Tugas Kelompok

Mikrobiologi Pertanian

DENITRIFIKASI

OLEH:

Kelompok 5

Riyami

G11113048

Sri Nur Qadri

G11113008

Dzulkifli Darwis

G11113021

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2015

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangNitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi. Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya dimasukkan ke dalam protein, tahu kan kalau protein adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam pertumbuhan.Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat, seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas. Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit bereaksi dengan unsur lain) sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup diperlukan berbagai proses, yaitu : fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Siklus nitrogen sendiri adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Berdasarkan uraian tersebut, denitrifikasi merupakan bentuk terakhir dalam daur nitrogen. Denitrifikasi pun menjadi salah satu tahap yang mempunyai peranan yang sangat penting, dalam menyeimbangkan daur Nitrogen di alam. 1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, rumusan masalah dari materi yang akan dibahas yaitu:a. Apa yang dimaksud dengan Denitrifikasi?b. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi proses denitrifikasi?

c. Apa saja contoh bakteri denitrifikasi, dan bagaimana karakter Paracoccus denitrificans sebagai bakteri denitrifikasi?

1.3. Tujuan

Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan dari dibuatnya makalah ini yaitu agar mahasiswa memahami materi mengenai denitrifikasi, faktor-faktor yang mempengaruhi proses denitrifikasi, dan contoh bakteri denitrifikasi, serta peran Paracoccus denitrificans dalam proses denitrifikasi.II. PEMBAHASAN2.1. DenitrifikasiProses denitrifikasi adalah perubahan senyawa nitrat menjadi gas nitrogen (N2). Gas nitrogen adalah senyawa yang sangat stabil. Denitrifikasi secara umum merupakan proses reduksi nitrat (NO3) secara bertahap menjadi nitrit (NO2), Nitrouse Dioxide (N2O), Nitrouse oxide (NO), sampai menjadi N2 dalam kondisi anaerobik. Denitrifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : kelembapan tinggi, pH netral (6,8-8,0), ketersediaan karbon, kadar oksigen terlarut dan temperatur yang tinggi. Proses denitrifikasi tidak lepas dari peranan bakteri denitrifikasi (denitrifier), bakteri yang berperan dalam denitrifikasi umumnya merupakan bakteri anaerobik. Terdapat 3 kelompok bakteri denitrifikasi yaitu : bakteri pereduksi NO3 menjadi N2O, bakteri pereduksi NO2 menjadi N2, dan bakteri pereduksi NO3 menjadi NO2, NO, N2O (Anonim, 2010).Dalam situasi normal maka nitrogen dapat diproses menjadi bentuk amonium atau bentuk nitrat yang langsung tersedia bagi tanaman. Tetapi dalam keadaan tertentu, yaitu kalau udara dalam tanah terbatas akibat drainase jelek (air menggenang), atau disebabkan oleh pemakaian berlebihan dari bahan organik mentah yang bersifat mudan busuk sehingga nitrat dan nitrit yang terbentuk akan menghasilkan gas nitrogen atau hasil oksidasi lain yang akhirnya dapat menguap ke udara. Peristiwa ini terjadi dalam tanah yang dilakukan terutama oleh organisme anaerobik yang aktif dalam keadaan tanpa oksigen, dan akan terjadi reduksi. Proses terjadinya reduksi dari nitrat ke nitrit, amonia atau nitrigen bebas disebut sebagai denitrifikasi (Hardjadi, 1979).

Denitrifikasi merupakan proses reduksi nitrat atau nitrit menjadi nitrogen (N2) dengan N2O sebagai produk antara. Menurut Pathak (1999), denitrifikasi terjadi ketika nitrat tersedia pada kondisi lingkungan yang anaerobik dimana kebutuhan O2 tinggi. Bakteri yang berperan dalam denitrifikasi merupakan bakteri heterotrof fakultatif anaerob.Denitirifikasi berlangsung menurut urutan sebagai berikut :

Dari skema tersebut diketahui bahwa proses denitrifikasi di dalam tanah juga menggunakan N2O yaitu dalam proses reduksi N2O menjadi N2. Denitrifikasi secara biologis merupakan proses yang paling ekonomis, efisien dan layak untuk mereduksi nitrat karena memanfaatkan makhluk hidup dalam mereduksi nitrat, sehingga lebih ramah lingkungan.2.2Faktor-Faktor yang Mempengaruhi DenitrifikasiMenurut Muti (2013), faktor yang mempengaruhi denitrifikasi antara lain:

