Fiksasi Nitrogen

Untuk nitrogen, N2, relatif tidak reaktif. Untuk "mengatur" nitrogen, yaitu, membuat nitrogen (N2) bereaksi dengan senyawa lain menghasilkan senyawaan nitrogen, biasanya memerlukan kondisi dengan energi yang sangat banyak. Suhu tinggi atau pembongkaran muatan listrik dapat menyediakan energi pengaktifan yang diperlukan. Ini merupakan masalah lama bahwa bakteri primitif dan beberapa algae biru-hijau dapat "mengatur" nitrogen pada keadaan yang lunak, yaitu pada suhu dan tekanan di alam. Metaloenzim berperan dalam proses ini.

sumber: forester-untad.blogspot.com
Sistem Nitrogenase Bakteri
Informasi kimia yang lebih terperinci terutama datang dari penelitian mengenai bakteri tanah yang hidup bebas. Ini dapat dibiakkan dalam laboratorium dan komponen-komponen yang penting diisolasi dan dimurnikan. Fiksasi nitrogen biologis adalah reduktif. Kenyataan penting yang ditetapkan menggunakan , yaitu bahwa produk yang pertama dikenal adalah selalu . Tampaknya seluruh intermediet tetap terikat pada sistem enzim.

Telah diketahui sejak 1930 bahwa molibden adalah penting bagi fiksasi nitrogen bakteri, karena fungsi ini dapat diberhentikan dan dimulai dengan melepaskan dan kemudian menyimpan kembali molibden ke lingkungan. Magnesium dan besi juga penting.

Dalam tahun 1960, ekstrak pertama yang aktif dan bebas sel dibuat, dan sejak itu nitrogenase, demikian enzim tersebut dinamakan, telah diperoleh dalam keadaan yang cukup murni dari beberapa bakteri. Dalam setiap kasus, nitrogenase dapat dipisahkan menjadi dua protein, salah satunya dengan bobot molekul sekitar 250.000, dan yang lai sekitar 70.000. Bila dipisahkan, tidak ada satupun yang aktif, namun bila mereka dicampurkan, keaktifan segera diamati. Yang pertama mengandung 1 (atau mungkin 2) atom molibden dan sekitar 15 atom besi, dan memiliki kandungan sulfur yang lebih tinggi dari rata-rata, menunjukkan bahwa logam mungkin terkoordinasi oleh sulfur. Yang kedua, komponen yang lebih kecil dari nitrogenase mengandung dua atom besi, dua atom unsur "labil" dan "anorganik" (yaitu, bukan bagian dari asam-asam amino sistein atau methionin) namun tidak ada molibden.

Terdapat banyak spekulasi mengenai peranan yang dimainkan oleh komponen-komponen nitrogenase berikut ini. Gagasan umum adalah bahwa atom-atom molibeden mengikat dinitrogen dan bahwa atom-atom besi ikut serta dalam satu atau lebih reaksi redoks yang menyediakan elektron  yang diperlukan untuk mereduksinya. Bilamana istem berjalan secara in-vitro ia memerlukan sejumlah adenosin triposfat' (atp) dan sesuatu seperti energi bebas 440 kJ (150 kal) dihamburkan oleh setiap mol N2 yang difikasi. Ini merupakan tanda tany, karena reaksi keseluruhan yang sebenarnya adalah agak eksotermis.

N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)        ΔH298= -46 kJ/mol

Sistem nitrogenase meskipun lebih efisien mereduksi asetilena, secara tidak terbatas menjadi etilena, dan hal ini membuat satu arti yang tepat bagi pengawasan keaktifan ntrogenase.

Sistem Fiksasi Nitrogen Sintetik
Sekecil apapun yang diketahui mengenai jalannya sistem nitrogenase alamiah telah menstimulasi keinginan peneliti untuk membuat sistem sintetik. Perkembangan jelas yang berdasarkan pada petunjuk biokimia adalah sistem aqua yang mengandung ion-ion MoO42-, Fe2+, dan SH- , thiol organik, dan suatu zat pereduksi seperti BH4. Campuran seperti ini mereduksi asetilena sangat efekif dan memperlihatkan keaktifan yang lemah terhadap N2. Sistem sistem alkil alumunium dapat bereaksi dengan nitroge dan pada hidrolisis menghasilkan amoniak, namun mereka tidak memiliki hubungan yang dapat dicatat dengan sistem alamiah.
Sumber: Cotton, f.a. and Wilkinson, g. Kimia Anorganik Dasar. 2004. UI Press.
Previous
Next Post »
Thanks for your comment