Download - Fiksasi Nitrongen
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
1/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
2/46
Nitrogen Fixation
•> 70 % (78 %) udara adalah gas N2 ;
•02, CO2, H2, dll sisa
Fi!sasi N " #$07 t &'
• agaiana *aran&a +
edu!si en-adi NH. (le/ih doinan) !sasiO!sidasi en-adi NO.
'
1 3 tinggi
4rti*ial5 N2
6 . H2
''''''''''''''''''' 2 NH.
(00'800oC #00 at)
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
3/46
Bakteri Pemfiksasi nitrogen berdasarkan hubungannya dengan tanaman
dikelompokkan menjadi tiga, yaitu:
(1)Simbiosis,
(2) Asosiasi,
() !idup bebas"#hi$obium merupakan bakteri pemfiksasi nitrogen yang hidup se%ara
simbiosis dengan akar tanaman inang
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
4/46
O9O:C49 N1O:N F
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
5/46
=oe Free 9iing Organis
4enis -ontoh
Ar%haba%teria
5ethanogens
uba%teria
!eterotroph
An aerob
'akultatif
Aerob
Autotroph -hemotropi% Ba%teria
Photosyntheti% Ba%
Metanococcus voltae
Halobacterium halobium
Closrtridium pasteurianum
Klebsiella pneumoniae
Azosprillum lipoferum
Thiobacilus peroxidans
Rhudospirilum rubrum
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
6/46
=oe asso*iation Organis
4enis 6nang
Azosprillum spp.
Azotobacter paspalli
grasses
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
7/46
=&/iosis Organis
4enis 6nang
#hi$obea%eae
A%tinomy%etes
Frankia
ndophyti% ba%teria
Acetobacter diazotrophicus
Azoarcus spp. Herbaspirillum spp.
-yanoba%teri
/egume and Parasponia
&on legume
Alnus Casuarina M!rica (a%tinorhi$a plant aremainly 7oody)
8ropi%al grasses
Sugar%ane
9allar grass#i%e, mai$e, shorgum, sugar%ane
"unnera (angiospermae)
Mactrozamia(ymnos)
Azolla (Pteridophyte)
#lazia (Bryophyte)
Rhizosolenia (diatome)
-ertain li%hens (fungi)
$iphonochalina (sponge)
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
8/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
9/46
1?o t&@e oA s&/ioti* s&ste5
$ Nodulated legue and nodulated non legue
$ =&/iosis ?ith /lue'green algae
3ada siste 5 su/er C se@enuhn&a dari inang
5 se/agian dari F=
x5 4Bolla @innata'4na/aena aBolla (/lue greenalgae) engi!at #0 '80 !g Nha @adi
7D'0. !g Nha
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
10/46
NOE9Nodul (/intil) +
intil a!ar adalah organ si/iosis &ang a@uela!u!an !sasi N dari udara
hiBo/iu 5 9e/ih /an&a! e/entu! /intil a!ar@ada
tanaan !a*ang'!a*angan di daerah
/eri!li sedang$
rad&rhiBo/iu 5 e/entu! /intil a!ar @ada tanaan
!a*ang'!a*angan @ada i!li tro@is$
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
11/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
12/46
=&/iosis et?een 9egue and a*teria
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
13/46
6lustrasi proses pembentukan bintil akar saat terjadi
simbiosis antara #hi$obium dengan akar tanaman
inang" 8ahap a7al (A) dimana akar mengeluarkaneksudat untuk menarik bakteri, selektifitas jenis bakteri,
ke%o%okan, dan mulai terjadi infeksi pada bulu akar dan
mulai masuk ke dalam sel akar" 8ahap lanjutan (B)
