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Saber ms Ciclo del nitrgeno

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i. Introduccin ii. Ciclo del nitrgeno iii. Fases del ciclo iv. Aportaciones por lluvia v. Bibliografa utilizada vi. Links recomendados vii. Bibliografa recomendada

Introduccin El ciclo del nitrgeno al igual que los dems ciclos biogeoqumicos, tiene una trayectoria definida, pero quiz an ms complicada que los dems, dado que tiene que seguir una serie de procesos fsicos, qumicos y biolgicos. As, el nitrgeno esta considerado como el elemento ms abundante en la atmsfera. Sin embargo, dada su estabilidad, es muy difcil que reaccione con otros elementos y, por tanto, se tiene un bajo aprovechamiento, razn por la cual, su abundancia pasa a segundo termino A pesar de esto, gracias al proceso biolgico de algunas bacterias y cianobacterias, el nitrgeno que se encuentra en la atmsfera puede ser asimilable, al romper la unin de sus enlaces por medios enzimticos y as poder producir compuestos nitrogenados,

que pueden ser aprovechados por la mayora de los seres vivos, en especial las plantas, que forman relaciones simbiticas con este tipo de bacterias. Ese nitrgeno fijado se transforma en aminocidos y protenas vegetales, que son aprovechadas a su vez por los herbvoros, quienes los van almacenando para finalmente pasarlos al ltimo eslabn de la cadena alimenticia, es decir a los carnvoros. Cabe mencionar, que el nitrgeno regresa de nuevo al ciclo por medio de los desechos (tanto restos orgnicos, como productos finales del metabolismo), ya que gracias a que las bacterias fijadoras los retoman, es que pueden finalmente ser asimilados por las plantas, cosa que de otra manera sera imposible. Sin embargo, hay prdidas de nitrgeno por medio de otras bacterias que lo liberan a la atmsfera. De esta forma se logra un equilibrio en el ciclo del nitrgeno. Ciclo del nitrgeno Este es quiz uno de los ciclos ms complicados, ya que el nitrgeno se encuentra en varias formas, y se llevan a cabo en l, una serie de procesos qumicos en los que el nitrgeno es tomado del aire y es modificado para finalmente ser devuelto a la atmsfera. El nitrgeno (N2) es el elemento que se encuentra en forma libre (estado gaseoso) y en mayor abundancia en la atmsfera (78 %.). Se coloca entre los principales elementos biogeoqumicos; sin embargo, es tan estable, que apenas se combina con otros elementos y, por tanto, es difcil que los organismos lo asimilen, ya que primero necesitan desdoblarlo y emplearlo en la sntesis de aminocidos, protenas, cidos nucleicos (ADN y ARN) y otras molculas fundamentales para su metabolismo. Por lo tanto, teniendo esto en cuenta, es fcil notar su importancia en la vida de cientos de organismos.

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En este sentido, se necesita de una gran cantidad de energa para desdoblarlo y combinarlo con otros elementos como el carbono y el oxgeno. Esta ruptura puede hacerse por dos mecanismos: descargas elctricas y fijacin fotoqumica, que proveen suficiente energa como para formar nitratos (NO3

-). Este ltimo procedimiento es reproducido en las plantas productoras de fertilizantes.

Sin embargo, existe una tercera forma de fijacin del nitrgeno que es llevada a cabo por bacterias que usan enzimas en lugar de la luz solar o descargas elctricas. Estas bacterias pueden ser las que viven libres en el suelo o aquellas que en simbiosis, forman ndulos con las races de ciertas plantas (Leguminosas) para fijar el nitrgeno, destacando los gneros Rhizobium o Azotbacter, las cuales tambin actan libremente. Otro grupo son las cianobacterias acuticas (algas verde-azuladas) y las bacterias quimiosintticas, tales como el gnero Nitrosomas y Nitrosococcus, que juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento, al transformar el amonio en nitrito, mientras que el gnero Nitrobacter contina con la oxidacin del nitrito (NO2

-) a nitrato (NO3-),

el cual queda disponible para ser absorbido o disuelto en el agua, pasando as a otros ecosistemas. Todas las bacterias pertenecientes a estos gneros fijan nitrgeno, tanto como nitratos (NO3

-) o como amonio (NH3).

As mismo, los animales herbvoros sintetizan sus protenas a partir de los vegetales, mientras que los carnvoros la obtienen a partir de los herbvoros. Por ltimo, cabe mencionar que todos los seres vivos almacenan grandes cantidades de nitrgeno orgnico en forma de protenas, y que vuelve nuevamente al suelo con los excrementos o al descomponerse los cadveres. Por lo que en el metabolismo de los compuestos nitrogenados, los animales

acaban formando iones amonio, que resultan muy txicos y que deben ser eliminados. Esta eliminacin se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuticos), en forma de urea (el hombre y otros mamferos) o en forma de cido rico (aves y otros animales de zonas secas), para que posteriormente, las bacterias nitrificantes se encarguen de transformarlo. Ya sea por un procedimiento o por otro, el nitrgeno es un elemento que esta presente en la materia viva, por que es un componente esencial para la formacin de protenas y cidos nucleicos, y que es absorbido por los productores que lo requieren para la elaboracin de stos, pasando luego a los consumidores, ms tarde a los descomponedores y finalmente regresa de nuevo al medio ambiente. Sin embargo, existen ciertas bacterias llamadas desnitrificantes (entre ellas Pseudomonas desnitrificans), que devuelven parte del nitrgeno inorgnico del suelo a la atmsfera en forma gaseosa, produciendo as una prdida de este elemento para los ecosistemas y la biosfera. Estas bacterias habitan en los pantanos y en los fondos carentes de oxgeno, asimismo, estas bacterias pertenecen al gnero Thiobacillus, quienes utilizan los nitratos en su proceso metablico, que al final reintegran a la atmsfera como nitrgeno en forma gaseosa.

