1. Sianobakteri ditemukan di hampir semua habitat yang bisa dibayangkan orang, dari samudera
hingga perairan tawar, dari batu sampai tanah. Mereka bisa bersel tunggal (uniselular) atau
membentuk koloni. Koloni dapat berbentuk berkas (filamen) ataupun lembaran. Beberapa
koloni filamen memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi tiga tipe sel yang
berbeda: sel vegetatif adalah yang normal, sel fotosintetik pada kondisi lingkungan yang baik,
dan heterosista yang berdinding tebal, yang mengandung enzim nitrogenase sehingga mampu
menyemat nitrogen dari udara.
Setiap individu sel umumnya memiliki dinding sel yang tebal, lentur, dan Gram negatif.
Sianobakteri tidak memiliki flagela. Mereka bergerak dengan meluncur sepanjang
permukaan. Kebanyakan mereka ditemukan di air tawar, sedangkan lainnya tinggal di lautan,
terdapat di tanah lembap, atau bahkan kadang-kadang melembapkan batuan di gurun.
Beberapa bersimbiosis dengan lumut kerak, tumbuhan, berbagai jenis protista, atau Porifera
dan menyediakan energi bagi inangnya.
Penyematan (fiksasi) nitrogen dan karbon
Cyanobakteri adalah satu-satunya kelompok organisme yang mampu mereduksi nitrogen dan
karbon dalam kondisi dengan oksigen (aerob) maupun tanpa oksigen (anaerob). Mereka
melakukannya dengan mengoksidasi belerang (sulfur) sebagai pengganti oksigen.
Penyematan nitrogen dilakukan dalam bentuk heterosista, sementara penyematan karbon
dilakukan dalam bentuk sel fotosintetik, menggunakan pigmen klorofil (seperti tumbuhan
hijau) maupun fikosianin (khas kelompok bakteri ini).
Sumber utama nitrogen adalah nitrogen bebas (N2) yang terdapat di atmosfir, yang takarannya
mencapai 78 %volume, dan sumber lainnya yang ada di kulit bumi dan perairan. Nitrogen
juga terdapat dalam bentuk yang kompleks, tetapi hal ini tidak begitu besar sebab sifatnya
yang mudah larut dalam air.
Pada umumnya derivat nitrogen sangat penting bagi kebutuhan dasar nutrisi, tetapi dalam
kenyataannya substansi nitrogen adalah hal yang menarik sebagai polutan di lingkungan.
Terjadinya perubahan global di lingkungan oleh adanya interaksi antara nitrogen oksida
dengan ozon di zona atmosfir. Juga adanya perlakuan pemupukan (fertilization treatment)
yang berlebihan dapat mempengaruhi air tanah (soil water), sehingga dapat mempengaruhi
kondisi air minum bagi manusia.
Bentuk atau komponen N di atmosfir dapat berbentuk ammonia (NH3), molekul nitrogen
(N2), dinitrit oksida (N2O), nitrogen oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2), asam nitrit
(HNO2), asam nitrat (HNO3), basa amino (R3-N) dan lain-lain dalam bentuk proksisilnitri
(Soderlund dan Rosswall, 1980). Dalam telaah kesuburan tanah proses pengubahan nitrogen
dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu mineralisasi senyawa nitrogen komplek,
amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi, dan volatilisasi ammonium (Mas’ud, 1992).
Sejumlah organisme mampu melakukan fiksasi N dan N-bebas akan berasosiasi dengan
tumbuhan. Senyawa N-amonium dan N-nitrat yang dimanfaatkan oleh tumbuhan akan
diteruskan ke hewan dan manusia dan kembali memasuki sistem lingkungan melalui sisa-sisa
jasad renik. Proses fiksasi memerlukan energi yang besar, dan enzim (nitrogenase) bekerja
dan didukung oleh oksigen yang cukup. Kedua faktor ini sangat penting dalam memindahkan
N-bebas dan sedikit simbiosis oleh organisme (Rompas, 1998).
Nitrogenase mengandung protein besi-belerang dan besi-molibdenum, dan mereduksi
nitrogen dengan koordinasi dan transfer elektron dan proton secara kooperatif, dengan

2. menggunakan MgATP sebagai sumber energi. Karena pentingnya reaksi ini, usaha-usaha
untuk mengklarifikasi struktur nitrogenase dan mengembangkan katalis artifisial untuk
fiksasi nitrogen telah dilakukan secara kontinyu selama beberapa tahun. Baru-baru ini,
struktur pusat aktif nitrogenase yang disebut dengan kofaktor besi-molibdenum telah
ditentukan dengan analisis kristal tunggal dengan sinar-X.
Nitrogen organic diubah menjadi mineral N-amonium oleh mikroorganisasi dan beberapa
hewan yang dapat memproduksi mineral tersebut seperti : protozoa, nematoda, dan cacing
tanah. Serangga tanah, cacing tanah, jamur, bakteri dan aktinbimesetes merupakan biang
penting tahap pertama penguraian senyawa N-organik dalam bahan organic dan senyawa N-
kompleks lainnya (Mas’ud, 1993).
Semua mikroorganisme mampu melakukan fiksasi nitrogen, dan berasosiasi dengan N-bebas
yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen dari proses fiksasi merupakan sesuatu yang penting
dan ekonomis yang dilakukan oleh bakteri genus Rhizobium dengan tumbuhan Leguminosa
termasuk Trifollum spp, Gylicene max (soybean), Viciafaba (brand bean), Vigna sinensis
(cow-pea), Piscera sativam (chick-pea), dan Medicago sativa (lucerna) (Rompas,1998).
Menurut Maier , dkk (2000) bakteri dalam genus Rhizobium merupakan bakteri gram negatif,
berbentuk bulat memanjang, yang secara normal mampu memfiksasi nitrogen dari atmosfer.
Umumnya bakteri ini ditemukan pada nodul akar tanaman leguminosae.
Rhizobium berasal dari dua kata yaitu Rhizo yang artinya akar dan bios yang berarti hidup.
Rhizobium adalah bakteri yang bersifat aerob, bentuk batang, koloninya berwarna putih
berbentuk sirkular, merupakan penambat nitrogen yang hidup di dalam tanah dan berasosiasi
simbiotik dengan sel akar legume, bersifat host spesifik satu spesies Rhizobium cenderung
membentuk nodul akar pada satu spesies tanaman legume saja. Bakteri Rhizobium adalah
organotrof, aerob, tidak berspora, pleomorf, gram negatif dan berbentuk batang. Bakteri
rhizobium mudah tumbuh dalam medium pembiakan organik khususnya yang mengandung
ragi atau kentang. Pada suhu kamar dan pH 7,0 – 7,2.
Morfologi Rhizobium dikenal sebagai bakteroid. Rhizobium menginfeksi akar leguminoceae
melalui ujung-ujung bulu akar yang tidak berselulose, karena bakteri Rhizobium tidak dapat
menghidrolisis selulose.
Rhizobium yang tumbuh dalam bintil akar leguminoceae mengambil nitrogen langsung dari
udara dengan aktifitas bersama sel tanaman dan bakteri, nitrogen itu disusun menjadi
senyawaan nitrogen seperti asam-asam amino dan polipeptida yang ditemukan dalam
tumbuh-tumbuhan, bakteri dan tanak disekitarnya. Baik bakteri maupun legum tidak dapat
menambat nitrogen swcara mandiri, bila Rhizobium tidak ada dan nitrogen tidak terdapat
dalam tanah legum tersebut akan mati.
Bakteri Rhizobium hidup dengan menginfeksi akar tanaman legum dan berasosiasi dengan
tanaman tersebut, dengan menambat nitrogen. Suatu sistem berdasar pada infeksi spesifik
pada jenis inang Legum digunakan untuk menggolongkan Rhizobium secara tepat lebih dari
50 tahun. Kekhususan infeksi mempunyai banyak atraksi praktis yang memperhatikan
aplikasi Teknologi Rhizobium, sungguhpun tidak sempurna sebab banyak strains rhizobia
bisa menginfeksi ke kelompok spesifik lain dan sebab ada bukti persamaan baru dari
taxonomic kimia dan data taxonomic kwantitatip. Tinggal suatu ukuran penting untuk
spesiasi genus pada Manual Bergey Systematic Bacteriology, dengan modifikasi bersama
data taxonomic baru (Jordan 1984).
Genus Rhizobium sekarang meliputi fast-growing rhizobia yang menghasilkan asam pada
ragi mannitol agar (YMA) dan paling sering berasal dari daerah temperate. Ada tiga jenis di
dalam Genus ini: R. leguminosarum (biovars viceaea, trifolii dan phaseoliif), R. meliloti, dan

3. R. loti. Ini jenis terakhir termasuk rhizobia yang mampu untuk nodulasi Leucaena dan
Mimosa. Genus Bradyrhizobium terdiri dari bakteri slow-growing yang tidak menghasilkan
asam pada YMA dan paling umum menginfeksi Legum tropis. Suatu strain Bradyrhizobium
juga bertanggung jawab untuk nodulasi non-legume berkayu Paraspnia (Trinick dan
Galbraith 1980). Bakteri nodul dalam genus ini adalah kelompok heterogen dalam hubungan
taxonomic masih belum dipecahkan. Hanya satu jenis, B. japonicum yang dikenali (Jordan
1984).
Haruslah dicatat bahwa banyak Legum, terutama sekali jenis pohon, mempunyai rute
epidermal infeksi dan menembus intercellularly kortex akar. (Sprent dan de Faria 1988).
Tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium banyak digunakan sebagai pupuk hijau
seperti Crotalaria, Tephrosia, dan Indigofera. Akar tanaman polong-polongan tersebut
menyediakan karbohidrat dan senyawa lain bagi bakteri melalui kemampuannya mengikat
nitrogen bagi akar. Jika bakteri dipisahkan dari inangnya (akar), maka tidak dapat mengikat
nitrogen sama sekali atau hanya dapat mengikat nitrogen sedikit sekali. Bintil-bintil akar
melepaskan senyawa nitrogen organik ke dalam tanah tempat tanaman polong hidup. Dengan
demikian terjadi penambahan nitrogen yang dapat menambah kesuburan tanah.
Azotobacter di dalam tanah berperan dalam pengaturan siklus nitrogen, yaitu melakukan
fiksasi nitrogen dan mengubahnya menjadi Ammonia (NH 3). Dalam sel bakteri ini terdapat
sebuah alat yang berperan dalam biokatalis, yaitu enzim nitrogenase. Enzim inilah yang
berperan dalam mengubah N2 menjadi NH3.
Bakteri ini memiliki ciri-ciri yang berbeda dengan bakteri lain. Jika kita melihat bentuk
koloninya, misalnya; bentuknya bulat, bening, keruh atau opaque, dan putih, permukaannya
halus mengkilap, tepi rata,dan berlendir. Lihat gambar di atas tentang koloni Azotobacter .
Bentuk sel Azotobacter bermacam-macam, dari bentuk batang pendek, batang, dan oval serta
bentuk yang bermacam-macam, sehingga bakteri ini dikenal sebagai bakteri dengan bentuk
sel pleomorfik. Bakteri ini umumnya Gram negative, namun spesies tertentu dari bakteri ini
Gram variabel. Artinya, pada saat berumur muda bakteri ini Gram negatif, namun setelah
berumur tua akan berubah menjadi Gram positif.
Di samping ini adalah salah satu bentuk sel Azotobacter dan hasil pewarnaan Gram. Gambar
tersebut memperlihatkan bahwa bentuk sel Azotobacter batang pendek sedikit oval. Sel ini
memiliki banyak flagel yang tersebar diseluruh selongsong selnya, sehingga dinamakan
bakteri yang memiliki flagel bertipe peritrik.Pada kondisi yang kurang baik bagi Azotobacter,
maka ia akan membentuk kista, bentuk adapatasi pada lingkungan yang kurang
menguntungkan.
Akhir-akhir ini ditemukan simbiosis asosiasi antara bakteri Azospirillum lipoferum dan akar
tumbuhan termasuk rumput tropikal Digitaria decumbens, juga jenis rumput tropikal
Paspalum notatum mampu melakukan fiksasi N bersama-sama bakteri Azotobacter paspalli
di dalam akar (Dobereiner, 1978, dalam Rompas, 1998).
