Fiksasi Nitrogen

Fiksasi Nitrogen

Bakteri yang lebih dikenal untuk memfiksasi nitrogen yakni bakteri Rhizobium. Bakteri jenis ini hidup di akar tumbuhan legume dengan cara bersimbiosis membentuk nodul bersama akar tanaman legume tersebut. Sifat bakteri ini aerob, sehingga membutuhkan oksigen untuk melaksanakan respirasinya. Rhizobium dalam bentuk bakteroid (bakteri yang tidak bergerak/tetap di dalam sel-sel akar tumbuhan) yang melaksanakan respirasi.

Proses fiksasi nitrogen oleh bakteroid akan dihasilkan senyawa reduksi N₂ yakni NH₄⁺ melalui respirasi yang dilakukan bakteroid. Untuk dapat melakukan respirasi, bakteroid memerlukan sumber karbohidrat berupa sukrosa sebagai substrat respirasi. Sukrosa diperoleh dari daun yang kemudian ditranslokasikan menuju ke akar. Sustrat respirasi merupakan sumber asli elektron dan proton untuk mereduksi N₂.

Respirasi KH oleh bakteroid menyebabkan reduksi NAD⁺ menjadi NADH₂ atau NADP⁺ menjadi NADPH₂. Selain itu, pada beberapa senyawa penambat nitrogen, oksidasi piruvat selama respirasi menyebabkan reduksi sebuah protein yang disebut flavodoksin. Selanjutnya flavodoksin bersama NADH₂ atau NADPH₂ mereduksi N₂ menjadi NH₄⁺. ATP sangat penting karena menempel pada protein Feredoksin dan menjadikan protein tersebut sebagai bahan pereduksi yag kuat.

Secara ringkas, reduksi N₂ menjadi NH₃ dapat ditulis dengan reaksi sebagai berikut:

   

N2 + 8 elektron + 8 H+ + 16 ATP   à  2NH3 + H2 + 16 ADP +16 Pi

              Reaksi reduksi di atas dikatalisis oleh Nitrogenase. Dalam reaksi ini, meskipun N₂ direduksi menjadi NH₃ (tidak langsung menjadi NH4⁺), tetap saja NH₃ masih bisa diubah menjadi NH₄⁺ melalui pengikatan proton.

            Tidak berhenti sampai reduksi N₂ saja, namun NH₃ yang telah diubah menjadi NH₄⁺ akan diubah menjadi senyawa yang nyata perannya untuk tumbuhan yakni glutamin, asam glutamat, asparagin dan pada spesies tertentu mampu diubah menjadi ureida.

Tumbuhan selain legum

            Tumbuhan ini memperoleh nitrogen tidak dengan memfiksasi N₂ namun menyerap nitrogen dalam bentuk NO­₃^- dan NH₄⁺. Kebanyakan tumbuhan menyerap nitrogen dalam bentuk NO₃^- karena NH₄⁺ akan segera dioksidasi menjadi NO₃^- oleh bakteri nitrifikasi.

Resume dari Buku Ajar Fisiologi Tumbuhan Karya Drs. Krispinus K Pukan, M.Si tahun 2009 milik UNNES.