Fijacion de nitrogeno por simbiosis rhizobium-leguminosa

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Fijación del nitrógeno por medio de la relación simbiótica rhizobium-leguminosa

Nitrógeno:

El nitrógeno es un elemento esencial para todas las formas de vida, constituye parte importante de los ácidos nucleídos y proteínas y, por lo tanto, del sistema enzimático de la célula. En el mundo vegetal un 80% del nitrógeno se encuentra en forma de proteínas y un 10% como ácidos nucleicos. Deaquí, su abundancia en las plantas y su papel básico, tanto en el establecimiento de las estructuras celulares, como en el plano metabólico y de codificación genética.

Una falda de disponibilidad de nitrógeno se traduce en una detención del crecimiento y una movilización de proteínas estructurales y de reserva, con la aparición posterior de síntomas de deficiencia en este elemento. Las proteínascloroplastídicas son las primeras en verse afectadas, debido al carácter de proteína de reserva que, en cierta medida, tiene la enzima carboxilante del cloroplasto (López y Chueca, 1985).

En la atmosfera se halla en forma de N2, donde se encuentra en alrededor de un 78%, cantidad equivalente a 3,8x1013 Tm. No obstante, la litosfera es el mayor reservorio de nitrógeno y la cantidad de esteelemento en ella es de más de 50 veces la existente en la atmosfera. Sin embargo, el N2 es muy inerte y solo es utilizable en forma mineral por las plantas, y el forma orgánica por los animales. Algunos grupos de plantas pueden establecer simbiosis con bacterias que fijan N2 atmosférico y lo transfieren casi en su totalidad a las plantas que pueden obtener así el nitrógeno reducido (asimilable) apartir de la atmosfera (Becona y Betmar, 1991).

Fijación biológica de nitrógeno:

La fijación biológica del nitrógeno (FBN) es, después de la fotosíntesis, la ruta metabólica más importante para el mantenimiento de la vida en la Biosfera. La FBN es un proceso enzimático por el que algunos microorganismos son capaces de reducir el N2 atmosferico hasta amonio (NH4+), incorporándolo de este modoa la Biosfera de una forma asimilable por las plantas. La capacidad de estos microorganismos para fijar N2 deriva de un complejo enzimático llamado nitrogenasa, cuya estructura y propiedades son muy similares en los organismos que lo peseen. El sistema nitrogenasa mas abundante entre los microorganismos se componen de 2 proteinas, la dinitrogenasa o molibdo-ferro-proteina, y la dinitrogenasareductora o ferro-proteina, esta ultima es la encargada de la transferencia de electrones a la dinitrogenasa, que en ultimo termino lleva a cabo la reducción de nitrógeno molecular a amonio. Este proceso de fijación de nitrógeno se puede resumir en la siguiente reacción:

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

Esta reaccion catalizada por la enzimanitrogenasa requiere de grandes cantidades de poder reductor y energía (ATP). La prduccion de H2 por la nitrogenasa tiene lugar coincidentemente con la reducción del N2, lo que supone una fuente de ineficiencia de la enzima y una pérdida de energía. Se estima que hasta un 25% del flujo de electrones a través de la nitrogenasa se desvia hasta la reducción de protones.
La actividad del complejoenzimático puede ser disminuida por el oxígeno, de tal manera que los organismos fijadores poseen mecanismos que les permiten mantener bajas concentraciones de éste a fin de mantener la enzima funcionando.
Todas las reacciones catalizadas por la nitrogenasa excepto la formación de H2, son inhibidas fuertemente por el monóxido de carbono. La reducción de nitrógeno molecular es una reacciónexergónica que no necesitaría de ningún aporte energético para tener lugar de forma espontanea. No obstante, para que la nitrogenasa actué como catalizador de la reacción necesita ser activada por ATP, que se hidroliza dando ADP y fosfato. (Cubero y Moreno, 1983).

Microorganismos:

La rizósfera es la zona que rodea a las raíces, donde tiene lugar una interacción dinámica con microorganismos que...
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