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Ciclo del Nitrógeno

Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (DNA y RNA) y otras moléculas fundamentales del metabolismo.
Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias).

El ciclo del Nitrógeno,ocurre a través de varios pasos:
A. Fijación de Nitrógeno.
B. Amonificación.
C. Nitrificación.
D. Asimilación.
E. Desnitrificación.


Fijación y asimilación de nitrógeno
El primer paso en el ciclo es la fijación (reducción) del nitrógeno atmosférico( N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos, comoel ion amonio(NH4+) o los iones nitrito (NO2–) o nitrato (NO3–) (aunque el amonio puede ser usado por la mayoría de los organismos 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 delas anteriores.
* Fijación abiótica. La fijación natural 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 de nitrógeno atmosférico.
* Fijación biológica de nitrógeno. Es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos pocos organismos, llamados diazótrofos en relacióna esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrógeno orgánico:
N2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi
La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:
* Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, de géneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador Rhodospirillum, una bacteria purpúrea.
* Bacterias simbióticas dealgunas plantas, en las que viven de manera generalmente endosimbiótica 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.
* Cianobacterias de vida libre o simbiótica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino yson los principales fijadores en el mar. Además hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteria Anabaena en cavidades subestomáticas de helechos acuáticos del género Azolla, o el de algunas especies de Nostoc que crecen dentro de antoceros y otras plantas.
La fijación biológica depende del complejo enzimático de la nitrogenasa (es una enzima utilizada por las bacterias fijadorasde nitrógeno atmosférico para romper el nitrógeno molecular (N2) y combinarlo con hidrógeno para formar amoníaco)
Amonificación
Gran parte del nitrógeno del suelo proviene de la descomposición de la materia orgánica y, por lo tanto, consiste en compuestos orgánicos complejos (proteínas, aminoácidos, etc.).   
Estos compuestos suelen ser degradados a compuestos simples por los organismos que viven en el suelo(bacterias y hongos). Estos microorganismos utilizan las proteínas y aminoácidos para formar las proteínas que necesitan y liberar el exceso de nitrógeno como amoníaco (NH3) o amonio (NH+4).
Nitrificación
La nitrificación es la oxidación biológica del amonio al nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxígeno molecular (O2) como receptor de electrones, es decir, como oxidante. A estosorganismos el proceso les sirve para obtener energía, al modo en que los heterótrofos la consiguen oxidando alimentos orgánicos a través de la respiración celular. El C lo consiguen del CO2atmosférico, así que son organismos autótrofos. El proceso fue descubierto por Sergéi Vinogradski y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos...