Ciclo del nitrgeno

Ciclo del nitrgeno.Elciclo del nitrgenoes cada uno de los procesosbiolgicosyabiticosen que se basa el suministro de este elemento de losseres vivos. Es uno de losciclos biogeoqumicosimportantes en que se basa el equilibrio dinmico de composicin de labiosferaterrestre.ndice[ocultar] 1Efectos 2Fijacin y asimilacin de nitrgeno 3Amonificacin 4Ciclo 4.1Nitrificacin 4.2Desnitrificacin 5Reduccin desasimilatoria 6Vase tambin 7Bibliografa 8Enlaces externosEfectos[editar]Losseres vivoscuentan con una gran proporcin denitrgenoen sucomposicin qumica. El nitrgeno oxidado que reciben comonitrato(NO3) es transformado a gruposaminocidos(asimilacin). Para volver a contar con nitrato hace falta que losdescomponedoreslo extraigan de labiomasadejndolo en la forma reducida deionamonio(NH4+), proceso que se llama amonificacin; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificacin.As parece que se cierra el ciclo biolgico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamentesolubles, que son arrastradas fcilmente por la escorrenta y la infiltracin, lo que tiende a llevarlas almar. Al final todo el nitrgenoatmosfricohabra terminado, tras su conversin, disuelto en el mar. Losocanosseran ricos en nitrgeno, pero loscontinentesestaran prcticamente desprovistos de l, convertidos en desiertos biolgicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simtricos, en los que est implicado el nitrgeno atmosfrico (N2). Se trata de lafijacin de nitrgeno, que origina compuestos solubles a partir delN2, y ladesnitrificacin, una forma derespiracin anaerobiaque devuelveN2a la atmsfera. De esta manera se mantiene un importante depsito de nitrgeno en el aire (donde representa un 78% envolumen)...Fijacin y asimilacin de nitrgeno[editar]Artculo principal:Fijacin del nitrgenoEl primer paso en el ciclo es la fijacin del nitrgeno de la atmsfera (N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composicin del suelo o de los seres vivos, como elionamonio(NH4+)o los iones nitrito(NO2)o nitrato(NO3)(aunque el amonio puede usarse por la mayora de los seres vivos, lasbacteriasdel suelo derivan la energa de laoxidacinde dicho compuesto a nitrito y ltimamente a nitrato), y tambin su conversin a sustancias atmosfricas qumicamente activas, como el dixido de nitrgeno(NO2), que reaccionan fcilmente para originar alguna de las anteriores. Fijacin abitica: La fijacin natural puede ocurrir porprocesos qumicosespontneos, como la oxidacin que se produce por la accin de losrayos, que forma xidos de nitrgeno a partir del nitrgeno atmosfrico. Fijacin biolgica de nitrgeno: Es un fenmeno fundamental que depende de la habilidad metablica de unos pocos organismos, llamadosdiaztrofosen relacin a esta habilidad, para tomar N2yreducirloa nitrgeno orgnico:N2+ 8H++ 8e+ 16 ATP 2NH3+ H2+ 16ADP + 16PiLa fijacin biolgica la realizan tres grupos demicroorganismosdiaztrofos: Bacteriasgramnegativas de vida libre en el suelo, degneroscomoAzotobacter,Klebsiellao elfotosintetizadorRhodospirillum, una bacteria purprea. Bacteriassimbiticasde algunasplantas, en las que viven de manera generalmenteendosimbiticaen ndulos, principalmente localizados en las races. Hay multitud de especies encuadradas en el gneroRhizobium, que guardan una relacin muy especfica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones. Cianobacteriasde vida libre o simbitica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en elplanctonmarino y son los principales fijadores en el mar. Adems hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteriaAnabaenaen cavidades subestomticas dehelechosacuticos del gneroAzolla, o el de algunas especies deNostocque crecen dentro deantocerosy otras plantas.La fijacin biolgica depende del complejo enzimtico de lanitrogenasa.Amonificacin[editar]Artculo principal:AmonificacinLaamonificacines la conversin a ion amonio del nitrgeno,en la materia viva aparece principalmente como gruposamino(-NH2) oimino(-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrgeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos. Los acuticos producen directamente amonaco (NH3), que en disolucin se convierte en ion amonio. Los terrestres producenurea, (NH2)2CO, que es muy soluble