METABOLIC DIVERSITY DAN MICROBIAL ECOLOGY

MIKROBILOGI LINGKUNGAN

MAKALAH

“METABOLIC DIVERSITY DAN MICROBIAL ECOLOGY”

DOSEN PEMBIMBING :

NOPI STYATI P, S.Si, MT

OLEH :

MAHFUZ IDAFI

H1E107017

PROGRRAM STUDI S-I TEKNIK LINKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2009

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Phototrophs mengambil dari cahaya matahari dan mengkonversi langsung ke biochemical mengurangi daya dan energi. This is a complex, multi-protein process that always requires a membrane bound system. Ini adalah proses multi-protein kompleks yang selalu memerlukan selaput sistem terikat. Energy is generated by photophosphorylation . Energi yang dihasilkan oleh photophosphorylation. Cell material is often built from CO ₂ . Sel bahan sering dibangun dari CO _2. Note that photosynthesis is not the private domain of plants; photosynthetic bacteria are common.

Photoautotrophy adalah memperoleh energi dari sinar matahari, CO2 dan air dikonversi menjadi bahan-bahan organik yang akan digunakan dalam fungsi sel-sel seperti biosynthesis dan respirasi. Karena sebagian besar organisme mendapatkan energi dari sumber karbon organik ini, organisme memberikan sebuah keuntungan karena mereka memiliki sedikit kompetisi untuk makanan. Selain itu, organisme ini dapat bertahan dan berkembang di sebuah tempat environement karbon organik yang langka dan lainnya mikroba tidak dapat tumbuh. Karena mereka unik metabolisms mereka dapat hidup di lingkungan yang unik juga dikenal sebagai ekstrim niche adaption.

Chemotrophs ini tergantung pada phototrophs, baik secara langsung atau tidak langsung, untuk membuat molekul organik kompleks yang mereka dapat mengoksidasi dan menghasilkan energi dari. Energy is generated by substrate level phosphorylation ( SLP ) or by electron transport level phosphorylation ( ETLP ). Energi yang dihasilkan oleh tingkat substrat phosphorylation (SLP) atau oleh electron transport tingkat phosphorylation (ETLP). They also often use these same organic molecules (or breakdown products from catabolizing them) as building blocks for more cells. Mereka juga sering menggunakan molekul organik yang sama (atau rincian produk mereka catabolizing) sebagai blok bangunan untuk lebih sel. Chemolithotropy adalah menggunakan substrat anorganik (mineral asal dari biasanya) untuk mendapatkan mengurangi setara untuk digunakan dalam biosynthesis.

Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat. Penggunaan dosis pupuk nitrogen dari tahunke tahun dosisnya meningkat tidak lagi signifikan mening-katkan produksi namun menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan dan pada kasus tertentu menyebabkan menurunkannya kualitas tanah sehingga kom-posisi hara menjadi tidak seimbang. Untuk mencegah lebih lanjut efek samping penggunaan pupuk kimia (nitrogen) perlu upaya yang sistematis untukmengufrangi penggunaan pupuk kimia yaitu dengan menggalakan kajian penggunaan bakteri penambat nitrogen (78%) dalam bentuk N2. Untuk dapat memanfaatkan komponen tersebut harus melalui proses biologis yang dikenal fiksasi nitrogen baik simbiotik maupun non simbiotik. Fikasi nitrogen non simbiotik memanfaatkan mikroba yang hidup bebas di alam tanpa membutuhkan tumbuhan inang. Di antara baktri non simbiotik yang berpotensi sebagai pupuk hayati adalah Azotobacter. Bakteri Azotobacter selain dapat mensubsitusi hara khususnya nitrogen juga menghasilkan hormon tumbuh dan senyawa fungisida yang dapat mencegah pertumbuhan cendawan yang dapat menekan pertumbuhan dan produksi tanaman.
Oleh karena itu , dicoba mengisolasi bakteri Azotobacter dari berbagai agro ekosistem lahan pertanian di Kabupaten Maros. Sampel tanah yang digunakan adalah tanah sawah intensif, semi intensif, tanah salin, dan tanah payau. Dari keempat sampel tanah tersebut dilakukan penapisan (screening) semuanya ter-deteksi adanya bakteri Azotobacter

1.2 Batasan Masalah

Batasan masalah yang diangkat pada makalah ini adalah tentang apa itu phototrophy, autotrophy, Chemolithotrophy dan nitrogen fixation proses. Pembuatan makalah ini dengan metode kepustakaan yaitu dengan mencari referensi dari berbagai macam sumber.

BAB II

ISI

2.1 phototrophy

Photoautotrophs atau Phototroph (foto = cahaya, auto = sendiri, troph = makanan) adalah organisme (biasanya tanaman) yang melaksanakan fotosintesis untuk memperoleh energi. Energi dari sinar matahari, karbon dioksida dan air akan diubah menjadi bahan organik yang akan digunakan dalam selular fungsi seperti biosynthesis dan respirasi. In an ecological context, they provide nutrition for all other forms of life (besides other autotrophs such as chemotrophs ). Dalam sebuah lingkungan konteks, mereka memberikan gizi bagi semua bentuk kehidupan (selain autotrophs lainnya seperti chemotrophs). In terrestrial environments plants are the predominant variety, while aquatic environments include a range of phototrophic organisms such as algae (eg kelp ), other protists (such as euglena ) and bacteria (such as cyanobacteria ). Lingkungan di wilayah tanaman utama adalah beragam, sedangkan air lingkungan termasuk berbagai phototrophic organisme seperti algae (misalnya kelp), lainnya protists (seperti euglena) dan bakteri (seperti cyanobacteria). One product of this process is starch , which is a storage or reserve form of carbon , which can be used when light conditions are too poor to satisfy the immediate needs of the organism. Salah satu produk dari proses ini adalah pati, yang merupakan penyimpanan atau bentuk cadangan karbon, yang dapat digunakan bila kondisi cahaya terlalu miskin untuk memenuhi kebutuhan segera dari organisme. Photosynthetic bacteria have a substance called bacteriochlorophyll , live in lakes and pools, and use the hydrogen from hydrogen sulfide instead of from water, for the chemical process. Photosynthetic bakteri memiliki substansi yang disebut bacteriochlorophyll, tinggal di danau dan kolam renang, dan menggunakan hidrogen dari hidrogen sulfida, bukan dari air, untuk proses kimia. (The bacteriochlorophyll pigment absorbs light in the extreme UV and infra-red parts of the spectrum which is outside the range used by normal chlorophyll ). (The bacteriochlorophyll pigmen dalam menyerap cahaya ekstrim UV dan infra-merah bagian spektrum yang luar biasa yang digunakan oleh berbagai zat hijau). Cyanobacteria live in fresh water, seas, soil and lichen , and use a plant-like photosynthesis. Cyanobacteria hidup di air tawar, laut, tanah dan lichen, dan menggunakan tanaman seperti fotosintesis.

A photolithotrophic autotroph is an autotrophic organism that uses light energy, and an inorganic electron source (eg. H ₂ O, H ₂ , H ₂ S), and CO ₂ as its carbon source. photolithotrophic autotroph merupakan autotrophic organisme yang menggunakan energi cahaya, dan anorganik electron sumber (misalnya H ₂ O, H _2, H ₂ S), dan CO ₂ sebagai karbon sumber. Examples include plants. Contohnya tanaman. The depth to which sunlight or artificial light can penetrate into water, so that photosynthesis may occur, is known as the phototrophic zone. Kedalaman yang sinar matahari atau cahaya buatan dapat menembus ke dalam air, sehingga fotosintesis dapat terjadi, yang dikenal sebagai zona phototrophic.

2.2 Autotrophy

Autotrophy adalah kemampuan untuk berdikari oleh produsen makanan dari anorganik compounds. Some bacteria and some archaea have this ability. Beberapa bakteri dan beberapa archaea memiliki kemampuan ini. Inorganic compounds are oxidized directly without sunlight to yield energy. Inorganic compounds are oxidized langsung tanpa sinar matahari untuk menghasilkan energi. This metabolic mode also requires energy for CO2 reduction, like photosynthesis, but no lipid-mediated processes are involved. Metabolis modus ini juga memerlukan energi untuk pengurangan CO2, seperti fotosintesis, namun tidak ada lipid-mediated proses yang terlibat. This metabolic mode has also been called chemotrophy , chemoautotrophy , or chemolithotrophy . Metabolis modus ini juga telah dipanggil chemotrophy, chemoautotrophy, atau chemolithotrophy. Carbon autotrophy is the ability to assimilate CO2 from the air. Karbon autotrophy adalah kemampuan untuk mencernakan CO2 dari udara. Nitrogen autotrophy is the ability to assimilate nitrate or to do nitrogen fixation . Sulfur autrophy is the ability to assimilate sulfate ( sulfur assimilation ). Nitrogen autotrophy adalah kemampuan untuk mencernakan nitrat atau melakukan fiksasi nitrogen. Sulfur autrophy adalah kemampuan untuk mencernakan sulfate (belerang assimilation).

