsur makro pertumbuhan buah menjadi kecil. Tanaman Pupuk-pupuk yang digunakan petani sebagian besar mengandung unsur nitrogen seperti UREA (47%), NPK dan ZA (21%).

C. SUMBER-SUMBER NITROGEN

Sumber nitrogen terbesar adalah Nbereaksi) sehingga dibutuhkan energi besar untuk memecahnya. Proses pemecahan nitrogen di udara secara alami bisa terjadi melalui:

1. Petir (energi petir)Petir memiliki energi yang besar untuk memecah N sehingga dapat bersenyoksigen membentuk Nitrat (NOmenyuburkan tanaman.

Topik : DAUR NITROGEN (N)Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan peran ekosistem dalam aliran energi dan

daur biogeokimiaTujuan : Siswa dapat menjelaskan konsep daur nitrogen melalui skema

Siswa dapat menyebutkan peranan daur nitrogenPokok materi : Nitrogen, Fungsi Nitrogen, Daur Nitrogen

) memenuhi 80% komposisi atmosfer bumi. Jadi Nitrogen di unsur lainnya. Mungkin kalian berfikir, mengapa bukan oksigen yang paling

banyak. Cobalah cari alasannya.

Baik tumbuhan maupun hewan membutuhkan nitrogen. Nitrogen adalah unsur pembentuk asam amino. Apa itu asam amino? Asam amino adalah molekul pembentuk protein. Protein bagi tubuh berguna sebagai penyusun tubuh seperti otot dan daging. Protein juga berperan dalam proses metabolime sebagi enzim dan hormon.

Gambar N.1 Asam amino

protein ; enzim, hormon, otot dan daging.Di alam Nitrogen berbentuk persenyawaan seperti N2, NO2, NO3, dan NH

Sebagai penyusun asam amino (komponen pembentuk protein)asam nukleat (komponen pembentuk DNA dan RNA)

unsur N menjadi unsur terpenting karena menjadi penyusun asam amino dan asam nukleat. adalah unsur makro pertumbuhan tanaman. Kekurangan N mengakibatkan daun menguning dan

Tanaman yang kekurangan N membutuhkan asupan pupuk N yang cukup. pupuk yang digunakan petani sebagian besar mengandung unsur nitrogen seperti UREA

SUMBER NITROGEN

Sumber nitrogen terbesar adalah N2 di atmosfer bumi. Namun molekul ini relatif stabil (sukar bereaksi) sehingga dibutuhkan energi besar untuk memecahnya. Proses pemecahan nitrogen di udara secara alami bisa terjadi melalui:

Petir memiliki energi yang besar untuk memecah N sehingga dapat bersenyoksigen membentuk Nitrat (NO3). Nitrat jatuh ke tanah dan menjadi unsur hara yang

DAUR NITROGEN (N)Mendeskripsikan peran ekosistem dalam aliran energi dan

Siswa dapat menjelaskan konsep daur nitrogen melalui skemaSiswa dapat menyebutkan peranan daur nitrogen

Daur Nitrogen

bumi. Jadi Nitrogen di udara lebih unsur lainnya. Mungkin kalian berfikir, mengapa bukan oksigen yang paling

Nitrogen adalah unsur pembentuk asam adalah molekul pembentuk protein. Protein bagi tubuh

berguna sebagai penyusun tubuh seperti otot dan daging. Protein juga berperan dalam proses

NH4.

pembentuk DNA dan RNA)

unsur N menjadi unsur terpenting karena menjadi penyusun asam amino dan asam nukleat. N tanaman. Kekurangan N mengakibatkan daun menguning dan

yang kekurangan N membutuhkan asupan pupuk N yang cukup. pupuk yang digunakan petani sebagian besar mengandung unsur nitrogen seperti UREA

lekul ini relatif stabil (sukar bereaksi) sehingga dibutuhkan energi besar untuk memecahnya. Proses pemecahan nitrogen di

Petir memiliki energi yang besar untuk memecah N sehingga dapat bersenyawa dengan ). Nitrat jatuh ke tanah dan menjadi unsur hara yang

2. Fiksasi oleh mikroorganisme pengikat NitrogenUmumnya tidak ada makhluk hidup yang mampu memanfaatkan nitrogen secara langsung dari udara. Tetapi ada beberapa bakteri yang mampu memfiksasi (mengikat) N dari udara dan mengubahnya menjadi nitrat. Contohnya dengan tanaman kacang-mutualistik, bakteri mendapatkan tempat hidup dan tanaman memperoleh kebutuhan hara (nitrogen).

