Protein merupakan senyawa kimia utama yang berguna penting seperti misalnya untuk fungsi fungsional dan juga fungsi struktural tubuh. Sementara itu nitrogen yang ada di alam yang berbentuk gas N2 tidak bisa dimanfaatkan dengan baik untuk hewan dan tanaman.
Berbanding terbalik dengan bakteri yang bisa memakai nitrogen berbentuk gas sebagai metabolisme dan menghasilkan senyawa, nitrogen berbentuk lain seperti misalnya Nitrat atau Amonium (baca disini mengenai: tata nama senyawa).
Terdapat dua jenis cara bagi Nitrogen untuk masuk ke ekosistem. Cara pertama adalah dengan melakukan deposit nitrogen atmosfer, sementara cara yang kedua adalah dengan sejumlah reaksi kimia bernama daur nitrogen. Berikut akan dijelaskan tentang skema daur nitrogen (siklus nitrogen) secara lengkap.
Unsur yang ada di Atmosfer dapat terlihat seperti tabel di bawah ini:
| Nama Gas | Simbol | Volume | Berat Molekul |
|---|---|---|---|
| Metan | M | - | - |
| Xenon* | X | - | - |
| Kripton+ | K | Sangat kecil | - |
| Hidrogen | H | 0,00005 | 2,02 |
| Helium*+ | He | 0,0005 | 4,00 |
| Neon** | N | 0,0018 | 20,18 |
| Nitrogen | N2 | 78,08 | 28,02 |
| Oksigen | 02 | 20,94 | 32,00 |
| Argon*+ | Ar | 0,93 | 39,88 |
| Karbondioksida | CO2 | 0,03 | 44,00 |
| Ozon** | O3 | 0,00006 | 48,00 |
Keterangan tabel:
* = Hasil Perombakan dari Uranium dan Kalium
**= Gabungan ulang dari oksigen
+= Gas yang sangat lemah
1. Fiksasi Nitrogen
Fiksasi atau pengikatan nitrogen hanya bisa dilakukan oleh bakteri dan alga (prokariota) tertentu. Mereka bisa mengikat senyawa nitrogen berbentuk N2 atau anorganik menjadi organik, lalu mengubahnya menjadi penyusun protein, yaitu asam amino.
Keberadaan prokariota itu sangat penting karena nitrogen adalah senyawa protein yang menjalankan banyak fungsi di tubuh manusia. Nitrogen nantinya akan diikat oleh bakteri yang bersimbiosis dengan Rhizobium Leguminosa.
Sementara itu, di ekosistem akuatik ada Sianobakteria yang bisa mengikat nitrogen sebagai nutrisi pertumbuhan. Hasil dari fiksasi tersebut adalah senyawa amonia yang berguna sebagai prekursor nitrogen organik.
2. Nitrifikasi
Tahap kedua adalah reaksi kimia Amonium oleh bakteri nitrit yang terdiri dari Nitrosomonas dan Nitrosococus yang nantinya akan membentuk senyawa Nitrit. Amonia hasil fiksasi tadi akan bereaksi dengan ion Hidrogen dan membentuk senyawa amonium yang sifatnya asam. Senyawa itu bisa langsung dipakai oleh tumbuhan.
Sementara itu, Amonia yang membentuk amonium tadi akan ikut terbawa oleh hujan. Kandungan amonium itulah yang bisa mempengaruhi pH tanah.
Amonium yang ada di tanah akan dimanfaatkan bakteri Nitrit sebagai penghasil energi dan senyawa buangan NO2. Senyawa nitrit nantinya akan dipakai oleh Nitrobacter yang hasilnya adalah senyawa Nitrat. Senyawa itu bisa dipakai secara langsung bagi tumbuhan untuk nantinya diasimilasi menjadi asam amino penyusun protein.
3. Denitrifikasi
Tahap skema daur nitrogen selanjutnya bernama denitrifikasi. Denitrifikasi merupakan suatu reaksi kimia yang memungkinkan terjadinya perombakan senyawa nitrat menjadi senyawa N2. Perombakan tersebut menuju ke atmosfer.
Proses ini pada akhirnya diselesaikan oleh bakteri denitrifikans yang berguna untuk mengembalikan senyawa nitrogen menuju atmosfer.
4. Amonifikasi
Tahap yang terakhir adalah tahap penguraian nitrat yang berubah menjadi amonium dengan sejumlah proses penguraian tertentu. Proses penguraian itu dibantu oleh dekomposer yang berupa jamur dan bakteri.
Pembebasan akumulasi nitrogen di organisme yang sudah mati bisa jadi sangat lama siklusnya apabila tidak mendapat bantuan dari dekomposer. Pengurai nantinya akan memakai senyawa nitrogen organik kompleks sebagai pemenuhan nutrisi. Reaksi ini bisa mengembalikan senyawa amonium yang sudah dipakai tumbuhan maupun mikroorganisme.
Demikian penjelasan mengenai 4 proses daur nitrogen disertai skema dan tahapannya. Semoga penjelasan ini bisa menambah pengetahuan Anda. Salam Geologinesia.