Fijación biológica de nitrógeno

•Mateos Julián•Oves Gabriel•Pereyra Joaquín•Perrin Eugenia

IMPORTANCIA DEL NITRÓGENO EN EL CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS

PLANTAS.

• Constituyente de aminoácidos, amidas, bases nitrogenadas, y proteínas

Su deficiencia produce:

•Disminuye la división y expansión celular•Las hojas se tornan amarillentas•Disminuye el crecimiento•Se reduce el crecimiento de brotes axilares y reduce la floración

Ciclo del nitrógeno

N2 78% en la atmósfera

Fijación biológica de nitrógeno

N2 Componentes orgánicos de N

Organismos capaces de fijar nitrógeno:

•Bacterias de vida libre

•Cianobacterias de vida libre

•Cianobacterias en asociación con hongos

•Bacterias en simbiosis con raíces

Bacterias Plantas

Carbohidratos

Nitrógeno

En general, cada especie de leguminosa solo se relacionará con una determinada especie de Rhizobium.

Izquierda: nódulos producidos por el género Rhizobium en raíces de soja. Derecha: Micrografía de Bradyrhizobium japonicum

N2 + 8H+ + 8e- + 16 Mg-ATP 2NH3 + H2 + 16Mg-ADP + 16Pi

Es un proceso que requiere mucha energía, el cual está mediado por una enzima llamada nitrogenasa.

Composición de la nitrogenasa: Fe-proteína Fe-Mo-proteína

Reacción química global para la fijación de nitrógeno:

La Nitrogenasa está constituida por dos metaloproteínas: la ferroproteína o nitrogenasa reductasa, y la ferromolibdo- proteína o nitrogenasa. -La primera es un homodímero (alpha:alpha) la segunda un tretámero (alpha:alpha: beta:beta) que contiene dos grupos P (P-clusters), uno, (8Fe-7S) y el otro, (Mo:7Fe-9S): homocitrato, que constituye el cofactor conocido como FeMoco (cofactor hierro molibdeno) a nivel del cual ocurre la reducción del N2. -La Fe-proteína, activada por ATP-Mg, transfiere los electrones a la nitrogenasa que a su vez los distribuye entre N2 y protones para dar amonio e hidrógeno. -Esta reducción de protones es siempre concomitante con la producción de amonio.

Flavodoxina (reducida)

Flavodoxina (oxidada)

Fe-proteina (oxidada)

Fe-proteina (reducida)

Fe-Mo-proteina (reducida)

Fe-Mo-proteina (oxidada)

N2 + 8H+

2NH3 + H2

2 ATP

2 ADP + 2 Pi

En algunos organismos fijadores, la oxidación del piruvato provoca la reducción de una proteína que se conoce como flavodoxina

•La flavodoxina cede sus e- a la Fe-proteina•La Fe-proteina usando ATP, se convierte en un agente reductor mas fuerte•La Fe-proteina cede sus e- a la Fe-Mo-proteina reduciendola•La Fe-Mo-proteina reduce el N2 y H+ formando NH3 y H2

La fijación biológica de nitrógeno es sensible al exceso de oxigeno, porque tanto la Fe-proteina como la Fe-Mo-proteina se desnaturalizan de manera oxidativa por acción del O2

Leghemoglobina Controla la disponibilidad de O2

La leghemoglobina es un indicador de la actividad de la nitrogenasa, por su apariencia rojiza en el interior de los nodulos

Importancia agronómica de la fijación biológica de nitrógeno:

Favorece el crecimiento de las leguminosas en ciertas zonas

Aumenta la producción agrícola

Beneficio económico

Ensayos para la selección de cepas: a) a nivel laboratorio (plantas de veza inoculadas con Rhizobium leguminosarum bv. viciae, I, y plantas control, NI). b) a nivel invernadero (alfalfa inoculada con tres cepas diferentes de Sinorhizobium meliloti, 1.2.3, y plantas control,T).