2.3 Chemolithotrophy

Lithotroph merupakan organisme yang menggunakan anorganik substrat (biasanya dari asal mineral) untuk mendapatkan mengurangi setara untuk digunakan dalam biosynthesis (misalnya karbon dioksida fiksasi) atau energi melalui konservasi atau anaerobic respirasi aerobik. ^[1] Dikenal lithotrophs yang eksklusif mikroba atau tanaman ; Tidak diketahui makro fauna yang memiliki kemampuan untuk memanfaatkan compounds anorganik sebagai sumber energi. Macrofauna and lithotrophs can form symbiotic relationships, in which case the lithotrophs are called "prokaryotic symbionts." Macrofauna dan lithotrophs dapat berupa hubungan simbiotik, di mana hal lithotrophs dipanggil "prokaryotic symbionts." An example of this is chemolithotrophic bacteria in deep sea worms or plastids, which are organelles within plant cells that may have evolved from photolithotrophic cyanobacteria-like organisms. Contoh ini adalah chemolithotrophic bakteri di kedalaman laut atau plastids cacing yang organelles dalam sel tanaman yang mungkin telah berkembang dari photolithotrophic cyanobacteria seperti organisme. Lithotrophs belong to either the domain Bacteria or the domain Archaea . Lithotrophs milik salah satu domain Bacteria atau domain Archaea. The term "Lithotroph" is created from the terms 'lithos' (rock) and 'troph' (consumer), meaning the "eaters of rock." Istilah "Lithotroph" dibuat dari istilah 'lithos' (batu) dan' troph '(konsumen), yang berarti "eaters dari batu." Many lithoautotrophs are extremophiles , but this is not universally so. Banyak lithoautotrophs adalah extremophiles, namun hal ini tidak begitu universal. The opposite of lithotroph is organotroph - an organism which gets its energy from the break up of organic compounds. Sebaliknya dari lithotroph adalah organotroph - sebuah organisme yang mendapatkan energi dari para bubar organik compounds

Lithotrophs mengkonsumsi dikurangi compounds (kaya elektron). In chemolithotrophs, the compounds - the electron donors - are oxidized in the cell , and the electrons are channeled into respiratory chains, ultimately producing ATP . Dalam chemolithotrophs, yang compounds - the electron donor - adalah oxidized dalam sel, dan elektron disalurkan ke dalam rantai pernafasan, akhirnya menghasilkan ATP. The electron acceptor can be oxygen (in aerobic bacteria), but a variety of other electron acceptors, organic and inorganic, are also used by various species . Yang dapat menerima electron oksigen (dalam aerobik bakteri), tetapi berbagai lainnya electron acceptors, organik dan anorganik, juga digunakan oleh berbagai jenis. Photolithotrophs obtain energy from light and therefore use inorganic electron donors only to fuel biosynthetic reactions (eg, carbon dioxide fixation in lithoautotrophs). Photolithotrophs memperoleh energi dari cahaya dan karena itu penggunaan anorganik electron donor hanya untuk bahan bakar biosynthetic reaksi (misalnya karbon dioksida di lithoautotrophs fiksasi).

Here are a few examples of lithotrophic pathways, any of which may use oxygen or sulfur as electron acceptor: Berikut adalah beberapa contoh lithotrophic jalur, apapun yang dapat menggunakan oksigen atau belerang sebagai electron penerimanya:

· Iron bacteria oxidize ferrous iron (Fe ²⁺ ) into ferric iron (Fe ³⁺ ) Besi bakteri mengoksidasi besi besi (Fe ^{2 +)} menjadi ferric besi (Fe ^{3 +)}

· Nitrifying bacteria oxidize ammonia into nitrite or, alternatively, nitrite into nitrate . Nitrifying bakteri mengoksidasi amonia menjadi nitrite atau, kalau tidak, nitrite menjadi nitrat.

· Purple sulfur bacteria and some chemolithotrophs oxidize sulfide into sulfur . Purple belerang bakteri dan beberapa chemolithotrophs mengoksidasi sulfida menjadi belerang. Here oxygen is the electron acceptor. Oksigen disini adalah electron penerimanya.

· Sulfur bacteria use oxidized sulfur compounds to produce sulfide. Belerang bakteri menggunakan belerang oxidized compounds untuk menghasilkan sulfida. They also can grow on a number of oxidized or partly oxidized sulfur compounds (eg, sulfate, thiosulfate, thionates, polysulfides, sulfite). Mereka juga dapat tumbuh di sejumlah oxidized belerang atau sebagian oxidized compounds (misalnya, sulfate, thiosulfate, thionates, polysulfides, sulfite). Here, sulfur is the electron acceptor. Di sini, belerang adalah electron penerimanya.

· Hydrogen bacteria oxidize hydrogen to water .Hidrogen bakteri mengoksidasi hidrogen untuk air.

· Carboxydotrophic bacteria oxidise carbon monoxide to carbon dioxide .Carboxydotrophic bakteri oxidise karbon monoksida ke karbon dioksida.

In the following examples, compounds other than oxygen is used as electron acceptors: Dalam contoh berikut, compounds selain oksigen yang digunakan sebagai electron acceptors:

· Methanogens are Archaea capable of oxidising hydrogen at the cost of carbon dioxide reduction to methane. Methanogens adalah Archaea mampu oxidising hidrogen pada biaya karbon dioksida pengurangan ke methane.