y se concentra fcilmente en laorina; o compuestos nitrogenados insolubles como laguaninay elcido rico, que sonpurinas, y sta es la forma comn enaveso eninsectosy, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua.El nitrgeno biolgico que no llega ya como amonio al sustrato, la mayor parte enecosistemascontinentales, es convertido a esa forma por la accin de microorganismosdescomponedores. El ion amonio del nitrgeno es considerado una parte esencial de este proceso.Ciclo[editar]Algunas bacterias convierten amonaco en nitrito y otras transforman ste en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en ndulos de las races de lasleguminosas(alfalfa,alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.Donde existe un exceso demateria orgnicaen elmantillo, en condicionesanaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificacin, convirtiendo los compuestos deNenN2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrgeno delecosistemaa laatmsfera.Nitrificacin[editar]Artculo principal:NitrificacinLa nitrificacin es la oxidacin biolgica del amonio al nitrato pormicroorganismosaerobiosque usan el oxgeno molecular (O2)como receptor de electrones, es decir,como oxidante. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energa, al modo en que loshetertrofosla consiguen oxidando alimentos orgnicos a travs de larespiracin celular. El C lo consiguen del CO2atmosfrico, as que son organismosauttrofos. El proceso fue descubierto porSergui Vinogradskiy en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes: Nitritacin. Partiendo de amonio se obtiene nitrito(NO2). Lo realizan bacterias de, entre otros, los gnerosNitrosomonasyNitrosococcus. Nitratacin. Partiendo de nitrito se produce nitrato(NO3). Lo realizan bacterias del gneroNitrobacter.La combinacin de amonificacin y nitrificacin devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrgeno que ellas tomaron delsueloy pusieron en circulacin por lacadena trfica.Desnitrificacin[editar]Artculo principal:DesnitrificacinLa desnitrificacin es lareduccindel ion nitrato(NO3), presente en el suelo o el agua, a nitrgeno molecular o diatmico(N2), la sustancia ms abundante en la composicin delaire. Por su lugar en el ciclo del nitrgeno este proceso es el opuesto a la fijacin del nitrgeno.Lo realizan ciertas bacteriashetertrofas, comoPseudomonas fluorescens, para obtenerenerga.El proceso es parte de un metabolismo degradativo de la clase llamadarespiracin anaerobia, en la que distintas sustancias, en este caso el nitrato, toman el papel deoxidante (aceptor de electrones)que en la respiracin celular normal o aerobia corresponde aloxgeno(O2). El proceso se produce en condicionesanaerobiaspor bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxgeno si est disponible.El proceso sigue unos pasos en los que el tomo de nitrgeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes formas:nitratonitritoxido ntricoxido nitrosonitrgeno molecularExpresado como reaccinredox:2NO3-+ 10e-+ 12H+ N2+ 6H2OComo se ha dicho ms arriba, la desnitrificacin es fundamental para que el nitrgeno vuelva a la atmsfera, la nica manera de que no termine disuelto ntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin la desnitrificacin la fijacin de nitrgeno, abitica y bitica, terminara por provocar la deplecin (eliminacin) del N2atmosfrico.La desnitrificacin es empleada, en los procesos tcnicos dedepuracin controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofizacin y reduce lapotabilidaddel agua, porque se reduce a nitrito por laflora intestinal, y ste escancergeno.Reduccin desasimilatoria[editar]Es la conversin delnitratoynitritoa la forma gaseosaN2Oy a la forma ionamonio. Se produce enestercolerosyturberasdonde residen bacterias del gneroCitrobactersp. Este gnero es tpico de las coliformes enterofecales, por lo que tambin forma parte de laflora intestinaldemamferos, ya que procesan parte de lalactosaque ingieren. En principio se estudi esta bacteria en las turberas debido a que son productoras dexido de nitrgenoNO2, un gas deefecto invernadero, en la actualidad se realizan estudios de las bateras enzimticas relacionadas con el retorno de amonio al suelo y su inhibicin en presencia de sulfatos.