8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

1/19

09/18/09 Gieks 1

ASIMILASI NITROGEN

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

2/19

09/18/09 Gieks 2

Nitrogen berada dalam berbagai macambentuk

Atmosfer mengandung hampir 78 %

Nitrogen (N2) Penangkapan nitrogen dari atmosfer

memerlukan pemecahan ikatan kovalen

rangkap 3 stabil (N2) untuk membentukamonia (NH3) atau nitrat (NO3)

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

3/19

09/18/09 Gieks 3

Proses alamiah memfiksasi nitrogen 190 x

1012 gr/th

Kilat dan petir/ menyumbang 8 %, reaksi

fotokimia 2% dan 90 % adalah fiksasi

nitrogen biologi.

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

4/19

09/18/09 Gieks 4

Tumbuhan dapat menyimpan nitratdengan konsentrasi tinggi tanpa

menimbulkan efek yang merugikan

tanaman Tetapi hewan dan manusia yang

mengkonsumsi nitrat dengan kadar yang

tinggi dapat mengalamimethemoglobinemia

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

5/19

09/18/09 Gieks 5

Methemoglobinemia adalah penyakit

dimana hati akan mereduksi nitrat

menjadi nitrit, yang kemudian bereaksi

dengan hemoglobin dan mengakibatkan

hemoglobin tidak mampu mengikat

oksigen

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

6/19

09/18/09 Gieks 6

Taraf amonium yang tinggi bersifat

toksik baik pada tumbuhan maupunhewan.

Hewan akan menghindar dari bau

amonium yang menyengat

Sementara tumbuhan akan segeramenyimpan amonium dalam vacuola

sehingga menghindari efek toksik padamembran dan sitosol

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

7/19

09/18/09 Gieks 7

Tumbuhan mengasimilasi nitrat yangdiabsorbsi menjadi senyawa nitrogenorganik

Reaksi pertama adalah reduksi nitratmenjadi nitrit dalam sitosol oleh enzimnitrat reduktase

NO3-

+ NAD(P)H + H+

+ 2e NO2-

+NAD(P) + H2O

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

8/19

09/18/09 Gieks 8

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 NH4+ + 6

Fdoks NAD(P) + 2H2O

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

9/19

09/18/09 Gieks 9

Kebanyakan jenis tanaman lebihmudah mengasimilasi nitrat diikuti olehnitrit dan amonium

Sel-sel tumbuhan menghindaritoksisitas amonium yang dihasilkandari asimilasi nitrat atau fotorespirasidengan cara merubahnya secara cepat

menjadi asam amino

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

10/19

09/18/09 Gieks 10

Oleh enzim Glutamine synthetase (GS),amonium digabungkan dengan

glutamate untuk membantuk glutaminGlutamate + NH4

+ + ATP Glutamine +

ADP + Pi

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

11/19

09/18/09 Gieks 11

Peningkatan konsentrasi glutamin akanmerangsang aktivitas enzim glutamatesynthase (glutamine:2-oxoglutarate

aminotransferase/GOGAT) Tumbuhan memiliki 2 tipe GOGAT

(satu menerima elektron dari NADH

dan satunya dari Ferredoksin (Fd))

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

12/19

09/18/09 Gieks 12

NADH-GOGAT terletak dalam plastidajaringan nonfotosintesis, dan terlibatdalam asimilasi NH4+ yang diabsorbsi

lewat akar Fd-GOGAT terdapat dalam kloroplas

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

13/19

09/18/09 Gieks 13

Glutamine + 2 oxoglutarate+ NADH + H +

2 Glutamat + NAD+

Glutamine + 2 oxoglutarate + Fdred

2 Glutamat + Fdoks

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

14/19

09/18/09 Gieks 14

Amonium dapat diasimilasikanmelewati jalur alternatif yaitu melaluiaktivitas enzim glutamatdehidrogenase (GDH) yang mampu

mengkatalis reaksi bolak-balik yangmensintesis atau mendeaminasiglutamat

2 oxoglutarate+ NH4+

+ NAD(P)H + H+

Glutamat + H2O +

NAD(P)

NADH-GDH ditemukan dalam mitokondria,

NADPH-GDH dalam kloroplas

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

15/19

09/18/09 Gieks 15

Setelah diasimilasi menjadi glutaminatau glutamat. Nitrogen kemudiandigabungkan dengan asam amino lainmelalui reaksi transaminasi yangdikatalisis oleh enzim aminotransferase

Glutamate + Oxaloacetateaspartat + 2-oxoglutarat

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

16/19

09/18/09 Gieks 16

Fiksasi nitrogen biologis

Organisme yang mampu memfiksasinitrogen dapat berupa organisme

bebas atau yang bersimbiosis Fiksasi nitrogen secara biologi terjadi

dalam kondisi anaerob karena

nitrogenase (enzim yang terlibat dalamfiksasi nitrogen) dapat diinaktivasi(irreversible) oleh oksigen

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

17/19

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

18/19

09/18/09 Gieks 18

Fiksasi nitrogen secara biologimenghasilkan amonia (NH3) dari N2oleh komples enzim nitrogenase

Guna menghindari toksisitas, amoniasegera diubah menjadi senyawaorganik (amida atau ureida) sebelum

ditranfer

8/14/2019 XIII-XIV Asimilasi Nitrogen

19/19

09/18/09 Gieks 19

Notes:

2. Lihat bahan ajar kelas yang lain,

3. Baca juga : Hari Suseno, 1973,Salisbury Ross atau Taiz & Zieger.