· Thiobacillus denitrificans is one of many known sulfur bacteria oxidizing reduced sulfur compounds with nitrate instead of oxygen. Thiobacillus denitrificans adalah salah satu dari banyak dikenal belerang bakteri oxidizing dikurangi dengan belerang compounds nitrat, bukan oksigen.

· The recently discovered Anammox bacteria oxidise ammonia with nitrite as electron acceptor to produce nitrogen gas. Yang baru-baru ini ditemukan Anammox bakteri oxidise amonia dengan nitrite sebagai electron penerimanya untuk menghasilkan gas nitrogen.

· Phosphite bacteria oxidize phosphite into phosphate . Fosfit bakteri mengoksidasi fosfit menjadi fosfat. They use sulfate as electron acceptor, and reduce it into sulfide. Mereka menggunakan sulfate electron sebagai penerimanya, dan mengurangi ke sulfida.

Lithotrophic bacteria cannot use, of course, their inorganic energy source as a carbon source for the synthesis of their cells, because the above-mentioned electron donors contain no carbon. Lithotrophic bakteri tidak dapat digunakan, tentu saja, mereka anorganik sebagai sumber energi karbon sumber untuk sintesis dari sel mereka, karena di atas electron donor tidak mengandung karbon. They choose one of two options: Mereka memilih satu dari dua pilihan:

· Lithoheterotrophs do not have the possibility to fix carbon dioxide and must consume additional organic compounds in order to break them apart and use their carbon. Lithoheterotrophs tidak ada kemungkinan untuk memperbaiki karbon dioksida dan harus mengkonsumsi tambahan organik compounds untuk istirahat dan mereka selain menggunakan karbon. Only few bacteria are fully heterolithotrophic. Hanya sedikit bakteri yang sepenuhnya heterolithotrophic.

· Lithoautotrophs are able to use carbon dioxide from the air as carbon source, the same way plants do. Lithoautotrophs dapat menggunakan karbon dioksida dari udara sebagai sumber karbon, dengan cara yang sama tanaman dilakukan.

· Mixotrophs will take up and utilise organic material to complement their carbon dioxide fixation source (mix between autotrophy and heterotrophy). Mixotrophs akan mengambil dan memanfaatkan bahan organik untuk melengkapi mereka sumber fiksasi karbon dioksida (campuran antara autotrophy dan heterotrophy). Many lithotrophs are recognised as mixotrophic in regard of their C-metabolism. Banyak lithotrophs dikenali sebagai mixotrophic dalam hal mereka C-metabolisme.

In addition to this division, lithotrophs differ in the initial energy source which initiates ATP production: Selain divisi ini, lithotrophs berbeda di awal sumber energi yang memulai produksi ATP:

· Chemolithotrophs use the above-mentioned inorganic compounds for aerobic or anaerobic respiration. Chemolithotrophs menggunakan di atas anorganik compounds untuk aerobik atau anaerobic respirasi. The energy produced by the oxidation of these compounds is enough for ATP production. Energi yang dihasilkan oleh oksidasi compounds ini sudah cukup untuk produksi ATP. Some of electrons derived from the inorganic donors also need to be channeled into biosynthesis. Beberapa dari elektron yang berasal dari donor anorganik juga harus disalurkan ke dalam biosynthesis. Mostly, additional energy has to be invested to transform these reducing equivalents to the forms and redox potentials needed (mostly NADH or NADPH), which occurs by reverse electron transfer reactions. Umumnya tambahan energi harus diinvestasikan untuk mengurangi transform ini setara dengan bentuk dan potensi redox diperlukan (kebanyakan NADH atau NADPH), yang terjadi oleh reverse electron transfer reaksi.

· Photolithotrophs use light as energy source. Photolithotrophs menggunakan cahaya sebagai sumber energi. These bacteria are photosynthetic ; photolithotrophic bacteria are found in the purple bacteria (eg, Chromatiaceae ), green bacteria ( Chlorobiaceae and Chloroflexaceae ) and Cyanobacteria . Bakteri ini adalah photosynthetic; photolithotrophic kuman yang ditemukan pada bakteri ungu (misalnya, Chromatiaceae), hijau bakteri (Chlorobiaceae dan Chloroflexaceae) dan Cyanobacteria. The electrons obtained from the electron donors (purple and green bacteria oxidize sulfide, sulfur, sulfite, iron or hydrogen; cyanobacteria extract reducing equivalents from water, ie, oxidise water to oxygen) are not used for ATP production (as long as there is light); they are used in biosynthetic reactions. Elektron yang diperoleh dari donor electron (ungu dan hijau bakteri mengoksidasi sulfida, belerang, sulfite, besi atau hidrogen; cyanobacteria ekstrak mengurangi setara dari air, yakni air untuk oxidise oksigen) tidak digunakan untuk produksi ATP (asalkan ada cahaya ); mereka digunakan dalam biosynthetic reaksi. Some photolithotrophs shift over to chemolithotropic metabolism in the dark. Beberapa photolithotrophs beralih ke chemolithotropic metabolisme dalam gelap.