Gambar N.2c.

Selain Rhizobium, beberapa bakteri seperti dan Clostridium juga memiliki kemampuan dalam menambat nitrogenkelompok alga biru seperti paku air Azolla pinata dan pakis hajikelompok jamur (Mycorhizaberperan dalam daur N

D. DAUR NITROGEN

Fiksasi oleh mikroorganisme pengikat NitrogenUmumnya tidak ada makhluk hidup yang mampu memanfaatkan nitrogen secara langsung dari udara. Tetapi ada beberapa bakteri yang mampu memfiksasi (mengikat) N dari udara dan mengubahnya menjadi nitrat. Contohnya Rhizobium, bakteri kemoautotrof yang bersimbio

-kacangan membentuk bintil pada akar. Simbiosis ini bersifat mutualistik, bakteri mendapatkan tempat hidup dan tanaman memperoleh kebutuhan hara

a. Tanaman kedelai, b. Bintil akar tanaman kedelai, c. Rhizobium pada akar Leguminoceae

beberapa bakteri seperti Azotobacter, Marsiella crenata, Rhodospirillum juga memiliki kemampuan dalam menambat nitrogen

kelompok alga biru seperti Anabaena azolae dan Anabaena cycadaedan pakis haji Cycas rumphii), Gloeocapsa dan

Mycorhiza). (Lihat di halaman bawah : daftar mikroorganisme yang berperan dalam daur N)

Gambar N.3 Skema Daur Nitrogen

Umumnya tidak ada makhluk hidup yang mampu memanfaatkan nitrogen secara langsung dari udara. Tetapi ada beberapa bakteri yang mampu memfiksasi (mengikat) N dari udara dan

bakteri kemoautotrof yang bersimbiosis kacangan membentuk bintil pada akar. Simbiosis ini bersifat

mutualistik, bakteri mendapatkan tempat hidup dan tanaman memperoleh kebutuhan hara

a. Tanaman kedelai, b. Bintil akar tanaman kedelai,

Marsiella crenata, Rhodospirillum juga memiliki kemampuan dalam menambat nitrogen. Ada juga dari

(bersimbiosis dengan dan Nostoc. Ada juga dari

daftar mikroorganisme yang

1. Fiksasi NitrogenFiksasi nitrogen adalah proses penambatan atau pengambilan nitrogen dari udara. Nitrogen (N2) di udara diambil oleh bakteri pengikat nitrogen (contoh : Rhizobium) yang terdapat pada bintilakar tanaman (Leguminoceae/polong-polongan). Bakteri mengubah nitrogen bebas menjadi nitrat yang langsung diserap oleh tanaman simbiotik.

Gambar N.3 Rhizobium mengikat nitrogen bebas (N2) dari udara

Selain Rhizobium, kelompok proteobacteria lain juga memiliki kemampuan dalam mengikat nitrogen (N-fixing bacteria).

Proses pemecahan nitrogen bebas juga berlangsung dengan bantuan energi petir. Petir memicu terjadinya reaksi Nitrogen dengan oksigen menjadi senyawa NO2 dan NH2. Senyawa yang terbentuk tersebut turun bersama air hujan.

Gambar N.4 Bakteri tanah juga mengikat N bebas dari udara

2. AmonifikasiAmonifikasi adalah pengubahan senyawa tertentu (amonia maupun nitrat) menjadi ammonium.

Amonium bisa dihasilkan dari pengubahan nitrat. Proses ini sebenarnya merugikan tanaman karena jumlah nitrat di tanah menjadi berkurang. Contoh bakteri yang berperan dalam amonifikasi nitrat menjadi amonium adalah Micrococcus denitrifican.