1. Kondisi nitrat, bakteri denitrifikasi tidak mampu mengakomodassi beban nitrat yang terlalu besar.

2. Kondisi anoxic, keberadaan oksigen mengganggu kerja bakteri karena bakteri bersifat anaerobik.

3. Keasaman air limbah (pH), efisiensi proses denitrifikasi akan menurun bila kondisi pH berada di bawah maupun di atas pH optimum (pH 6,5 7,5)

4. Suhu, laju reaksi optimum pada suhu 35 50 0C.5. Waktu tinggal, waktu tinggal yang diperlukan tergantung kondisi air limbah dan lingkungan.2.3Contoh Bakteri Denitrifikasi (Paracoccus denitrificans)

Mikroorganisme yang mampu melakukan denitrifikasi berasal dari genera berikut ini: Pseudomonas, Bacillus, Spirillum, Hyphomicrobium, Agrobacterium, Acinetobacter, Propionobacterium, Rhizobium, Corynebacterium, Cytophaga, Thiobacillus dan Alcaligenes. Genus Pseudomonas (P. fluorescens, P. aeruginosa, P.denitrificans) dan Alcaligenes merupakan yang paling banyak terlibat. Mikroorganisme ini ditemukan di tanah, air dan air buangan. Apabila tanah dalam keadaan tergenang, maka oksigen didesak keluar dan proses dekomposisi berlangsung dalam keadaan anaerob. Beberapa mikroorganisme seperti Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, dan Thiobacillus thiopharus dalam keadaan demikian dapat mereduksi nitrat dan nitrit, memanfaatkan oksigennya (Damanik, dkk, 1986).

Paracoccus denitrificans adalah bakteri denitrifikasi gram negatif berbentuk coccus. Paracoccus denitrificans tinggal di dalam tanah baik lingkungan aerobik atau anaerobik. Mereka juga memiliki kemampuan untuk hidup dalam berbagai macam media termasuk C1 dan sulfur. Mereka bisa menggunakan sumber organik energi, seperti metanol atau metilamin, atau bertindak sebagai chemolithotrophs, menggunakan sumber energi anorganik dengan karbon dioksida sebagai sumber karbon mereka.

2.3.1Karakteristik Fisiologi Paracoccus denitrificans

Paracoccus denitrificans hidup terutama dalam tanah. Mereka juga bertanggung jawab atas hilangnya pupuk nitrogen dalam tanah pertanian. Genom Paracoccus denitrificans terdiri dari dua kromosom melingkar dan satu plasmid. Kromosom pertama memiliki 2.852.282 pasangan basa. Kromosom kedua memiliki 1.730.097 pasangan basa dan plasmid memiliki 653.815 pasangan basa. Plasmid mengkodekan protein 611 terkenal seperti deformilase Formyltetrahydrofolate dan TonB tergantung siderophore reseptor prekursor. Protein ini tidak penting untuk kelangsungan hidup bakteri, namun protein ditranskripsi dan diterjemahkan dari plasmid memungkinkan bakteri untuk melakukan banyak fungsi metabolik. Ini adalah yang memberi Paracoccus denitrificans fitur yang unik, seperti kemampuan untuk memetabolisme amonium menjadi gas nitrogen.