Lithotrophs berpartisipasi dalam berbagai proses geologis, seperti pelapukan dari bahan induk (bedrock) untuk membentuk tanah, serta biogeochemical bersepeda dari belerang, nitrogen, dan elemen. They may be present in the deep terrestrial subsurface (they have been found well over 3 km below the surface of the planet), in soils, and in endolith communities. Mereka mungkin akan hadir di kedalaman di bawah permukaan bumi (mereka telah ditemukan di lebih dari 3 km di bawah permukaan bumi), di tanah, dan di endolith masyarakat. As they are responsible for the liberation of many crucial nutrients, and participate in the formation of soil, lithotrophs play a crucial role in the maintenance of life on Earth. Karena mereka bertanggung jawab atas kemerdekaan banyak gizi penting, dan berpartisipasi dalam pembentukan tanah, lithotrophs memainkan peran penting dalam pemeliharaan kehidupan di Bumi.

Lithotrophic microbial consortia are responsible for the phenomenon known as acid mine drainage , whereby energy-rich pyrites and other reduced sulfur compounds present in mine tailing heaps and in exposed rock faces is metabolized to form sulfates, thereby forming potentially toxic sulfuric acid. Lithotrophic Microbial consortia bertanggung jawab atas fenomena yang dikenal sebagai asam tambang drainase, dimana energi-pyrites kaya dan lainnya dikurangi belerang compounds hadir di tambang tailing heaps dan terkena batu muka metabolized adalah untuk membentuk sulfates, sehingga berpotensi membentuk racun sulfuric acid. Acid mine drainage drastically alters the acidity and chemistry of groundwater and streams, and may endanger plant and animal populations. Acid mine drainase yang secara drastis mengubah keasaman dan kimia dari tanah dan sungai, dan dapat membahayakan populasi tanaman dan binatang. Activities similar to acid mine drainage, but on a much lower scale, are also found in natural conditions such as the rocky beds of glaciers, in soil and talus, on stone monuments and buildings and in the deep subsurface. Kegiatan yang mirip dengan asam tambang drainase, tetapi pada skala yang lebih rendah, juga ditemukan dalam kondisi alam seperti batu glaciers dari tempat tidur, di dalam tanah dan lereng, pada batu monumen dan bangunan di dalam dan di bawah permukaan.

2.4 nitrogen fixation proses

Biologis nitrogen fiksasi adalah masalah prioritas tertinggi dalam ilmu biologi dan pertanian, dan dalam upaya untuk mengembangkan produksi pertanian berkelanjutan. Development of this trend is a response to ecological and energy problems which agriculture has recently encountered. Perkembangan tren ini merupakan respon terhadap masalah energi dan ekologi pertanian yang baru-baru ini telah ditemui. Legumes in symbiosis with rhizobia are the best known nitrogen fixing system (Hardarson, 1993), and lupin is the best host plant in this system. Kacang dalam simbiosis dengan rhizobia yang terbaik dikenal nitrogen fixing system.

Fiksasi nitrogen adalah proses yang atmospheric gas nitrogen akan diubah menjadi amonia. The ammonia is subsequently available for many important biological molecules such as amino acids, proteins, vitamins, and nucleic acids. Yang selanjutnya adalah amonia tersedia untuk banyak biologi molekul penting seperti asam amino, protein, vitamin, dan nucleic acids. The reaction can be presented as follows: Reaksi dapat disajikan sebagai berikut:

N ₂ + 16 ATP + 8e ^- + 8H ⁺ => 2NH ₃ + 16 ADP + 16 P _i + H ₂ N ₂ + 16 ATP + 8e ^- + 8H ⁺ => 2NH ₃ + 16 ADP + 16 P _i + ₂ H

Fiksasi nitrogen adalah proses yang nitrogen diambil dari bentuk molekul relatif lembam (N ₂₎ di udara dan diubah menjadi nitrogen compounds (seperti amonia, nitrat dan nitrogen dioksida). ^[1] Ini adalah sebuah proses penting bagi kehidupan karena nitrogen tetap diperlukan untuk membuat nucleotides yang diperlukan untuk membuat DNA dan juga untuk membuat asam amino yang pada gilirannya akan diperlukan untuk memproduksi protein.

Nitrogen fixation is performed naturally by a number of different prokaryotes , including bacteria , actinobacteria , and certain types of anaerobic bacteria. Fiksasi nitrogen secara alami dilakukan oleh sejumlah prokaryotes, termasuk bakteri, actinobacteria, dan beberapa jenis anaerobic bakteri. Microorganisms that fix nitrogen are called diazotrophs . Mikroorganisme yang fix nitrogen dipanggil diazotrophs. Some higher plants, and some animals ( termites ), have formed associations ( symbiosises ) with diazotrophs. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa binatang (rayap), telah membentuk asosiasi (symbiosises) dengan diazotrophs.