Gambar N.5 Amonifikasi dari Nitrat

Ammonium juga terbentuk dari perombakan jasad mati makhluk hidup. Hasil ekskresi dan jasad mati makhluk hidup terdekomposisi oleh detritivor menghasilkan amonia (NH3). Amonia diubah menjadi amonium (NH4).

Gambar N.6 Jasad mati makhluk hidup terurai menjadi ammonium (NH4+)

Reaksi amonifikasi :pengubahan senyawa menjadi ammonium

Amonium memang bisa dimanfaatkan langsung oleh tumbuhan, tetapi sebagian besar amonium digunakan oleh bakteri aerob sebagai sumber energi.

Gambar N.7 Ammonium diserap tumbuhan

3. NitrifikasiNitrifikasi adalah proses pengubahan amonium menjadi nitrat. Enzim yang berperan dalam proses tersebut adalah enzim nitrogenase. Nitrifikasi melibatkan dua tahapan proses yaitu nitritasi kemudian nitratasi. Nitritasi adalah pengubahan amonium menjadi nitrit (NO2). Bakteri yang berperan dalam nitritasi contohnya Nitrosomonas. Sedangkan nitratasi adalah pengubahan nitrit menjadi nitrat (NO3). Bakteri yang berperan dalam nitratasi contohnya Nitrobacter.

Gambar N.8 Nitritasi dan Nitratasi

Nitrat yang tersedia digunakan tumbuhan untuk asimilasi (fotosintesis). Sementara hewan memperoleh kebutuhan nitrogen lewat rantai makanan.

Gambar N.9 Nitrat hasil nitratasi diserap tumbuhan

Untuk mengamati reaksi-reaksi pembentukan nitrat amati Tabel N.1 berikut ini.

Tabel N.1 Reaksi-reaksi dalam nitrifikasi

Nitrifikasi hanya bisa berlangsung dalam kondisi aerob (cukup oksigen). Bila tidak cukup oksigen akan terjadi denitrifikasi.

4. DenitrifikasiDenitrifikasi adalah proses pelepasan nitrogen ke atmosfer. Proses ini dipicu oleh jumlah oksigen yang terbatas di dalam tanah.

Pada kondisi anaerob (kekurangan oksigen), bakteri tanah mengambil oksigen dari senyawa nitrat yang tersedia di dalam tanah. Akibatnya beberapa nitrat berubah kembali menjadi nitrogen bebas (N2). Seperti halnya amonifikasi, proses denitrifikasi juga merugikan tanamankarena mengurangi kesuburan tanah. Contoh bakteri yang berperan antara lain Thiobacillus denitrifican, Micrococcus denitrifican, dan Pseudomonas denitrifican.

Gambar N.10 Bakteri denitrifikasi mengembalikan nitrat dari tanah ke udara

Banyak mikroorganisme yang terlibat dalam daur biogeokimia N ini. Adapun mikroorganisme yang berperan dalam daur N dapat diamati pada Tabel N.2 di bawah ini.

Tabel N.2 Mikroorganisme yang berperan dalam daur N

E. RINGKASAN Nitrogen adalah unsur penting dalam pembentukan protein. Jumlah nitrogen terbanyak di atmosfer tetapi tidak dapat digunakan langsung. Nitrogen

diserap tumbuhan sebagai nitrat (NH3) dan amonium (NH4). Sementara hewan memperoleh kebutuhan nitrogen lewat rantai makanan.

Di dalam daur nitrogen ada 4 tahap yaitu fiksasi nitrogen, amonifikasi, nitrifikasi dan denitrifikasi.

Nitrogen bebas (N2) di udara adalah senyawa stabil yang sukar bereaksi. Energi petir membantu persenyawaan nitrogen bebas dan oksigen menjadi nitrat. Beberapa mikroorganisme mampu menambat atau memfiksasi nitrogen bebas dari udara dan

mengubahnya menjadi nitrat. Mikroorganisme tersebut antara lain Rhizobium (Rhizobium leguminosarum, Rhizobium japanicum, dan Rhizobium phaseoli), Azotobacter, Clostridium, dan kelompok alga biru.

Amonifikasi adalah pengubahan nitrat menjadi amonium. Contoh bakteri yang berperan adalah Micrococcus denitrifican.