2.3.2 Karakteristik Biokimia Paracoccus denitrificans

Paracoccus adalah Genus biokimia serbaguna, dengan berbagai kemampuan degradatif beragam dan aplikasi potensial dalam bioremediasi. Strain telah diisolasi yang memanfaatkan tiosianat sebagai sumber energi, untuk kemungkinan bioremediasi limbah tiosianat terkontaminasi dari pabrik coke oven. Strain yang mendegradasi halobenzoates dalam kondisi denitrifikasi anaerobik, dan sulfonat menurunkan termasuk cysteate, taurin, 2-hydroxyethanesulfonate, sulfoacetate dan 3-aminopropanesulfonate dalam kondisi pertumbuhan anaerobik telah dijelaskan. Beberapa strain P. denitrificans telah diisolasi yang tumbuh chemolithoautotrophically menggunakan karbon disulfida atau karbonil sulfida sebagai sumber energi, dan strain telah diisolasi dari lumpur aktif yang mampu senyawa karbon kuaterner merendahkan seperti dimethylmalonate dalam kondisi denitrifikasi. Strain lain diisolasi dari lumpur aktif merusak berbagai amina alkohol di bawah kedua kondisi aerobik dan anaerobik. Beberapa strain mampu 'denitrifikasi aerobik', yang disimilasi lengkap nitrat ke dinitrogen (atau nitrous oksida) di bawah kondisi pertumbuhan aerobik. P. denitrificans juga memiliki kemampuan yang sangat tidak biasa untuk mengoksidasi amonia menjadi nitrit selama pertumbuhan pada sumber energi organik ('heterotrofik nitrifikasi'). Digabungkan ke denitrifikasi, nitrifikasi heterotrofik memungkinkan untuk transformasi lengkap amonia ke dinitrogen oleh organisme tunggal. Ketersediaan urutan genom dan selanjutnya kerja tindak lanjut akan kembali menyoroti kemampuan metabolisme beragam dan tidak biasa (Baker, SC et al, 1998).

2.3.2 Karakteristik Molekuler Paracoccus denitrificansMenurut Timkovich and Dickerson (1976), bakteri Paracoccus denitrificans secara molekuler memiliki struktur protein yang berbentuk struktur tersier. Struktur tersier dari suatu protein adalah lapisan yang tumpang tindih di atas pola struktur sekunder yang terdiri atas pemutarbalikan tak beraturan dari ikatan antara rantai samping (gugus R) berbagai asam amino. Struktur ini merupakan konformasi tiga dimensi yang mengacu pada hubungan spasial antar struktur sekunder. Struktur ini distabilkan oleh empat macam ikatan, yakni ikatan hidrogen, ikatan ionik, ikatan kovalen, dan ikatan hidrofobik. Dalam struktur ini, ikatan hidrofobik sangat penting bagi protein. Asam amino yang memiliki sifat hidrofobik akan berikatan di bagian dalam protein globuler yang tidak berikatan dengan air, sementara asam amino yang bersifat hodrofilik secara umum akan berada di sisi permukaan luar yang berikatan dengan air.III. PENUTUP

3.1. KesimpulanBerdasarkan pada pembahasan, dapat disimpulkan bahwa dekomposisi merupakan proses reduksi nitrat atau nitrit menjadi nitrogen (N2) dengan N2O sebagai produk antara. Dekomposisi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: kondisi nitrat, kondisi anoxic, keasaman air limbah (pH), suhu, dan waktu tinggal. Mikroorganisme yang mampu melakukan denitrifikasi berasal dari genus berikut ini: Pseudomonas, Bacillus, Spirillum, Hyphomicrobium, Agrobacterium, Acinetobacter, Propionobacterium, Rhizobium, Corynebacterium, Cytophaga, Thiobacillus dan Alcaligenes.3.2. SaranMateri mengenai denitrifikasi dan bakteri yang berperan dalam proes denitrifikasi ini akan mudah dipahami jika didukung dengan sumber referensi yang memadai, dalam artian kualitas dan kuantitasnya. Untuk pembuatan makalah selanjutnya, kami menyarankan untuk lebih banyak menambah referensi. Selain itu, kami siap menerima kritik dan saran yang membangun dari pembaca agar karya kami bisa lebih baik lagi.DAFTAR PUSTAKA

Anonimuos. 2010. Bakteri Nitrogen. http://www.eshaflora.com. Diakses pada tanggal 26 April 2015Baker, S. C., et al. 1998. Molecular genetics of the genus Paracoccus: metabolically versatile bacteria with bioenergetic flexibility. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62:1046-1078.Damanik, M. M.B., Bachtiar, E. H., Fauzi, Sarifuddin, dan Hamidah, H. 2010. Kesuburan Tanah dan Pemupukan. Medan: USU Press.Hardjadi, S.S. 1979. Pengantar Agronomi. Jakarta: PT. Gramedia.

Muti.2013. Mikrobiologi di dalam Pengolahan Air Limbah. www.airlimbah.com /2013/01/29/mikrobiologi-di-dalam-pengolahan-air-limbah/. Diakses 24 April 2015.Sutedjo, M. M., A. G. Kartasapoetra, dan S. Sastroamidjojo. 1991. Mikrobiologi Tanah. Jakarta: Rineka Cipta.

9