Xiii-xiv Asimilasi Nitrogen

ASIMILASI NITROGEN

09/18/09

Gieks

1

• Nitrogen berada dalam berbagai macam bentuk • Atmosfer mengandung hampir 78 % Nitrogen (N2) • Penangkapan nitrogen dari atmosfer memerlukan pemecahan ikatan kovalen rangkap 3 stabil (N2) untuk membentuk amonia (NH3) atau nitrat (NO3) 09/18/09

Gieks

2

Proses alamiah memfiksasi nitrogen 190 x 1012 gr/th • Kilat dan petir/ menyumbang 8 %, reaksi fotokimia 2% dan 90 % adalah fiksasi nitrogen biologi.

09/18/09

Gieks

3

• Tumbuhan dapat menyimpan nitrat dengan konsentrasi tinggi tanpa menimbulkan efek yang merugikan tanaman • Tetapi hewan dan manusia yang mengkonsumsi nitrat dengan kadar yang tinggi dapat mengalami methemoglobinemia 09/18/09

Gieks

4

• Methemoglobinemia adalah penyakit dimana hati akan mereduksi nitrat menjadi nitrit, yang kemudian bereaksi dengan hemoglobin dan mengakibatkan hemoglobin tidak mampu mengikat oksigen

09/18/09

Gieks

5

• Taraf amonium yang tinggi bersifat toksik baik pada tumbuhan maupun hewan. • Hewan akan menghindar dari bau amonium yang menyengat • Sementara tumbuhan akan segera menyimpan amonium dalam vacuola sehingga menghindari efek toksik pada membran dan sitosol 09/18/09

Gieks

6

• Tumbuhan mengasimilasi nitrat yang diabsorbsi menjadi senyawa nitrogen organik • Reaksi pertama adalah reduksi nitrat menjadi nitrit dalam sitosol oleh enzim nitrat reduktase • NO3- + NAD(P)H + H+ + 2e NAD(P) + H2O 09/18/09

Gieks

NO2- +

7

• Nitrit (NO2- ) adalah ion yang sangat reaktif dan toksik • Tumbuhan kemudian secara cepat memindahkan nitrit dari sitosol ke kloroplas (daun) atau platida (akar) untuk kemudian di reduksi menjadi amonium oleh enzim nitrit reduktase • NO2- + 6Fdred + 8H+ + 6e Fdoks NAD(P) + 2H2O

09/18/09

Gieks

NH 4+ +

6

8

• Kebanyakan jenis tanaman lebih mudah mengasimilasi nitrat diikuti oleh nitrit dan amonium • Sel-sel tumbuhan menghindari toksisitas amonium yang dihasilkan dari asimilasi nitrat atau fotorespirasi dengan cara merubahnya secara cepat menjadi asam amino

09/18/09

Gieks

9

• Oleh enzim Glutamine synthetase (GS), amonium digabungkan dengan glutamate untuk membantuk glutamin Glutamate + NH4+ + ATP

Glutamine +

ADP + Pi

09/18/09

Gieks

10

• Peningkatan konsentrasi glutamin akan merangsang aktivitas enzim glutamate synthase (glutamine:2-oxoglutarate aminotransferase/GOGAT) • Tumbuhan memiliki 2 tipe GOGAT (satu menerima elektron dari NADH dan satunya dari Ferredoksin (Fd))

09/18/09

Gieks

11

• NADH-GOGAT terletak dalam plastida jaringan nonfotosintesis, dan terlibat dalam asimilasi NH4+ yang diabsorbsi lewat akar • Fd-GOGAT terdapat dalam kloroplas

09/18/09

Gieks

12

Glutamine + 2 oxoglutarate+ NADH + H + 2 Glutamat + NAD+ Glutamine + 2 oxoglutarate + Fdred 2 Glutamat + Fdoks

09/18/09

Gieks

13

• Amonium dapat diasimilasikan melewati jalur alternatif yaitu melalui aktivitas enzim glutamat dehidrogenase (GDH) yang mampu mengkatalis reaksi bolak-balik yang mensintesis atau mendeaminasi glutamat • 2 oxoglutarate+ NH4+ + NAD(P)H + H + Glutamat + H2O + NAD(P) • NADH-GDH ditemukan dalam mitokondria, 09/18/09 NADPH-GDH dalamGieks kloroplas

14

• Setelah diasimilasi menjadi glutamin atau glutamat. Nitrogen kemudian digabungkan dengan asam amino lain melalui reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh enzim aminotransferase • Glutamate + Oxaloacetate aspartat + 2-oxoglutarat

09/18/09

Gieks

15

Fiksasi nitrogen biologis • Organisme yang mampu memfiksasi nitrogen dapat berupa organisme bebas atau yang bersimbiosis • Fiksasi nitrogen secara biologi terjadi dalam kondisi anaerob karena nitrogenase (enzim yang terlibat dalam fiksasi nitrogen) dapat diinaktivasi (irreversible) oleh oksigen 09/18/09

Gieks

16

• Fiksasi nitrogen secara simbiosis dilakukan oleh bakteri prokariotik dan terjadi di dalam nodul. • Nodul mengandung leghemoglobin (heme-protein yang mampu mengikat oksigen)

09/18/09

Gieks

17

• Fiksasi nitrogen secara biologi menghasilkan amonia (NH3) dari N2 oleh komples enzim nitrogenase • Guna menghindari toksisitas, amonia segera diubah menjadi senyawa organik (amida atau ureida) sebelum ditranfer

09/18/09

Gieks

18

Notes: 2. Lihat bahan ajar kelas yang lain, 3. Baca juga : Hari Suseno, 1973, Salisbury Ross atau Taiz & Zieger.

09/18/09

Gieks

19