Nitrifikasi adalah pengubahan amonium menjadi nitrat. Nitrifikasi melibatkan dua proses bertahap yaitu nitritasi kemudian nitratasi. Bakteri yang berperan dalam nitrifikasi yaitu nitrosomonas dan nitrobacter.

Denitrifikasi adalah pelepasan nitrogen ke atmosfer. Bakteri yang berperan antara lain Thiobacillus denitrifican, Micrococcus denitrifican, dan Pseudomonas denitrifican.

F. REFERENSI BukuSri Pujianto. 2011. Buku biologi Menjelajah Dunia Biologi 1. Solo: Tiga Serangkai Pustaka

MandiriIstamar Syamsuri. 2005. Buku biologi SMU Jilid 1B. Jakarta : Erlangga

Buku Sekolah Elektronik :Idun, Kistinah. 2009. Biologi 1 : Makhluk Hidup dan Lingkungannya Untuk SMA/MA Kelas X.

Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.Fictor Ferdinand P. 2009. Praktis Belajar Biologi 1. Untuk Kelas X Sekolah Menengah

Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Herni Budiati. 2009. Biologi: untuk SMA dan MA Kelas X. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Rikky Firmansyah. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Biologi 1: untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Sri Widiyati. 2009. Biologi: SMA dan MA Kelas X. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Subardi. 2009. Biologi 1: untuk Kelas X SMA/MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Riana Yani. 2009. Biologi 1: Kelas X SMA dan MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

GambarN.1 : http://dadandarmawan2006.wordpress.com/2008/09/25/komposisi-asam-amino-

mendasari-keragaman-protein/N.2 : http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01/11/aplikasi-rhizobium-sp-dalam-

peningkatan-produktivitas-pertanian/http://organikhayati.blogspot.com/2011/06/hasil-penerapan-teknologi.htmlhttp://flora-ku.blogspot.com/2011/01/bintil-akar-pada-tanaman.htmlhttp://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/biologi/MO_86/kb1_5.htm

N.3 : http://bioh.wikispaces.com/file/view/36-16-NitrogenCycle-L.gif/31445777/36-16-NitrogenCycle-L.gif

http://dadandarmawan2006.wordpress.com/2008/09/25/komposisi-asam-amino-mendasari-keragaman-protein/http://dadandarmawan2006.wordpress.com/2008/09/25/komposisi-asam-amino-mendasari-keragaman-protein/http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01/11/aplikasi-rhizobium-sp-dalam-peningkatan-produktivitas-pertanian/http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01/11/aplikasi-rhizobium-sp-dalam-peningkatan-produktivitas-pertanian/http://organikhayati.blogspot.com/2011/06/hasil-penerapan-teknologi.htmlhttp://flora-ku.blogspot.com/2011/01/bintil-akar-pada-tanaman.htmlhttp://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/biologi/MO_86/kb1_5.htmhttp://bioh.wikispaces.com/file/view/36-16-NitrogenCycle-L.gif/31445777/36-16-NitrogenCycle-L.gifhttp://bioh.wikispaces.com/file/view/36-16-NitrogenCycle-L.gif/31445777/36-16-NitrogenCycle-L.gif

G. LATIHAN SOALKerjakan soal di bawah ini dengan benar.

1. Sebutkan fungsi nitrogen dalam kehidupan.2. Bagaimana tumbuhan memperoleh kebutuhan nitrogen?3. Jelaskan proses ketersediaan nitrogen di dalam tanah? 4. Proses nitrifikasi hanya bisa terjadi pada saat tanah tersedia cukup oksigen. Jelaskan

mengapa demikian.5. Mengapa kondisi anaerob pada tanah memicu penurunan nitrogen?6. Gambarkan skema daur nitrogen dan berilah penjelasan secara singkat.

________________________________________

Copyright@ Biologi SMAN 2 Jemberwww.biosmadaj.blogspot.com

http://www.biosmadaj.blogspot.com/

DAUR NITROGEN (N)A. NitrogenB. Fungsi NitrogenC. Sumber NitrogenD. Daur NitrogenE. RingkasanF. ReferensiG. Latihan soalwww.biosmadaj.blogspot.com