Nitrogen fixation also occurs as a result of non-biological processes. Fiksasi nitrogen juga terjadi sebagai hasil dari proses non-biologis. These include lightning , industrially through the Haber-Bosch Process , and combustion . ^{[ 2 ]} Termasuk kilat, industrialisasi melalui Proses Haber-Bosch, dan pembakaran.Biological nitrogen fixation was discovered by the Dutch microbiologist Martinus Beijerinck . Biologi fiksasi nitrogen ditemukan oleh microbiologist Belanda Martinus Beijerinck.

Biologi fiksasi Nitrogen (BNF) terjadi ketika atmospheric nitrogen dikonvert ke amonia oleh sepasang bacterial enzymes disebut nitrogenase. Formula BNF adalah:

N ₂ + 8H ⁺ + 8e ⁻ + 16 ATP → 2NH ₃ + H ₂ + 16 ADP + 16 P _i N ₂ + 8H ^{+ +} 8e ^- + 16 ATP → 2NH ₃ + H ₂ + 16 ADP + 16 P _i

Although ammonia (NH ₃ ) is the direct product of this reaction, it is quickly protonated into ammonium (NH ₄ ⁺ ). Walaupun amonia (NH ₃₎ adalah produk langsung dari reaksi ini, adalah dengan cepat protonated menjadi ammonium (NH ₄ ^+). In free-living diazotrophs, the nitrogenase-generated ammonium is assimilated into glutamate through the glutamine synthetase/glutamate synthase pathway. Hidup bebas di-diazotrophs, yang dihasilkan nitrogenase-ammonium adalah assimilated menjadi glutamate melalui glutamine synthetase / glutamate synthase jalan.

In most bacteria, the nitrogenase enzymes are very susceptible to destruction by oxygen (and many bacteria cease production of the enzyme in the presence of oxygen). ^{[ 1 ]} Low oxygen tension is achieved by different bacteria by: living in anaerobic conditions, respiring to draw down oxygen levels, or binding the oxygen with a protein such as Leghemoglobin (also spelt leghaemoglobin ^{[ 1 ]} ). Pada kebanyakan bakteri, maka nitrogenase enzymes sangat rentan terhadap kerusakan oleh oksigen (dan banyak bakteri berhenti produksi dari enzim di hadapan oksigen). ^[1] rendah oksigen ketegangan dicapai oleh berbagai bakteri oleh: hidup dalam kondisi anaerobic, respiring ke mengambil oksigen tingkat bawah, atau yang mengikat oksigen dengan protein seperti Leghemoglobin

Tanaman yang dikenal berkontribusi untuk fiksasi nitrogen di alam, berada di tumbuhan polong keluarga - Fabaceae - yang meliputi antara lain sebagai taxa mewah, kacang-kacangan, alfalfa, lupines dan kacang tanah.. Mereka berisi simbiotik bakteri disebut Rhizobia dalam nodules di root sistem, produksi nitrogen compounds yang membantu tanaman untuk tumbuh dan bersaing dengan tanaman lainnya. Bila tanaman mati, yang tetap dilepaskan nitrogen, sehingga tersedia untuk tanaman lain dan ini membantu memupuk di tanah Kebanyakan kacang ada asosiasi ini, tetapi beberapa genera (misalnya, Styphnolobium). Dalam banyak tradisional dan praktek pertanian organik, bidang yang diputar melalui berbagai jenis tanaman, yang biasanya berisi satu atau seluruhnya terutama terdiri dari semanggi atau soba (keluarga Polygonaceae), yang sering disebut sebagai "pupuk hijau", karena alam lainnya jalan menambahkan nitrogen ke tanah adalah melalui produk-produk limbah hewan. Seluruh tanaman sering ploughed kembali ke lapangan, sehingga tidak hanya menambahkan nitrogen, tetapi juga meningkatkan dari tanah organik konten dan volume. Walaupun jauh dari mayoritas nitrogen-fixing tanaman berada di tumbuhan polong keluarga Fabaceae, ada beberapa non-tanaman leguminous yang juga dapat memperbaiki nitrogen

Nitrogen juga dapat artificially tetap untuk digunakan dalam pupuk, bahan peledak, atau produk lainnya. The most common method is the Haber process . Metode yang paling umum adalah Haber proses. Artificial fertilizer production is performed on such a scale that it is now the largest source of fixed nitrogen in the Earth 's ecosystem . ^{[ 5 ]} Buatan produksi pupuk dilakukan pada skala yang paling besar sekarang adalah sumber nitrogen tetap di m ekosisteBumi .

