Metabolismo del nitrogeno

ufeffMetabolismo del Nitrógeno
Nitrificacion
Estados de oxidación de compuestos claves


La nitrificación es la oxidación biológica de amonio con oxígeno en nitrito, seguido por la oxidación de esos nitritos en nitratos. La nitrificación es una etapa importante en el ciclo del nitrógeno en los suelos. Este proceso fue descubierto por el microbiólogo ruso Sergei.
La oxidación del amonio ennitrito, y la subsecuente oxidación a nitrato es hecha por dos especies de bacterias nitrificantes. La primera etapa la hacen bacterias (entre otras) del género microbiológico Nitrosomonas y Nitrosococcus. La segunda etapa (oxidación de nitrito a nitrato) la hacen, mayormente, bacterias del género Nitrobacter, y en ambas etapas se produce energía que se destina a la síntesis de ATP. Estosmicroorganismos nitrificantes son quimioautótrofos, y usan dióxido de carbono como su fuente de carbonopara crecer.
La nitrificación también juega un importante rol en la remoción del nitrógeno orgánico de aguas servidas, donde la remoción convencional es por esa nitrificación bacteriana, seguida de desnitrificación. El costo de este proceso reside mayormente en la aireación (dar oxígeno en el reactor) yla adición de una fuente externa de carbono (e.g. metanol) para la desnitrificación.
En muchos ambientes, ambos organismos se hallan juntos, rindiendo nitrato como el producto final. Sin embargo, es posible diseñar sistemas donde se forme selectivamente nitrito (el proceso Sharon).
En conjunto con la amonificación, la nitrificación forma parte del proceso de mineralización, que hace referencia ala descomposición completa de materia orgánica, con la liberación de compuestos nitrogenados disponibles para los vegetales (formas minerales, no orgánicas). Esto completa el ciclo del nitrógeno.







Hay varias enzimas clave relacionadas con la oxidación de compuestos nitrogenados reducidos. En las bacterias oxidadoras de amoniaco NH3 se oxida por la amoniaco monooxigenasa.
Es asícomo por cada 4 electrones generados en la oxidación, solo 2 llegan a la oxidasa terminal






Las bacterias oxidadoras de nitritos emplean la enzima nitrito oxidoreductasa para oxidar en nitrito a nitrato, con los electrones viajando a través de una cadena de electrones muy corta.
Solo se obtienen pequeñas cantidades de energía por los que el crecimiento neto de las bacteriasnitrificantes es relativamente bajo.









Anamox
Anammox, acrónimo de oxidación anaerobia del ion amonio, es un proceso biológico que forma parte del ciclo del nitrógeno. En este proceso biológico, nitrito y amonio se convierten directamente en gas nitrógeno. Un alto porcentaje de la conversión de nitrógeno en los océanos se realiza mediante este proceso. La reacción catabólica total es:NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O.
Las bacterias que realizan el proceso anammox pertenecen al orden Planctomycetes y corresponden a los géneros Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Anammoxoglobus (todos de agua dulce), y Scalindua(marinos). De interés especial es la producción de hidracina (utilizada normalmente como combustible de cohetes y venenosa para la mayoría de los organismos vivos) como compuestointermedio. Otra característica llamativa del organismo es su tasa de crecimiento extremadamente lenta, con un tiempo de división de casi dos semanas.
Una posible aplicación del anammox es la eliminación de nitrógeno en el tratamiento de aguas residuales. En contraste con el proceso convencional de nitrificación-desnitrificación, solamente la mitad del nitrógeno tiene que ser oxidado a nitrito. Para elenriquecimiento de los organismos anammox, parece adecuado un sistema de biopelículas, especialmente porque puede asegurar el tiempo de crecimiento en los lodos de más de 20 días que requieren los Planctomycetes. Otras posibilidades son los reactores secuenciales de lotes (SBR) y los reactores cíclicos de gas usando lodo granular. La reducción de costes comparada con las técnicas convencionales...