biogeoquimica

Ciclo del Nitrógeno
Laura Afanador

Fijación en
relámpago

Transporte tierra-mar

Atmósfera

Deposición
Atmosférica

Fijación
Biológica

Denitrificación
Planta
terrestre

Denitrificación
y pirodenitrificación

Actividad
Humana
Fijación
Biológica

Flujo del río

Suelo Orgánico -N

Ciclo
Interno

Agua subterránea

Ciclo del Nitrógeno

Ciclo
Interno

Entierro
permanente

Océano

Oxido-reduccióndel Ciclo N

Balance de Masa de Nitrógeno en la superficie de la tierra
Entradas

Salidas

Preindustrial

Derivación humana

Cinco procesos en el ciclo del nitrógeno a
través de la biosfera
1.
2.
3.
4.
5.

Fijación
Asimilación
Nitrificación
Denitrificación
Amonificación

Las descargas eléctricas de alto voltaje
como un rayo, pueden oxidar N2

N2 ---> NOx ---> NO3

Los motores de combustióninterna producen NO y NO2
por las temperaturas
internas y presiones
atmosféricas al reaccionar
con el N2 y O2

El uso total de
fertilizantes
nitrogenados en el
mundo: 70 - 80
millones de toneladas
métricas por año.

Producción histórica de Fertilizantes de
Nitrógeno

Mecanismos de fijación Biológica de Nitrógeno
N2 +

​ H++
8

6e-

nitrogenasa

+16ATP ---------------------> 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi(Fe, Mo)

• Esta reacción se lleva a cabo exclusivamente por procariotas (las
bacterias y organismos relacionados), el uso de un complejo
enzimático denominado nitrogenasa.
• La nitrogenasa se ​compone de dos proteínas - una proteína de hierro
y una proteína de molibdeno-hierro

Factores de la fijación Biológica de Nitrógeno
• La reducción de N2 a NH3 requiere mucha energía para
romper tripleenlace.
• La nitrogenasa es destruido por O2 libres.
• La reacción de reducción se inhibió producto final - una
acumulación de amoníaco inhibir la fijación de nitrógeno.
• Organismos fijadores de nitrógeno tienen un relativamente
alto requisito para Mo, Fe, P, y S, debido a que estos
nutrientes son parte de la molécula de nitrogenasa o son
necesarios para su síntesis y uso.

Bacterias de los nódulosradicales

Crecimiento en suelo pobre en nitrógeno

Leghemoglobina

Nódulos de soya y alfalfa

La nitrogenasa es destruido por O2 libres. La fijación del nitrógeno en los
organismos debe proteger la exposición de la enzima. Una forma de
proteger a la enzima del O2 libre es la formación de leghemoglobina, que
se une a O2 para proteger la nitrogenasa al tiempo que el oxígeno
disponible para larespiración en otras partes del tejido de nódulo

Formación de nódulos

No Leguminosas
• Cyanobacteria
• Bacteria
• Actinomycetes (Frankia) asociada con
angiospermas

El Aliso Rojo (Alnus rubra)
forma una asociación
simbiótica con un
actinomiceto del género
Frankia.

Fijadores de N- vida libre: Azotobacter,
Azospirillum, Beijerinckia, y Cianobacterias
Un tapete microbiano en una
fuente termalAlgunos de los
organismos en el tapete son las
cianobacterias que pueden fijar el
nitrógeno.

Una micrografía electrónica de transmisión de
Acetobacter diazotrophicus. Estas bacterias viven y
crecen dentro de las plantas de caña de azúcar y
fijan N2, tanto para la planta como para ellos
mismas

Ciclo Nitrógeno terrestre

Asimilación
• La asimilación de nitrógeno es el proceso en el
que elnitrógeno inorgánico (NH4+ o NO3-) se
convierte en formas de nitrógeno orgánico.
• Un típico: NO3-(NH4+) ----> R-NH2
(Grupo amino)
• Este proceso tiene lugar sólo dentro de los
sistemas biológicos (o células vivas).

Ciclo Nitrógeno terrestre

Amonificación
• La amonificación es la conversión biológica
de nitrógeno orgánico en nitrógeno
inorgánico - amonio.
R-NH2 ----> NH3 (NH4+)
• Muchos microorganismosson capaces de
hacer amonificación. La mayoría de los
descomponedores hacen.

Ciclo Nitrógeno terrestre

Nitrificación
•

Nitrosomonas
+
NH4 ------------>

Nitrobacter

NO2--------------> NO3

• Ambas Nitrosomonas y Nitrobacter son
quimiolitotrofas, y ambas pueden ser
activas a pH bajo, ya que la nitrificación
disminuye el pH del medio ambiente.

Nitrificación
De NH4+ a NO3- es un cambio...