Giselle Fonseca Vergel

Andrea Carolina Quesada Robles

Carlos Daniel López Nájera

Diana Carolina Jaime Palencia

Ernesth Corredor Chávez

El ciclo del nitrógeno es cada unode los procesos biológicosy abióticos en que se basa elsuministro de este elemento de losseres vivos. Es uno de los ciclosbiogeoquímicos importantes en quese basa el equilibrio dinámico decomposición de la biosfera terrestre.

El aire de la atmósfera contiene un 78% denitrógeno, por lo tanto la atmósfera es un reservorio deeste compuesto. A pesar de su abundancia, pocos sonlos organismos capaces de absorberlo directamente parautilizarlo en sus procesos vitales. Por ejemplo las plantaspara sintetizar proteínas necesitan el nitrógeno en suforma fijada, es decir incorporado en compuestos.

El nitrógeno es el nutriente vegetal requerido en mayorcantidad, juega un papel crucial en la productividadprimaria. En la biosfera sufre lo que en esencia es latraslación cíclica de ocho electrones, entre la forma masoxidada de valencia +5 (NO3) y la mas reducida devalencia -3 (NH3)

Las características esenciales del ciclo se destacan enla figura.

La mayoría del nitrógeno en la biomasa se encuentra en elestado mas reducido, y cuando los compuestos orgánicosnitrogenados son catabolizados, se libera nitrógeno sinvariar la valencia, en forma de NH3.

Este proceso de amonificacion constituye el centro delfenómeno de mineralización, mientras que el nitrógenoinmovilizado en los tejidos de transformación ensustancias inorgánicas móviles que cubren la mayorparte de las necesidades de las plantas.

El mecanismo de amonificacion representacuantitativamente el mayor flujo en el ciclo delnitrógeno. El NH3, en su estado ionizado, NH4 esfácilmente asimilable por los vegetales y por lamayoría de los microorganismos, incorporándosedirectamente de nuevo a los compuestos orgánicos.

En presencia de O2, Las bacterias nitrificantesquimiolitotroficas, obtienen energía oxidando el NH4 através de varios intermediarios. Este proceso seda encualquier ambiente oxico terrestre o acuático esconocido como nitrificación.

El NO3 también es asimilado fácilmente por las plantas, que reducen el nitrógeno de nuevo al estado de valencia -3, mas apropiado para hacer frente a las necesidades del tejido, por un proceso denominado Reducción Asimilativa de los nitratos.

En condiciones anoxicas se aprecia una secuela indirecta posterior de la nitrificación, cifrada en que el NO3 puede actuar como receptor de electrones sustituyendo al O2 en gran numero de bacterias del suelo, por un proceso respiratorio que se denomina Reducción Disimilativa de los Nitratos.

La mayoría del Nitrógeno permanece en la biomasa hasta que es liberado tras la muerte del organismo, aunque los animales excretan cantidades considerables de NH3 y compuestos nitrogenados orgánicos simples tales como urea o acido úrico.

La importancia de la nitrificación reside en la producción de una forma oxidada de nitrógeno que puede participar en la desnitrificacion, permitiendo una perdida potencial de nitrógeno del sistema.

Sustrato especies Hábitats

NH4 oxidado a nitrosomonas europaea suelo, aguas dulces

NO2 nitrosospia briensis suelo

nitrosovibrio tenuis suelo

NO2 oxidado a nitrobacter winogradskyi suelo, aguas dulces

NO3 nitrococcus mobilis marino

Los factores importantes que afectan a la nitrificación incluyen la temperatura y el potencial redox. Los nitrificantes con aerobios obligados, y la nitrificación se presume que no tiene lugar en cantidades significativas a valores de potencial redox , aunque la oxidación del NO2 es mas sensible que la del NH4.

Muchos de los microorganismos tienen la capacidad de reducir los óxidos de nitrógeno (NO3, NO2, NO, N2O) en condiciones anoxicas, cuando dichos compuestos sustituyen al O2 como aceptor terminal de electrones en la cadena respiratoria.

Si la reducción continua hasta la generación de los gases N2 y N2O, que se pierden a la atmosfera, el proceso es conocido como Desnitrificacion.

La reducción de los nitratos por la respiración (reduccion Disimilativa de los nitratos) se debería diferenciar del proceso completamente denominado Reduccion asimilativa de los nitratos.

El factor critico de la desnitrificacion es el potencial redox del medio. A valores de +200 mV, la utilización normal de O2 como aceptor terminal de electrones queda inhibida.