The Haber process requires high pressures (around 200 atm) and very high temperatures (at least 400 °C). Memerlukan proses yang Haber tekanan tinggi (sekitar 200 atm) dan suhu sangat tinggi (minimal 400 ° C). Researchers are trying to develop catalyst systems that convert nitrogen to ammonia at ambient temperatures to reduce the energy use during nitrogen fixation. Peneliti berusaha untuk mengembangkan sistem katalisator yang mengkonversi nitrogen untuk amonia pada suhu Ambient untuk mengurangi penggunaan energi selama nitrogen fiksasi. Many compounds can react with atmospheric nitrogen under ambient conditions (eg lithium makes lithium nitride if left exposed), but the products of such reactions are not easily converted into biologically accessible nitrogen sources. Banyak compounds dapat atmospheric nitrogen bereaksi dengan kondisi di bawah Ambient (misalnya membuat lithium lithium nitride jika kiri terkena), namun produk-produk dari reaksi tidak mudah dikonversi menjadi sumber nitrogen biologis diakses. After the first dinitrogen complex was discovered in 1965 based on ammonia coordinated to ruthenium ([Ru(NH ₃ ) ₅ (N ₂ )] ²⁺ ) ^{[ 6 ]} , research in chemical fixation focused on transition metal complexes. Setelah pertama dinitrogen kompleks telah ditemukan pada tahun 1965 berdasarkan amonia dikoordinasikan ke ruthenium ([Ru (NH _{3) 5} (N _2)] ^{2 +) [6],} penelitian difokuskan pada fiksasi kimia logam transisi kompleks. Since then a large number of transition metal compounds that contain dinitrogen as a ligand have been discovered. Sejak saat itu sejumlah besar logam transisi yang berisi compounds dinitrogen sebagai ligand telah ditemukan. The dinitrogen ligand can be bound either to a single metal or bridge two (or more) metals. Dinitrogen ligand yang dapat diikat ke salah satu logam atau jembatan dua (atau lebih) logam. The coordination chemistry of dinitrogen is complex and currently under intense investigation. Koordinasi dari dinitrogen kimia yang kompleks dan saat ini dalam penyelidikan intensif. This research may lead to new ways of using dinitrogen in synthesis and on an industrial scale. Penelitian ini dapat mengakibatkan untuk menggunakan cara-cara baru dalam dinitrogen sintesis dan pada skala industri.

The first example of homolytic cleavage of dinitrogen under mild conditions was published in 1995. Contoh pertama homolytic perpecahan dari dinitrogen ringan di bawah kondisi telah diterbitkan pada tahun 1995. Two equivalents of a molybdenum complex reacted with one equivalent of dinitrogen, creating a triple bonded MoN complex ^{[ 7 ]} . Setara dua dari molybdenum kompleks reaksi yang setara dengan satu dinitrogen, membuat tiga disimpan dlm gudang kompleks Sejak tiga bounded kompleks ini telah digunakan untuk membuat nitriles. The first catalytic system converting nitrogen to ammonia at room temperature and pressure was discovered in 2003 and is based on another molybdenum compound, a proton source and a strong reducing agent . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} Unfortunately, the catalytic reduction only fixes a few nitrogen molecules before the catalyst no longer works. Pertama sistem katalis untuk mengkonversi nitrogen amonia pada suhu kamar dan tekanan yang ditemukan pada tahun 2003 dan didasarkan pada gabungan lain molybdenum, proton sebuah sumber yang kuat dan mengurangi agen. Sayangnya, hanya pengurangan katalis perbaikan beberapa molekul nitrogen sebelum katalisator tidak lagi bekerja.

In contrast to the graphic shown above, the major product of this reaction is ammonia (NH3) and not an ammonium salt ([NH4][X]). Kontras dengan grafis yang ditampilkan di atas, yang utama dari produk ini adalah reaksi ammonia (NH3) dan bukan ammonium garam ([NH4] [X]). In fact, approximately 75% of the ammonia produced can be distilled away from the reaction vessel (suggesting the ammonia is not protonated) into a vessel containing HCl as a trap. Bahkan, sekitar 75% dari ammonia dihasilkan dapat distilled dari reaksi kapal (yang menyarankan amonia tidak protonated) ke dalam sebuah wadah yang berisi HCl sebagai perangkap. This method of trapping the NH3 was doubtlessly chosen because it makes the product easier to handle. Metode ini NH3 dari perangkap yang telah dipilih karena doubtlessly membuat produk yang lebih mudah untuk menangani. Also, note that because only 1 equiv of Cl anion is available under catalytic conditions (via reduction of the precatalyst molbdenum chloride, shown) therefore it is unlikely that the product ammonium salt would always have this counterion. Juga, perhatikan bahwa karena hanya 1 dari equiv anion Cl tersedia di bawah kondisi katalis (melalui pengurangan dari precatalyst molbdenum khlorida, ditampilkan) sehingga tidak mungkin adalah bahwa produk garam ammonium akan selalu ada counterion ini.

