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NUTRICIÓN VEGETAL
Fijación biológica del nitrógeno. Medición de la fijación de nitrógeno. Reducción asimiladora de los nitratos. Transporte. Almacenamiento.Exposición Lectura 1. Nutrición mineral vs nutrición orgánica
Nitrógeno
EN EL SUELO: Principalmente como N orgánico (no
asimilable). Necesario mineralización x microorganismos
EN LA PLANTA (1.5 a 5% en peso seco):
>50% son proteínas, ácidos nucleicos
<50%
aa, amidas, aminas (N soluble)
N inorgánico principalmente como NO3- y NH4
+
Equación de Nernst Se refiere a la diferencia de potencial eléctrico. Fórmula que establece
que en el equilibrio la diferencia de concentración de un ión entre dos compartimentos es balanceada por la diferencia de voltaje entre los compartimentos.
ΔE i = RT ln int CONC i zF ext CONC i
The Variable Definitions Ei : The equilibrium potential for the ion i. R : the thermodynamic gas constant T : the absolute temperature z : the charge/valence of the ion F : the Faraday (96485.309 C/mol) Extra_Con_i : the extracellular concentration of the ion i. Intra_Con_i : the intracellular concentration of the ion i.
Esta ecuación puede ser usada para determinar si el ión es distribuido pasiva o activamente a través de la membrana celular
Efecto del cambio de la concentración externa de nitrato [N]out en la concentración de N de los tejidos [N]in, la absorción neta de nitrato y la tasa de crecimiento
N2 - Características
N2 78% en atmósfera
Tiene un fuerte triple enlace covalente
N2 puede combinarse con oxígeno o hidrógeno (NO3
-, ammonia, NH3)
Fijación de N2
Fijación :
química (síntesis: proceso de Haber -Bosch),
atmosféricos (relámpago) y
biológica
• (bacteria del suelo de vida libre,Clostridium y Azotobacter, y
• simbiótica, bacteria y cianobacterias)
Fijación biológica en simbiosis con leguminosa
o Dentro de los nódulos bacteria desarrolla a
formas llamadas bacteroides
o bacteroides toman carbohidratos, plantas
toman amino ácidos
o raíces permiten el retorno de compuestos
nitrogenados orgánicos al suelo
o rotación de cultivo mantiene fertilidad del
suelo
Nitrogenasa – medición de actividad
Reduce moléculas pequeñas con triple enlace ej HC ≡ CH a H2C = CH2 (acetileno a etileno). Medición por cromatografía de gases.
Acetileno, comercialmente se prepara por reacción del dicarburode calcio con el agua
Medida directa de reducción del N2 por espectroscopía de masas
Descomposición y amonificación:
por hongos y bacteria
Nitrificación: amonio a NO3-
(cond aeróbicas). Nitrito (NO2-) es formado por bacteria nitrificantes (Nitrobacter y Nitrocystis).Nitrato (NO3-) es formado por Nitrosomonas y Nitrosococcos. Requiere pH › c.5.0
Denitrificación: NO3- a N2, NO, N2O, NO2
(bacterias anaeróbicas), ocurre en suelos inundados. O el amonio, nitrito y nitrato son lavado(lluvia y riego). Suelo pierde nutrientes (ejnitrógeno)
Ciclo del Nitrógeno
Reducción del nitrato
NO3 + 8H + 8e NH3 + 2H2O + OHpH se eleva. Es compensado por liberación de H cuando NH4 a
proteina, por absorción de H, por formación de ác. Málico
Pasos:
NO3 + NADH + H NO2 + NAD + H2O (en citoplasma)
NO2 + 8H + 6 Fd red NH4 + 6Fd ox + 2H2O (en plastidios). Fd en cloroplastos y NADH en (pro)
plastidios raíz
Nitrato reductasa: NR
Localizado en citosol
Parte de NR en plasmalema: transporte de NO3- al interior
Poder reductor (NADH) exportado al citosol mediante lanzaderas triosa fosfato-fosfoglicerato y malato-oxalacetato
NR
Enzima compleja que incluye FAD, citocromo, Mo
actividad controla síntesis de proteinas
actividad es controlada por
NO3 (de citosol): inductor. NH4 tiene efecto negativo
luz incrementa actividad (› reducción en el día)
síntesis y degradación es continua
NH4 a compuestos orgánicos
NH4 es tóxico (inhibe formación ATP)
Conversión rápida a glutamina (forma más importante de almacenamiento en mayoría de especies)
REGULACIÓN DE ABSORCIÓN Y REDUCCIÓN
Luz: a través del fitocromo (Pfr) modula transcripción génica inducida por NO3-. Síntesis durante día
NO3-
Formas reducidas de N
Asimilación de nitratos
Plantas absorben mayormente como NO3-
Forma nitrogenada en el xilema depende de:
edad
interacción con organismos simbiontes
condiciones ambientales (conc. NO3-en el suelo)
Cantidades relativas de nitrato y otros compuestos nitrogenados en exudados del xilema de varias especies
Mecanismos de regulación de la síntesis y de la actividad de nitrato reductasa y nitrito reductasa
FR factor plastídico,
NiR nitrito reductasa,
NR nitrato reductasa,
Pi fosfato inorgánico
PL proteína inactivadora,
Pr y Pfr forma inactiva y activa respectivamente del fitocromo
Procesos metabólicos que generan amonio, su asimilación y transporte. AS asparagina sintetasa, AT: aminotransferasas, GDH glutamato deshidrogenasa, GOGAT glutamato sintetasa, GS glutamina sintetasa
Modelo de translocación y utilización del Nitrógeno en trigo, por un día durante la fase lineal de llenado de grano.
Flechas abiertas translocación por xilema y flechas negras translocación por floema. El grosor de las flechas es proporcional a la cantidad de N traslocado (g d-1 pl-1)