Nitrogenase

Nitrogenase adalah enzim yang dapat mereduksi gas nitrogen di udara menjadi amonia. Gas nitrogen yang berada di alam sebanyak 78% dari komposisi udara tidak dapt digunakan oleh tanaman, oleh karena itu perlu diubah terlebih dahulu menjadi bentuk lain, salah satunya molekul amonia. Enzim nitrogenase terbagi menjadi dua yaitu dinitrogen reduktase yang memiliki molekul protein Fe dan dinitrogenase yang memiliki molekul protein Mo-Fe. Nitrogenase akan menjadi inaktif apabila terdapat oksigen yang bereaksi dengan komponen Fe dari protein.

Enzim nitrogenase dimiliki oleh bakteri penambat nitrogen. Enzim ini bersift konservatif karena memiliki struktur gen yang sama, hanya saja ekspresinya yang berbeda. Aktivitas enzim nitrogenase dapat diukur dengan metode Asai Reduksi Asetilen (ARA).

Reaksi

Reaksi reduksi gas nitrogen menjadi amonia terjadi apabila molekul gas nitrogen terikat pada komplek enzim nitrogenase.^[1] Tiap reaksi memerlukan elektron yang disumbangkan oleh feredoksin. Dinitrogen reduktase mula-mula direduksi oleh elektron yang diberikan oleh feredoksin yang dihasilkan melalui fotosintesis, respirasi, atau fermentasi. Dinitrogen reduktase yang tereduksi akan mengikat ATP (adenosin trifosfat) dan mereduksi dinitrogenase yang memberikan elektron kepada gas nitrogen sehingga menghasilkan NH=NH.

Pada daur berikutnya NH=NH direduksi menjadi amino nitrogen dan selanjutnya direduksi lagi menjadi dua molekul NH₃. Dua molekul amonia dihasilkan dari satu molekul gas nitrogen menggunakan 16 molekul ATP serta pasokan elektron dan proton yang berupa ion hidrogen.

Proteksi dari Oksigen

Enzim nitrogenase akan terganggu aktivitasnya bila terdapat oksigen, karena oksigen akan berikatan dengan Fe yang merupakan penyusun dari enzim ini. Perlu diadakan upaya proteksi terhadap bahaya oksigen. Proteksi dapat dilakukan dengan cara membuat lapisan eksopolisakarida pada dinding sel bakteri, cara ini dilakukan oleh Azotobacter.^[2] Upaya lain dapat dilakukan dengan mempertebal lapisan vesikel dan membuat leghemoglobin pada bintil akar seperti yang dilakukan oleh Rhizobium. Sedangkan ganggang hijau biru memiliki heterokista sebagai upaya proteksinya.

Referensi

^ Seefeldt LC, Dance IG, Dean DR. 2004. Substrate interactions with nitrogenase: Fe versus Mo. Biochemistry. 43(6):1401-9.
^ Oelze J. 2000. Respiratory protection of nitrogenase in Azotobacter species: Is a widely-held hypothesis unequivocally supported by experimental evidence? FEMS Microbiol Rev. 24(4):321–33.