Nitrogen fiksasi oleh cyanobacteria

Cyanobacteria inhabit nearly all illuminated environments on Earth and play key roles in the carbon and nitrogen cycle of the biosphere . Cyanobacteria mendiami hampir semua illuminated lingkungan di Bumi dan memainkan peran penting dalam karbon dan nitrogen siklus dari lingkungan. Generally, cyanobacteria are able to utilize a variety of inorganic and organic sources of combined nitrogen, like nitrate , nitrite , ammonium , urea or some amino acids . Umumnya, cyanobacteria dapat memanfaatkan berbagai sumber organik dan anorganik gabungan nitrogen, seperti nitrat, nitrite, ammonium, urea atau asam amino. Several cyanobacterial strains are also capable of diazotrophic growth. Genome sequencing has provided a large amount of information on the genetic basis of nitrogen metabolism and its control in different cyanobacteria. Comparative genomics , together with functional studies, has led to a significant advance in this field over the past years. Beberapa jenis cyanobacterial juga mampu diazotrophic pertumbuhan. Genome sequencing telah memberikan sejumlah besar informasi genetik dasar nitrogen metabolisme dan kontrol di berbagai cyanobacteria. Comparative genomics, bersama dengan studi fungsional, telah menyebabkan muka yang signifikan dalam bidang ini selama tahun. 2-oxoglutarate has turned out to be the central signalling molecule reflecting the carbon/nitrogen balance of cyanobacteria. 2-oxoglutarate ternyata telah menjadi pusat isyarat molekul yang mencerminkan karbon / nitrogen keseimbangan cyanobacteria. Central players of nitrogen control are the global transcriptional factor NtcA, which controls the expression of many genes involved in nitrogen metabolism, as well as the P _II signalling protein, which fine-tunes cellular activities in response to changing C/N conditions. Pemain nitrogen dari pusat kontrol yang global transcriptional faktor NtcA, yang mengendalikan ekspresi banyak gen terlibat dalam metabolisme nitrogen, serta P _II isyarat protein, yang halus-tunes selular kegiatan Tanggapan untuk mengubah C / N kondisi. These two proteins are sensors of the cellular 2-oxoglutarate level and have been conserved in all cyanobacteria. Kedua protein adalah sensor dari sel-2 dan tingkat oxoglutarate telah conserved di semua cyanobacteria. In contrast, the adaptation to nitrogen starvation involves heterogeneous responses in different strains. ^{[ 4 ]} Nitrogen fixation by cyanobacteria in coral reefs can produce twice the amount of fixed nitrogen than on land – around 1.8kg of nitrogen is fixed per hectare per day. Sebaliknya, adaptasi ke nitrogen kelaparan melibatkan heterogen tanggapan dalam berbagai jenis. ^[4] fiksasi Nitrogen oleh cyanobacteria di terumbu karang dapat menghasilkan dua kali jumlah nitrogen daripada tetap di tanah - sekitar 1.8kg dari nitrogen adalah tetap per hektar per hari.

[ edit ] Chemical nitrogen fixation

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Photoautotrophy memperoleh energi dari sinar matahari, CO2 dan air lalu dikonversi menjadi bahan-bahan organik yang akan digunakan dalam fungsi sel-sel seperti biosynthesis dan respirasi,

2. Autotrophy adalah kemampuan untuk berdikari oleh produsen makanan dari anorganik compounds,

3. Chemolithotrophs menggunakan anorganik compounds untuk respirasi aerobik atau anaerobic.

4. Fiksasi nitrogen adalah proses yang atmospheric gas nitrogen akan diubah menjadi amonia

DAFTAR PUSTAKA

Anonim¹, Autotrophy

http://en.wikipedia.org/wiki/autotrophy.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Anonim², Daur Biogeokimia

http://www.e-dukasi.net/mapok/mp_full.php?id=299&fname=materi01.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Anonim³, Kelas 10: Bakteri: Fiksasi Nitrogen

http://edu2000.org/portal/index.php?option=com_content&task=view&id=422&Itemid=42

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Anonim⁴, Lithotroph

http://en.wikipedia.org/wiki/lithotroph.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Anonim⁵, Nitrogen fixation

http://en.wikipedia.org/wiki/nitrogen_fixation.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Anonim⁶, Phototroph

http://en.wikipedia.org/wiki/phototroph.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Dalton, David, 2007, Nitrogen Fixation

http://academic.reed.edu/biology/nitrogen.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Kurlovich B.S., 2006, Nitrogen Fixation

http://lupins-bk.blogspot.com/2006/06/nitrogen-fixation.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Syam’un, Elkawakib dan Dachlan, Amirullah,M.P. 2006.Pengembangan Agen Mikroba Penambat Nitrogen

http://www.unhas.ac.id/lemlit/index.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009

Paustian, Timothy, 2000 Types of Catabolic Pathways

http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/metabolism/typescatabolism.html

Diakses tanggal 27 Juni 2009