bakteri mulai berkembang dan mulai terbentuk bintil
akar dan proses fiksasi mulai aktif
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
14/46
nAe*tion
$ e*ognition /et?een le*tin Aro host and sugar
residues Aro /a*teria9e*tin 5 are @roteins or gl&*o@roteins ?ith t?o or ore
/inding sites that re*ogniBe a s@esi* seIuen*e oAsugar residues$ 1he& are lo*ated at the externalsurAa*e oA root *ells, ainl& root hairs
2$ nAe*tion5 starts ?ith the @enetration oA the /a*teria
into the root *ells
nAe*tion *orrrelated ?ith a/undant root hair Aoration
and root hair lenght
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
15/46
.$ 1he /a*teria en*losed /& a thread ?hi*h gro? in
the *orti*al *ell @roliAerates and nodule gro?th/egin
J$ Euring nodule gro?th, the /a*teria transAoredto /a*teroids
a*teroids ?hi*h are seeral ties larger thanoriginal /a*teria
1he transAoration oA /a*teria to /a*teroid is
*losel& related ?ith5 s&nthesis oA heoglo/in
nitrogenase and other enB&s
NFC1ON to N2 F
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
16/46
3asangan 9e*tin':ula
/e%tin Sugar Spesifi%
-on%ana+alin A (from 4a%k Bean)
Soybean /e%tin
;heat germ le%tin
/otus seed le%tinPotato le%tin
a
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
17/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
18/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
19/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
20/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
21/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
22/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
23/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
24/46
N1O:N4=
N2 '''''''''''''' 2 NH. nitrogenase
Nitrogenase5 Bi &ang eng!atalisa
redu!si N en-adiaonia!
1erda@at @ada /a*teroid
=ensitiA terhada@ O24da . enB& nitrogenase&ang /er/eda se*arageneti!5
$ o'Nitrogenase(engandung
ole/denu dan Fe)2$ K'Nitrogenase(engandung anadiudan Fe)
.$ Fe'Nitrogenase(engandung Fe sa-a)
3er/edaan lihat 1$$. @$JAro 9ea and 9eegood
4:44N4 94N:=N:NL4FM=4= +
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
25/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
26/46
-on+ert &2 gas to &!=> ammonium
symbioti% &2 fiing ba%teria li+es in the plant root nodules (anaerobi%) in poor
&2 %onditions
ba%terias (eg" leguminous, #hi$obia symbioti%, %yanoba%teria free li+ing)
gi+e plants 7ith fied &2 and plants gi+e ba%terias 7ith nutrients and %arbs"
nodules pro+ide anaerobi% %onditions by:
lo7 gas permeability
leghemoglobin
plant gi+es: nodule
leghemoglobin oygen transport
nutrients
ba%teria gi+es:
fied &2 +ia &itrogenase en$yme
heme part of hemoglobin
&itrogenase rn:
&2 > ?'dred > ?!> > 1 A8P 2&! > !2 > 1 A
1Pi
by redo rn in 'e protein and redu%ing 5o'e (ironmolybdenum) protein
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
27/46
io*heistr& oA N Fixation
@9ebutuhan energi 00 k4 per mol &! untuk reaksi di atas 103 A8P
@-ontoh ini adalah 5onitrogenase yg memp" 2 sub unit: S9 C 'e (mentransfer
elektron ke SB) SB C 5o'e (reduksi &2&!)
