Ciclos Biogeoquimicos

CICLO DEL NITROGENO

Se distinguir tres vías de fijación o incorporación del nitrógeno a la materia viva: biológica, atmosférica (fotoquímica) e industrial.
1. Fijación biológica en la cual intervienen los microorganismos.
Las bacterias que transforman el N2 hasta NH3. Las más importantes son:
• Las del género Rizobium, que viven en simbiosis en las raíces de las plantas leguminosas,cuyas células vegetales proporcionan la energía necesaria para la reducción de N2 a NH3, por parte de las bacterias. Se forman compuestos orgánicos nitrogenados que quedan ya incorporados a la planta para formar proteínas y otras moléculas orgánicas vegetales. Después, el nitrógeno orgánico vegetal pasa a los animales que se alimentan de estas plantas.
• Otras bacterias que viven libres (norealizan simbiosis) en el suelo son del género Azotobacter, Clostridium fijan el N2 hasta amoníaco (NH3) y éste se acumula en el suelo.
• Las cianobacterias o algas verde-azuladas (libres no realizan simbiosis) en el agua.
• Los cadáveres y otros restos orgánicos son degradados por las bacterias descomponedoras en distintas sustancias (CO2, H2O), y entre ellas el amoníaco (NH3) y otros compuestos deamonio (proceso de amonificación), que quedan también en el suelo.
• Este NH3 procedente de la fijación biológica y de la descomposición es transformado por otro grupo de bacterias quimiosintéticas nitrificantes en nitritos y nitratos, que pueden ser incorporados, disueltos en agua, por las raíces de las plantas y utilizados para biosíntesis proteica, por lo que entran así en la cadenaalimenticia.
• Este proceso de nitrificación tiene lugar, como sabemos, en dos pasos realizados por bacterias diferentes:
Nitrosomonas: encargadas de la nitrosifícación: de amoníaco (NH3) a nitrito (NO2-).
Nitrobacter: que realiza la nitratación: de nitrito (NO2-) a nitrato (NO3-).
• El retorno del nitrógeno a la atmosfera, se realiza gracias a la actividad de otro grupo de bacteriasanaerobias desnitrificantes del suelo, que transforman los nitratos en N2.

























Fijación y asimilación de nitrógeno

El primer paso en el ciclo es la fijación del nitrógeno de la atmósfera (N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos, como el ion amonio (NH4+) o los iones nitrito (NO2–) o nitrato(NO3–) (aunque el amonio puede usarse por la mayoría de los seres vivos, las bacterias del suelo derivan la energía de la oxidación de dicho compuesto a nitrito y últimamente a nitrato), y también su conversión a sustancias atmosféricas químicamente activas, como el dióxido de nitrógeno (NO2), que reaccionan fácilmente para originar alguna de las anteriores.
• Fijación abiótica: La fijaciónnatural puede ocurrir por procesos químicos espontáneos, como la oxidación que se produce por la acción de los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosférico.
• Fijación biológica de nitrógeno: Es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos pocos organismos, llamados diazótrofos en relación a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrógenoorgánico:
N2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi
La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:
• Bacterias gramnegativos de vida libre en el suelo, de géneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador Rhodospirillum, una bacteria purpúrea.
• Bacterias simbióticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmenteendosimbiótica en nódulos, principalmente localizados en las raíces. Hay multitud de especies encuadradas en el género Rhizobium, que guardan una relación muy específica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones.
• Cianobacterias de vida libre o simbiótica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los...