Asimilación del nitrógeno en los vegetales

Ing. Agr. María Pereyra Cardozo Facultad de Agronomía Universidad de La Pampa

2001

Asimilación del nitrógeno en plantas
Las plantas superiores son organismos autotróficos que pueden sintetizar sus componentes moleculares orgánicos a partir de nutrientes inorgánicos obtenidos del medio ambiente. Para muchos nutrientes minerales, este proceso involucra la absorción por las raíces desde elsuelo y la incorporación en compuestos orgánicos que son esenciales para el crecimiento y desarrollo. Esta incorporación de nutrientes minerales en sustancias orgánicas tales como pigmentos, enzimas, cofactores, lípidos, ácidos nucleicos o aminoácidos se denomina asimilación de nutrientes. La asimilación del nitrógeno requiere una serie compleja de reacciones bioquímicas con un alto costoenergético. En la asimilación del nitrato (NO3-), el nitrógeno del NO3- es convertido en una forma de energía superior, nitrito, (NO2-), luego en una mayor forma de energía, amonio, (NH4+) y finalmente en nitrógeno amídico en la glutamina. Este proceso consume 12 equivalentes de ATPs por molécula de nitrógeno. Por otra parte, las leguminosas que presentan una forma simbiótica con bacterias que transformanel nitrógeno atmosférico (N2) en amonio; proceso denominado, fijación biológica del nitrógeno junto con la subsecuente asimilación del amonio en los aminoácidos, consume 16 ATPs por nitrógeno. La mayoría de los compuestos presentes en las células vegetales contienen nitrógeno, tales como: aminoácidos, nucleósidos fosfatos, componentes de fosfolípidos, clorofila. Solamente el oxígeno, carbono, y elhidrógeno son elementos más abundantes en las plantas que el nitrógeno. La mayoría de los ecosistemas naturales y agrícolas, al ser fertilizados con nitrógeno inorgánico, muestran importantes incrementos en la productividad, poniendo en evidencia la importancia de este elemento.

Ciclo biogeoquímico del nitrógeno
El nitrógeno está presente en diferentes formas en la biosfera (Figura 1). Laatmósfera contiene aproximadamente un 78 % de nitrógeno molecular (N2). Sin embargo, la mayor parte de este gran reservorio de nitrógeno no está directamenta disponible para los organismos. La adquisición del nitrógeno de la atmósfera requiere la ruptura del enlace triple covalente entre dos átomos de nitrógeno (N≡N) para producir amonio. Estas reacciones de fijación del nitrógeno, puden ser procesosnaturales o industriales, fijando el proceso natural aproximadamente 190 x 1012 g año-1 de nitrógeno (Cuadro 1).

Cuadro 1. Los principales procesos del ciclo biogeoquímico del nitrógeno Proceso Fijación industrial Fijación atmosférica Fijación biológica Absorción por plantas Inmobilización Amonificación Nitrificación Mineralización Volatilización Fijación de amonio Denitrificación Lixiviación denitrato Definición ritmo (1012 g año-1)

Conversión inustrial de nitrógeno molecular a amonio 80 Conversión fotoquímica de nitrógeno molecular en nitrato 19 Conversión procariótica de nitrógeno molecular a amonio 170 Absorción y asimilación por las plantas del nitrato o amonio 1200 Absorción microbiana y asimilación del amonio o nitrato N/C Catabolismo de la materia orgánica del suelo a amonioN/C (bacterias y hongos) Oxidación del amonio a nitrito (Nitrosomonas sp.) y oxidación de nitrito a nitrato (Nitrobacter sp.) Catabolismo de la materia orgánica del suelo a nitrógeno mineral a través de la amonificación o nitrificación (bacterias y hongos) Pérdida física de amoníaco gaseoso a la atmósfera 100 Fijación física de amonio en las partículas del suelo 10 Conversión del nitrato ennitrógeno molecular (bacterias) 210 Flujo físico de nitrato disuelto en el agua del suelo 36

1

ATMOSFERA
NITRÓGENO ATMOSFÉRICO Fijación industrial Tormentas eléctricas

Plantas Desnitrificadores

Animales Fijación biológica Compuestos nitrogenados en la lluvia

NITRATOS Inmobilización por bacterias y hongos MATERIA ORGANICA MUERTA Organismos libres fijadores de N

NITRITOS AMONIO...