A pesar de que la mayor parte del nitrgeno se encuentra en la atmsfera, la reserva realmente activa de este elemento se encuentra en el suelo, ya que aqu van a parar los desechos orgnicos de los organismos vivos y los restos de stos. Y es as, como las bacterias fijadoras de nitrgeno concluyen el proceso de descomposicin de estos materiales, convirtiendo el nitrgeno orgnico en inorgnico (nitratos). Los nitratos son la nica forma en la cual las plantas pueden absorber este elemento para poder sintetizar sus propias protenas, por medio de la fotosntesis.

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Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrcolas. Durante muchos aos se usaron productos naturales ricos en nitrgeno como el guano, o el nitrato de chile. Desde que se consigui la sntesis artificial de amoniaco por el proceso Haber, fue posible fabricar abonos nitrogenados, los cuales se emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Su mal uso produce, a veces, problemas de contaminacin en las aguas, como la eutroficacin.

La fijacin del nitrgeno cumple un papel muy importante en la produccin de cultivos, ya que los agricultores dejan descansar sus tierras despus de cierto nmero de cultivos. Esta vieja prctica da oportunidad a que las bacterias nitrificantes transformen el nitrgeno atmosfrico en compuestos nitrogenados aprovechables para las plantas.

Fases del ciclo El ciclo del nitrgeno tiene cinco etapas, de las cuales slo la asimilacin no es realizada por bacterias: 1. Fijacin. La fijacin biolgica del nitrgeno consiste en la incorporacin del nitrgeno atmosfrico, a las plantas, gracias a algunos microorganismos, principalmente bacterias y cianobacterias que se encuentran presentes en el suelo y en ambientes acuticos. Esta fijacin se da por medio de la conversin de nitrgeno gaseoso (N2) en amoniaco (NH3) o nitratos (NO3-). Estos organismos usan la enzima nitrogenasa para su descomposicin. Sin embargo, como la nitrogenasa slo funciona en ausencia de oxgeno, las bacterias deben de alguna forma aislar la enzima de su contacto. Algunas estrategias utilizadas por las bacterias para aislarse del oxgeno son: vivir debajo de las capas de moco que cubren a

las races de ciertas plantas, o bien, vivir dentro de engrosamientos especiales de las races, llamados ndulos, en leguminosas como los porotos (parecidas a las alubias), las arvejas y rboles como el tamarugo (Rhizobium). La relacin entre Rhizobium y sus plantas huspedes es mutualista: las bacterias reciben carbohidratos elaborados por la planta, y la planta recibe nitrgeno en una forma asimilable. En el medio acutico la fijacin de nitrgeno es realizada por cianobacterias. Algunas especies de helechos de agua, como la Azorella, tienen cavidades en las cuales viven cianobacterias en una manera comparable a la asociacin de Rhizobium con las leguminosas. La cantidad de nitrgeno fijado por estas bacterias es impresionante: 200 millones de toneladas anuales 2. Nitrificacin o mineralizacin. Solamente existen dos formas de nitrgeno que son asimilables por las plantas, el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+). Las races pueden absorber ambas formas, aunque pocas especies prefieren absorber nitratos que amoniaco. El amonio es convertido a nitrato gracias a los microorganismos por medio de la nitrificacin. La modificacin de NH4+ a NO3- depende de la temperatura del suelo. La transformacin, es decir, la conversin se da ms rpida cuando la temperatura esta arriba de los 10 C y el pH est entre los 5.5-6.5; asimismo, este proceso se ve completado entre dos a cuatro semanas.

Esta fase es realizada en dos pasos por diferentes bacterias: primero, las bacterias del suelo Nitrosomonas y Nitrococcus convierten el amonio en nitrito (NO2-), luego otra bacteria del suelo, Nitrobacter, oxida el nitrito en nitrato. La nitrificacin les entrega energa a las bacterias.

