daur nitrogen

A. Latar belakang Daur materi di ekosistem melibatkan nutrien yang terdiri dari beberapa atom, ion atau molekul yang diperlukan oleh organisme untuk hidup, tumbuh atau reproduksi. Siklus nutrien (siklus biogeokimia) menunjukkan perjalanan tiap unsur yang diperlukan dalam jumlah yang besar berpindah pada ekosistem (Djumanto,2011). Daur biogeokimia melibatkan komponen biotik dan abiotik di alam. Unsur atau senyawa kimia mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Daur unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga di sebut daur biogeokimia (Pratiwi,2007). Daur-daur tersebut antara lain daur air, karbon, nitrogen, sulfur, dan fosfor. Dalam daur biogeokimia, mikroorganisme memiliki peran yang sangat besar. Dalam makalah ini penulis akan sedikit membahas dan mendiskusikan siklus tentang nitrogen dari segi akibat yang di timbulkannya, manfaat positif dan negatif terjadinya siklus nitrogen bagi organisme terhadap lingkungan, serta menyajikan alternatif cara penanganan yang ada. B. Siklus Nitrogen Nitrogen atau zat lemas, merupakan unsur yang di perlukan oleh setiap makhluk hidup. Nitrogen tidak diperlukan dalam bentuk unsur, melainkan dalam bentuk persenyawaan (syamsuri,2004). Siklus nitrogen 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. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Nitrogen paling banyak adalah dalam bentuk gas di atmosfir. Walaupun terdapat sangat banyak nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif. Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen. Selain itu nitrogen berupa gas juga harus “diikat” ke bentuk amoniak atau asam nitrat untuk asimilasi tanaman. Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen. Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem. Hal ini dikarenakan vertebrata secara tidak langsung telah mengkonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida, dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru, atau senyawa lainnya. Protein dan asam nukleat tersebut berasal dari tanam-tanaman yang membentuk molekul organik berisi nitrogen. Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi. Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O, dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi. Sedangkan amoniak dan nitrat dikonversi kembali ke gas yang masuk kembali atmosfir. C. Siklus urea Pada eukariota, siklus urea (bahasa Inggris: urea cycle, ornithine cycle) merupakan bagian dari siklus nitrogen, yang meliputi reaksi konversi amonia menjadi urea. Siklus ini ditemukan pertama kali oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit pada tahun 1932. Pada mamalia, siklus urea terjadi di dalam hati, produk urea kemudian dikirimkan ke organ ginjal untuk diekskresi. Dua jenjang reaksi pada siklus urea terjadi di dalam mitokondria. Ringkasan reaksi siklus urea adalah: Amonia Amonia merupakan produk dari reaksi deaminasi oksidatif yang bersifat toksik. Pada manusia, kegagalan salah satu jenjang pada siklus urea dapat berakibat fatal, karena tidak terdapat lintasan alternatif untuk menghilangkan sifat toksik tersebut selain mengubahnya menjadi urea. Defisiensi enzimatik pada siklus ini dapat mengakibatkan simtoma hiperamonemia yang dapat berujung pada kelainan mental, kerusakan hati dan kematian. Sirosis pada hati yang diakibatkan oleh konsumsi alkohol berlebih terjadi akibat defisiensi enzim yang menghasilkan Sarbamil fosfat pada jenjang reaksi pertama pada siklus ini. Ikan mempunyai rasio amonia yang rendah di dalam darah, karena amonia diekskresi sebagai gugus amida dalam senyawa glutamina. Reaksi hidrolisis pada glutamina akan menkonversinya menjadi asam glutamat dan melepaskan gugus amonia. Sedangkan manusia hanya mengekskresi sedikit sekali amonia, yang dikonversi oleh asam di dalam urin menjadi ion NH4+, sebagai respon terhadap asidosis karena amonia memiliki kapasitas seperti larutan penyangga yang menjaga pH darah dengan menetralkan kadar asam yang berlebih. Urea Urea merupakan zat diuretik higroskopik dengan menyerap air dari plasma darah menjadi urin. Kadar urea dalam darah manusia disebut BUN (bahasa Inggris: Blood Urea Nitrogen). Peningkatan nilai BUN terjadi pada simtoma uremia dalam kondisi gagal ginjal akut dan kronis atau kondisi gagal jantung dengan konsekuensi tekanan darah menjadi rendah dan penurunan laju filtrasi pada ginjal. Pada kasus yang lebih buruk, hemodialisis ditempuh untuk menghilangkan larutan urea dan produk akhir metabolisme dari dalam darah. Pada hewan seperti burung dan reptil yang harus mencadangkan air di dalam tubuhnya, nitrogen diekskresi sebagai asam urat yang bersenyawa dengan sedikit kandungan air. Sedang pada manusia, asam urat tidak disintesis dari amonia, melainkan dari adenina dan guanina yang terdapat pada berbagai nukleotida. Asam urat biasanya diekskresi dalam jumlah sedikit, melalui urin. Kadar asam urat dalam darah dapat meningkat pada penderita gangguan ginjal dan leukimia. Bentuk garam dari asam urat dapat mengendap menjadi batu ginjal maupun batu kemih. Pada artritis, endapan garam dari asam urat terjadi pada tulang rawan yang terdapat pada persendian. Jenjang reaksi Sarbamil fosfat sintetase, sebuah enzim, merupakan katalis pada reaksi dengan substrat NH3, CO2 dan ATP menjadi sarbamil fosfat, yang kemudian diaktivasi oleh asam N-asetilglutamat yang terbentuk dari asam glutamat dan asetil-KoA dengan enzim N-asetilglutamat sintetase. N-asetilglutamat merupakan regulator yang penting dalam ureagenesis selain arginina, kortikosteroid dan protein yang lain. Reaksi kondensasi yang terjadi pada ornitina lantas memicu konversi sarbamil fosfat menjadi sitrulina dengan bantuan enzim ornitina transarbamilase. Kemudian sitrulina dilepaskan dari dalam matriks menuju sitoplasma, dan kondensasi terjadi dengan asam aspartat dan enzim argininosuksinat sintetase, membentuk asam argininosuksinat, yang kemudian diiris oleh argininasuksinat liase menjadi asam fumarat dan arginina. Asam fumarat akan dioksidasi dalam siklus sitrat di dalam mitokondria, sedangkan arginina akan teriris menjadi urea dan ornitina dengan enzim arginase hepatik. Baik argininosuksinat liase maupun arginase diinduksi oleh rasa lapar, dibutiril cAMP dan kortikosteroid. D. Pengaruh aktivitas manusia dalam siklus nitrogen Pengaruh aktivitas manusia dalam siklus nitrogen antara lain : 1. Pengaruh Meningkatnya N Pada Pupuk 2. Asam Nitrat Di Tanah Meningkat: • Kelarutan Magnesium Dan Kalium • Aluminum Meningkat • Kerusakan Akar Tanaman • Perubahan Di Komunitas Mikroba • Kematian Ikan 3. Eutrofikasi Badan Air 4. Asam Nitrat Di Air Minum 5. Efek Sangat Luas Pada Tanaman Berdasarkan Pengambilan CO2 Lampiran Daftar Pustaka Pratiwi,dkk.2007.Biologi untuk SMA Kelas X.Surakarta:Phibeta Syamsuri, Istamar,dkk.2004.Biologi untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga http:/ / www.biologi.lipi.go.id/ siklus nitrogen (diakses tanggal 3 maret 2011) http:/ / www.walhi.or.id/ siklus nitrogen (diakses tanggal 3 maret 2011) http:/ / www.google.com/ siklus nitrogen (diakses tanggal 3 maret 2011)