"CeTeMe la tragedia": El complejo ciclo del NITRÓGENO

lunes, 25 de agosto de 2014

El complejo ciclo del NITRÓGENO

https://www.youtube.com/watch?v=Um3rI16Wp4Y

... el Nitrógeno es uno de los elementos más importantes de los seres vivos, pues entra a formar parte de los aminoácidos y de las bases nitrogenadas...

La mayoría de las plantas, toman, a través de sus raíces, el Nitrógeno en forma de Nitratos (NO₃^-)

Una vez que los nitratos están en el interior del vegetal... van a sufrir un proceso conocido como reducción asimilatoria (o asimiladora), en el que pueden distinguirse dos etapas:

En la "primera" los Nitratos (NO₃^-) son reducidos a Nitritos (NO₂^-) gracias a la actividad de la enzima Nitrato reductasa.

En la "segunda" interviene la Nitrito reductasa, capaz de transformar los Nitritos (NO₂^-) en amoniaco (NH₃/NH₄⁺)

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/46239/Implicaci%C3%B3n%20del%20Factor%20de%20Transcripci%C3%B3n%

20Dof21%20en%20el%20Metabolismo%20de%20Nitr%C3%B3geno%20y%20Carbono%20en%20Tomate..pdf?sequence=1

Estos procesos requieren energía y poder reductor que, normalmente, proceden de la fase luminosa de la fotosíntesis...

... a veces "se habla" de ¡¡¡Fotosíntesis del Nitrógeno!!!

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Thylakoid_membrane.png

El amoniaco, una vez formado... se incorpora a la materia orgánica... ("a los aminoácidos y a las bases nitrogenadas")

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Sintesis_nitrogeno.jpg

Los compuestos orgánicos nitrogenados sintetizados por las plantas sirven también...
... de fuente de nitrógeno para el resto de seres vivos...

La materia vegetal consumida por los animales termina "transformándose" en materia animal...
En sus procesos metabólicos los animales eliminan (como sustancias de desecho) compuestos nitrogenados.

La forma en que es excretado este nitrógeno varía de un grupo de animales a otro.
Los peces excretan amoniaco (amoniotélicos).
En los reptiles y en las aves el ácido úrico (uricotélicos) es la principal forma en la que es excretado el nitrógeno...
... mientras que los mamíferos "expulsamos" urea (ureotélicos).

https://www.blogdebiologia.com/wp-content/uploads/2014/02/33.jpg

La urea y el ácido úrico son inmediatamente "transformados" en amoniaco.

Cuando los seres vivos mueren... rápidamente "son atacados" por determinados microorganismos... y "en el proceso"... los compuestos nitrogenados son degradados, liberándose amoniaco...

... No obstante, y por diferentes razones... parte de la materia orgánica... puede terminar formando (a escala geológica) parte de los combustibles fósiles...
... y cuando éstos son "quemados"... en lo que respecta al Nitrógeno... se liberan a la atmósfera óxidos de Nitrógeno... responsables (si se emiten en cantidad suficiente) del smog fotoquímico y de la lluvia ácida.

https://okdiario.com/img/2016/11/23/lluvia-acida-1-620x349.jpg

Y... en el suelo... el amoniaco sufre/puede sufrir una serie de transformaciones "convirtiéndose" en nitrato.
Este "paso" de NH₃ a NO₃^-, se denomina Nitrificación y se lleva a cabo en dos fases:

En la primera etapa el amoniaco es oxidado a nitrito por el microorganismo Nitrosomonas.
En la segunda, los microorganismos del género Nitrobacter, oxidan el nitrito a nitrato.

http://www.estanquesypeces.com/estanques/imagenes/ciclo.jpg

Y así... "obteniendo" Nitratos... "habríamos cerrado" el ciclo del Nitrógeno...

... pero... no debe olvidarse que...

... La mayor parte del Nitrógeno se encuentra en la atmósfera...
... recuérdese ¡¡¡un 78% en la Homosfera!!!... (se le denomina Nitrógeno atmosférico y se simboliza como N₂).