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3. Asimilacin. La asimilacin ocurre cuando las plantas absorben a travs de sus races, nitrato (NO3-) o amoniaco (NH3), elementos formados por la fijacin de nitrgeno o por la nitrificacin. Luego, estas molculas son incorporadas tanto a las protenas, como a los cidos nucleicos de las plantas. Cuando los animales consumen los tejidos de las plantas, tambin asimilan nitrgeno y lo convierten en compuestos animales. 4. Amonificacin. Los compuestos proteicos y otros similares, que son los constitutivos en mayor medida de la materia nitrogenada aportada al suelo, son de poco valor para las plantas cuando se aaden de manera directa. As, cuando los organismos producen desechos que contienen nitrgeno como la orina (urea), los desechos de las aves (cido rico), as como de los organismos muertos, stos son descompuestos por bacterias presentes en el suelo y en el agua, liberando el nitrgeno al medio, bajo la forma de amonio (NH3). En este nuevo proceso de integracin de nitrgeno al ciclo, las bacterias fijadoras llevan a cabo la digestin enzimtica, por lo que el amonio se degrada a compuestos aminados, como proteosas, peptonas y al final, en aminocidos. Es por esta razn que el proceso se llama aminificacin o aminizacin. 5. Inmovilizacin. Es el proceso contrario a la mineralizacin, por medio del cual las formas inorgnicas (NH4+ y NO3-) son convertidas a nitrgeno orgnico y, por tanto, no asimilables. 6. Desnitrificacin. La reduccin de los nitratos (NO3-) a nitrgeno gaseoso (N2), y amonio (NH4+) a amoniaco (NH3), se llama desnitrificacin, y es llevado a cabo por las bacterias desnitrificadoras que revierten la accin de las fijadoras de nitrgeno, regresando el nitrgeno a la atmsfera en forma gaseosa. Este proceso ocasiona una perdida de nitrgeno para el ecosistema; ocurre donde existe un exceso de materia

orgnica y las condiciones son anaerobias, adems de que hay poca disponibilidad de agua y un alto pH, aunado a los escurrimientos de los fertilizantes al suelo. El fenmeno de la desnitrificacin se debe, a que en condiciones de mucha humedad en el suelo, la falta de oxgeno obliga a ciertos microorganismos a emplear nitrato en vez de oxgeno en su respiracin.

Aportaciones por lluvia La lluvia contiene cantidades variables de nitrgeno en forma de amonio, nitrato y xidos de nitrgeno, y constituye una fuente importante de nitrgeno en los sistemas naturales. Este aporte oscila entre 5 y 15 Kg. N/ha/ao. Sin embargo, para los sistemas agrcolas, este valor es pequeo en comparacin con el que hacen los fertilizantes qumicos.

Bibliografa utilizada

ARANA, Federico. 1987. Ecologa para principiantes. Editorial trillas. Mxico.

Campus Tecnolgico de la Universidad de Navarra. Espaa. Ciclo del nitrgeno. http://www.tecnun.com/asignaturas/ecologia/Hipertexto/04Ecosis/135CicN.htm

Comunidad Foral de Navarra. Departamento de Agricultura Ganadera y Alimentacin. Cdigo de buenas prcticas agrarias de Navarra. El ciclo del nitrgeno en los suelos agrcolas. http://www.cfnavarra.es/agricultura/buenas/cap4.htm

El Valle del Ro Jarana. Proyecto desarrollado por un grupo de

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profesores del I. E. S. "alameda de osuna" de Madrid. Determinacin de componentes del ciclo del nitrgeno en agua por fotocolorimetra. http://roble.pntic.mec.es/~mbedmar/iesao/quimica/vdelnitr.htm

Equipo SA. Eduteca. Argentina. Contenidos Curriculares. Ciclo de la materia y flujo de la energa. Ciclo Naturales 3. Ciclo del nitrgeno. http://www.equipoweb.com.ar/eduteca/contenidos/curricular/pdf/33011310.pdf

Instituto de Biotecnologa. UNAM. Divulgacin. Relacin entre respiracin y fijacin de nitrgeno en Rhizobium phaseoli. http://www.ibt.unam.mx/server/PRG.base?alterno:0,clase:div,tit:Relacin_entre_respiracin_y_fijacin_de_nitrgeno_en_Rhizobium_phaseoli.,tipo:doc,dir:div.capsula17.html,re:mario,edita:jalil,pre:div

Instituto Latinoamericano de la Comunicacin Educativa. Revista Red Escolar. Ao2. Nmero 6. Julio-Septiembre del 2000. La fijacin biolgica de nitrgeno y su importancia. http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/Revista/06/articulos/06.html

OCANO. El mundo de la ecologa. Editorial Ocano, Espaa, 2001.

Links recomendados

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Microbiologa Outside: Microorganismos Fijadores de Nitrgeno: Familia Rhizobiaceae. http://www.microbiologia.com.ar/aplicada/index.php?Mostrar=rhizobium

Libro electrnico. Ciencias de la tierra y del medio ambiente. Ciclo del nitrgeno. http://www.tecnun.com/asignaturas/ecologia/Hipertexto/04Ecosis/135CicN.htm

Campus Tecnolgico de la Universidad de Navarra. Espaa. Canales Temticos. Medio ambiente. Ecologa y medio ambiente en Tecnum. Poblacin, Ecologa y Ambiente. Informacin temtica. La biosfera. Ciclo del nitrgeno. http://www1.ceit.es/Asignaturas/Ecologia/InfoTematica/CicloNitrogeno/ciclo_del_nitrogeno.htm

Instituto Latinoamericano de la Comunicacin Educativa. Revista Red Escolar. