Siklus Daur Belerang / Sulfur
Tuesday, March 1, 2016
Selama pemecahan protein disamping terbentuk amonia, terbentuk sejumlah kecil hidrogen sulfida bebas yang berasal dari asam amino sistein dan metionin yang mengandung belerang. Beberapa bakteri proteolitik membantu reaksi tersebut dengan memecah gugus sulfuhidril dengan enzim desulfofurase.
Hidrogen sulfida tidak stabil dalam lingkungan anaerobik dan dioksidasi secara kimiawi oleh beberapa bakteri dan fungi. Oksidasi mikrobial ini melewati hasil-hasil intermediat menjadi sulfat, yang berakhir tahap mineralisasi senyawa sulfur organik dan sumber unsur belerang penting yang dibutuhkan oleh tumbuhan hijau. Proses ini disebut sulfurifikasi.
Beberapa bakteri kemoautotrof mampu mengoksidasi hidrogen sulfida dan mengoksidasi senyawa-senyawa sulfur yang lainnya, misalnya sulfur sendiri, tiosulfat, dan sulfit dan menggunakan energi untuk mereduksi karbon dioksida. Anggota genus Thiobacillus dan beberapa genera bakteri berbentuk filamen yakni Beggiatoa dan Thiothrix. Di samping itu, bakteri kemoautotrof obligat dan fakultatif, juga sejumlah mikroorganisme heterotrofik seperti bakteri yakni jamur yang mampu mengoksidasi senyawa senyawa sulfur. Bakteri belerang fotoototrofik ungu dan Chlorobacteria juga mampu mereduksi senyawa sulfur atau sulfat menjadi hidrogen.
Spesies Thiobacilius, di dalam air merupakan pengoksidasi sulfur terpenting. Keberadaan bakteri tersebut dalam perairan sangat luas dan dapat dijumpai pada air sungai, danau, dan pantai. Bakteri-bakteri tersebut menjadikan perairan tersebut kaya hidrogen sulfida (H2S). Di samping spesies aerobik, juga didapatkan kelompok anaerobik fakultatif dari Thiobacillus denitrificans yang mampu merespirasi nitrat. Kemampuan bakteri tersebut mengoksidasi senyawa sulfur juga terjadi dalam lingkungan anaerobik pada zona afotik. Hidrogen sulfida sangat cepat dioksidasi secara kimiawi dengan kehadiran oksigen.
Thiobacilli juga selalu terdapat di sungai, misalnya Thiobacillus denitrificans, Thiobacillus thiooxydans dan Thiobacillus thioparus. Jumlah Thiobacilli dalam sungai tergantung volume air yang terbawa ke sungai. Thiobacillus thiooxydans merupakan pengoksidasi penting sulfur koloidal dalam danau gunung berapi. Spesies Beggiatoa dan Thiothrix tumbuh dan dapat membentuk suatu selubung putih yang mirip jaring laba-laba yang tumbuh pada permukaan sedimen yang mengandung hidrogen sulfida.
Bakteri sulfur dapat di samping melepaskan sejumlah kecil H2S dengan dekomposisi protein, juga dapat mereduksi sulfat pada lingkungan anaerobik. Hal ini dapat terjadi pada danau, sungai dan laut. Bakteri mereduksi sulfat tanpa oksigen dan kehadiran senyawa organik membantu reduksi nitrogen. Sebagai hidrogen donor, senyawa organik dan alkohol merupakan produk akhir dihasilkan asam asetat. Nukleotida dan beberapa asam amino dapat membantu mestimulasi pertumbuhan bakteri tersebut.
Proses desulfurikasi adalah proses reduksi H2S oleh bakteri sulfat yang dilepas ke udara dan kehilangan substratnya. Pereduksi sulfat, biasanya adalah bakteri anaerob obligat dan tidak tumbuh pada lingkungan aerobik. Pemecahan sulfat bermula dari aktivasi sulfat yang membutuhkan relatif banyak energi. Enzim ATP sulfurilase mengubah gugus fosfat menjadi sulfat oleh ATP Adenosin-5-fosfosulfat juga dihasilkan yang kemudian direduksi menjadi bentuk sulfit dan dipecah oleh AMP Reduksi selanjutnya gugus sulfit dengan bantuan sitokrom C3.
Bakteri Desulphovibrio desulphuricans merupakan bakteri pereduksi sulfat yang tersebar luas. Organisme tersebut hampir berada pada endapan danau dan empang. Di dalam laut juga didapatkan bakteri Desulphovibri aestuarii. Bakteri Desulphovibrio sering berasosiasi dengan bakteri pembentuk spora Clostridium nigrificans yang juga mereduksi sulfat. Bakteri tersebut berbentuk batang yang dapat membentuk spora. Clostridium nigrificans dapat hidup pada suhu yang sangat tinggi dengan temperatur optimum 55°C sedangkan Desulphovibrio berbeda tidak memiliki yakni rentang pertumbuhan akibat temperatur yang panjang. Di samping itu, ada bakteri pereduksi sulfat bersifat anaerobik fakultatif, dan organisme itu dinamakan Pseudomonas zelinskii.