... sin embargo... las plantas (por "si solas") son incapaces de captar directamente este nitrógeno gaseoso y de incorporarlo a sus tejidos...

... las plantas "se limitan" a tomar el nitrógeno del suelo ("en forma" de Nitratos) a través de las raíces...

¡¡¡¿Existiría... "algún organismo/mecanismo" capaz de "emplear el N₂" y "transformarlo"?!!!

SÍ... "varios"

http://www.unavarra.es/herbario/leguminosas/imag/N_figura_1.jpg

"MECANISMO ATMOSFÉRICO":
Las descargas eléctricas de las tormentas...

https://lasillarota.com/images/tnfocus/0/0/358/203/2017/09/06/tormenta-relampagos-67023.gif

"MECANISMO BIOLÓGICO":

Intervienen distintos tipos de microorganismos, algunos en simbiosis con determinados grupos de plantas, y otros no.

El caso mejor estudiado de simbiosis entre un microorganismo y una planta para la fijación de nitrógeno atmosférico... se da entre especies del género Rhizobium y plantas de la familia de las Leguminosas...

http://www.evolution-textbook.org/content/free/figures/06_EVOW_Art/26_EVOW_CH06.jpg

... otro ejemplo de simbiosis fijadora de N₂ lo constituyen microorganismos del género Frankia con los alisos.

https://www.forestalmaderero.com/wp-content/uploads/2019/04/ra%C3%ADz-aliso-rojo-estudio-de-%C3%A1rboles-que-fijan-nitrogeno.jpg

Existen numerosos microorganismos no simbiónticos (con "diferentes metabolismos") que fijan nitrógeno atmosférico...
... por ejemplo la cianobacteria Nostoc.

http://fmp.conncoll.edu/Silicasecchidisk/Pics/Other%20
Algae/Blue_Green%20jpegs/Nostoc_Key20.jpg

... Ya sea "en simbiosis" o "en solitario"... la Nitrogenasa, que es la enzima responsable del proceso requiere grandes cantidades de energía y poder reductor...

http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/images/11nutr1.jpg

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esobiologia/4quincena10/actividades10/3c_leguminosas.htm

"MECANISMOS TECNOLÓGICOS":

En los laboratorios industriales el hombre "copia a la Naturaleza" y consigue la reducción de nitrógeno atmosférico a amoniaco... por el procedimiento de Haber-Bosch

http://4.bp.blogspot.com/-AhnWmXP43x0/UT88-eXLlTI/
AAAAAAAAACc/yTsdhVRjaGE/s1600/haberbosh_en.jpg

... Y si el Nitrógeno atmosférico "puede fijarse"...
... (pasar el la "atmósfera al suelo")...
... debe existir otro proceso... que realice el "paso contrario"... para que la composición nitrogenada de la atmósfera permanezca +/- constante...
... de esta misión se encargan algunas bacterias, como Pseudomonas denitrificans, que reducen los Nitratos a Nitrógeno gaseoso (NO₃^------>N₂)... es decir... ¡desnitrifican el suelo!

http://i221.photobucket.com/albums/dd90/dgeurs/Ciclo20del20nitrogeno.jpg

La desnitrificación es un proceso de enorme importancia ecológica...

"""En el lado negativo""":
Agota en el suelo los nutrientes esenciales para los vegetales, disminuyendo así la producción agrícola. Tales pérdidas son especialmente importantes en los suelos abonados.

"""En el lado positivo""":

Es vital para la continuada disponibilidad de nitrógeno en los continentes. Los nitratos son muy solubles...

"Sin la desnitrificación", el aporte de nitrógeno al suelo, incluido el nitrógeno de la atmósfera, se acumularía en los Océanos, acabando con la vida sobre los continentes excepto en una estrecha franja cerca del mar.

La desnitrificación mantiene también la potabilidad de las aguas dulces pues... las elevadas concentraciones de iones nitrato (y nitrito) son tóxicas....

https://tendenzias.com//wp-content/uploads/2013/04/rp111.jpg