@Substrat lain (proton (!D>), asetilene (-2!2) 33 E suplai energi dilepas
sebagai !2
@ &2 > 13 !> > ? e 2 &!=
> > !2 2 &! > 2 !2
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
28/46
Nitrogenase 5 sensitie to O2; there is a largereIuireent Aor energ& (413)
=trateg& Aor Oer*oe the di*ult& oA O2 inhi/ition5
$ 9iing under an aero/i* *ondition (e$g$
Clostridiu)2$ es@irator& through ex*essie res@iration (e$g$
4Boto/a*ter)
.$ 9iing in *olonies *oered /& slie sheets, ?hi*hrestri*t O2 diusion$
J$ Controlling O2 diusion enB&ati*all& /&legheoglo/in (legue)
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
29/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
30/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
31/46
9egheoglo/in 5 regulates the trans@ort oA O2 Arooutsite the nodules to the /a*teroids and order to
aintain PO2Q in /a*teroids surAa*e
e*&*ling CO2 5 sintesis asa organi! ia lintas 33'*ase
33'*ase a*tiit& in nodule > 0 ties larger thanroot or leae
4/out 2 % oA the solu/le @rotein *onsist oA 33'*ase
@ to 2# % oA *ar/on s!eleton ?hi*h in*or@orated
Aro CO2 res@irator&agaiana selan-utn&a +++
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
32/46
F nB& &ang /er 1R thd asiilasi NH. adalahglutain sintetase dan glutaat sintase$
Eei!ian -uga @ada sel-aringan di luar nodule
F Nitrogenase eru@a!an enBi alosteri! &angdiha/at oleh NH., glutain, glutaat
H / t F= d ! i N d / / i
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
33/46
Hu/ungan antara F= dengan !sasi N @ada /er/agaiuur
#yle at al" 1GG#espirasi
pada nodule 2 rs pada
akar yg tdk ada nodule!erridge * Pate,
1G:13E - dr net 'S ke
nodule H untuk #S
nodule * H sbg rangka
karbon untuk
dikembalikan ke shoot
Pate * !erridge 1G?:
03 E 'S ke nodule( ? E
#S, 13 E gro7th, 12 E
amino %ompound to theshoot)
Pate at al 1GG: =13 mg 9!. mg & berapa 9! yang
diperlukan bila & yang difiksasi adalah 103 kg &.ha II
t A i l N t i t di tl i di tl / th
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
34/46
e*t oA ineral Nutrient5 dire*tl& or indire*tl& /& otherineral
;hat different bet7een
nodules and shoot > #oot I
/o7ther * /oneragan (1G?)
After nodule initiation further
nodule gro7th 7asnJt affe%ted
by de%rease -a
Apa maknanya II
Bagaimana kalau p! turun II
Apa upaya yg dilakukan II
elationshi@ /et?een N2 xation and N u@ta!e Aro soil
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
35/46
elationshi@ /et?een N2 xation and N u@ta!e Aro soil FertiliBer in nodulated legues
F
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
36/46
&itrat
Supply(kg.ha)
&itrogenase A%ti+ity & in shoot
=G days(E)
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
37/46
Nitrogenase nhi/itors
1" &! from & redu%tion by
&itrogenase
2" lutamine * lutamate from
ogat * lutamine synthase
" &! from &!= fertili$er
=" &! from &D fertili$er
0" &D2 from a%ti+ity of ni#
"
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
38/46
Free'9iing N'Fixing i*roorganis
Heterotro@h organis (Clostridium pasteurianum Azotobacter chrocoococcum)
N &ang di!sasi S !g Nha$ enga@a ++
aai/ilit& oA C organi* *o@etition ?ith otheri*roorganis
#0'J00 g C @er g N2 &ang di!sasi
4utotro@h organis (C&ano/a*teria)
N &ang di!sasi .'28 !g Nha
9eaA =urAa*e Organis
es@e*iall& in huid tro@i* (hetero or autotro@h)
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
39/46
e*t oA leaA s@ra&ing ?ith N2'xing /a*teria s urea a@@li*ation on ri*e
8reatment &itrogenase
a%ti+ity of thelea+es
rain Lield & %ontent
Stra7 rain
-ontrol
M!cobacterium flavum
Klebsiella pneumoniaerea
133
03
02= 3
133
211
1?21?
133
10
1?32
133
13
1G1G0
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
40/46
hiBos@here 4sso*iation
M&!=&DN (g.l) &itrogenase A%ti+ity Shoot dry 7eight(g.plant)
3,33
3,3=
3,3?
3,1
233
10
13
3
3,=G
3,G
1,?=
2,3
ffe%t of %ombined & (&!=&D) on the gro7th of mai$e ino%ulated 7ith
Azosspirilum
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
41/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
42/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
43/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
44/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
45/46
-
8/18/2019 Fiksasi Nitrongen
46/46
=9=4