Top Banner

of 46

Fiksasi Nitrongen

Jul 07, 2018

Download

Documents

Sona Ninik
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 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