La vegetación induce la desnitrificacion al proporcionar donantes de electrones y reducir las condiciones de la rizosfera.

La temperatura determina así mismo, un efecto marcado en la desnitrificacion, incluyendo el PH.

El N2 es el producto principal de la desnitrificacion.

La fijación biológica del N2 transforma cantidades considerablemente inferiores que la amonificacion y la asimilación en el ciclo del nitrógeno, aunque juegue un papel clave en iniciar la desnitrificacion.

En ecosistemas terrestres equilibrados, tales como los bosques y los pastizales permanentes, la productividad esta generalmente limitada por deficiencias de azufre, potasio y fosforo, mas que por el nitrógeno en sí.

Las repercusiones del hombre en las perturbaciones del ciclo del nitrógeno en dichas áreas, en gran parte por hacer uso de cultivos persistentes, ha originado que, la productividad quede limitada por la entrada del nitrógeno fijado.

La fijación química es responsables del 25% de la fijación total del N2, y adquiere gran significado en los países mas desarrollados, mientras que en los subdesarrollados, o en vías de desarrollo la única entrada suele ser a través de la fijación biológica

La clave para maximizar la producción de alimentos en el futuro reside en incrementar la eficacia por unidad de terreno, cultivando variedades de elevado rendimiento. La incorporación de nitrógeno juega un papel en este objetivo, y por lo tanto se están dedicando grandes esfuerzos en la investigación de vías para explotar la fijación biológica del N2 como una forma mas factible, eficiente y ambientalmente deseable de maximizar los rendimientos de las cosechas.

Las enzimas responsables de la fijación del N2 se denominan nitrogenada, y posee la propiedad de reducir una variedad de compuestos de triple enlaces del N2, incluyendo acido cianhídrico, oxido nitroso y acetileno

Compuesta por la asociación de dos componentes: una proteína que contiene hierro y azufre, y otra con estos elementos además del molibdeno.

Mecanismo de la Nitrogenasa:

Los anaerobios, microaerófilos y anaerobios facultativos evidentemente no exponen su sistema de fijación del N2 al peligro del oxigeno, a diferencias de los seres aerobios, particularmente las algas verde- azuladas, que exigen O2.

Algunos de los mecanismos que se han desarrollado para minimizar el daño perpetrado por este elemento son exhibidos por el organismo fijador del N2 mas común del suelo, el Azotobacter vinelandii. Estos sistemas incluyen la producción de cantidades abundantes de polisacáridos extracelulares que inhiben la difusión del O2 a la superficie de la célula, la posesión de otra oxidada terminal de baja afinidad, solo relacionada parcialmente con la generación del ATP, que actúa como consumidor de O2, y la conversión en la conformación de la Nitrogenasa a una forma protegida.

Las algas verde-azuladas heteroquísticas han resuelto el problema almacenando la nitrogenasa en heteroquistes a los que se regula el acceso de O2 mediante una pared celular gruesa, relativamente impermeable, mientras que una cadena respiratoria muy activa consume las cantidades traza del gas.

Los nódulos en los que acontece la fijación del N2, contienen así mismo, leghemoglobina, una hemoproteina portadora de oxigeno similar a la hemoglobina, que facilita la transferencia de este elemento a la concentración apropiada para la actividad nitrogenasa, pero sin detrimento para la respiración de los bacteroides

Géneros y grupos de existencia independientes

Aerobios microaerófilos anaerobios F. Anaerobios

Azotobacter corynebacterium klebsiella clostridium

Beijerinckia azospirillum bacillus fototroficas

Azomonas verde-azuladas citrobacter

Azotococcus rhizobium erwinia desulfovibrio

oxidantes

Asociaciones Simbióticas

Rizosfera algas verde-azuladas

Nobulos Templada Tropical Filosfera Azuladas Otros

Leguminosas bacillus azospirillium beijerinckia liquenes termitas

Rhizobium (inespecífico) (inespecífico) enterobac

Aliso, etc. Klebsiella beijerinckia azotobacter azolla

Ejemplo de plantas que poseen nódulos con endosimbiones actinomicetales:

Planta Usos

Casuarina Madera

Hippophae Establecimiento de Dunas

Purshia Nutrición Animal

Myrica Ceras

Alnus Madera y Establecimiento de Dunas

Dryas Establecimiento de Dunas

Ceanothus Nutricion Animal

Libros:

fenchel, t. Black burn

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Artículos:

Brown(1974)

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