Azotobacter sangat sensitif pada alkalinitas, asiditas (Mishustin dan Shilnikova, 1971), dan
optimum pada pH 7-8 (Sutedjo et al., 1991). Ion Aluminium bersifat toksik untuk
Azotobacter. Hal ini merupakan hambatan utama bagi keberadaan Azotobacter yang berasal
dari tanah podsolik (Mishustin dan Shilnikova, 1971).
Fiksasi nitrogen berlangsung dengan bantuan kompleks enzim nitrogenase. Reaksinya sbb:
N2 + 6e – → 2NH3 (DG’0 = +150 kkal/mol = +630 kJ/mol)
Fiksasi N dilakukan oleh beberapa bakteri yang hidup bebas maupun bersimbiosis dengan
akar tanaman, misal: Clostridium pasteuranium, Klebisella, Rhodobacter, Rhizobium.

4. Fiksasi N diatur oleh sistem operon gen yang rumit, termasuk gen nif . Fiksasi berlangsung
apabila di lingkungan konsentrasi ammonia menurun/rendah.
Pada habitat terrestrial, fiksasi N oleh simbiosis Rhizobium dg tanaman Leguminosae
merupakan donor terbesar dari senyawa N. Penelitian tentang fiksasi N telah banyak
dilakukan, misal oleh Hardy et al tahun 1968 tentang reduksi asetilen menjadi etilen oleh
nitrogenase.
Hasil penelitian tentang fiksasi N ini menunjukkan bahwa ada cukup banyak genera bakteri
yang dapat mem-fiksasi N termasuk spesies dari Bacillus, Clostridium, dan Vibrio. Pada
habitat perairan, cyanobacteria adalah kelompok utama yang melakukan fiksasi N (Anabaena,
Nostoc, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, dll) Komponen yang berperan dalam fiksasi N di
habitat perairan adalah heterocyst, tapi ada cyanobacteria yg tidak memiliki heterocyst yg
juga dpt fiksasi N. Fiksasi N memerlukan cukup banyak energi dalam bentuk ATP dan
koenzim.
Ganggang hijau biru adalah organisme prokariotik dan karenanya tidak terikat membran
organel. Lebih erat kaitannya dengan bakteri daripada algae lain, mereka sering disebut
sebagai cyanobacteria. Mereka terjadi di laut, air tawar dan habitat darat. Cyanophyta
merupakan komponen penting dalam siklus nitrogen dan produsen.
Cyanophyta [dalam bahasa Yunani, siano = biru-hijau, dan myx = lendir]: ini terjadi di
uniseluler, berserabut, dan bentuk-bentuk kolonial, dan sebagian besar tertutup dalam sarung
mucilaginous baik secara perorangan maupun di koloni. Sebagian besar dari biru-hijau
planktonic terdiri dari anggota Chroococcaceae keluarga coccoid (misalnya, Anacystis =
Microcystis, Gomphosphaeria = Coelosphaerium, dan Coccochloris) dan keluarga berserabut
Oscillatoriaceae, Nostocaceae, dan Rivulariaceae (misalnya, Oscillatoria, Lyngbya,
Aphanizomenon [3 -- 6 μm], Anabaena)
Cyanobacteria ditemukan di hampir semua habitat yang bisa dibayangkan, dari samudera ke
air tawar ke batu sampai tanah. Mereka bisa bersel tunggal atau koloni. Koloni dapat
membentuk filamen ataupun lembaran. Cyanobacteria termasuk uniselular, koloni, dan
bentuk filamen. Beberapa koloni filamen memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi
tiga tipe sel yang berbeda: sel vegetatif adalah yang normal, sel fotosintesis pada kondisi
lingkungan yang baik, dan tipe heterokista yang berdinding tebal yang mengandung enzim
nitrogenase. Setiap individu sel umumnya memiliki dinding sel yang tebal, lentur, dan Gram
negatif. Cyanobacteria tidak memiliki flagela. Mereka bergerak dengan meluncur sepanjang
permukaan. Kebanyakan cyanobacteria ditemukan di air tawar, sedangkan lainnya tinggal di
lautan, terdapat di tanah lembab, atau bahkan kadang-kadang melembabkan batuan di gurun.
Beberapa bersimbiosis dengan lumut kerak, tumbuhan, berbagai jenis protista, atau spons dan
menyediakan energi bagi inang.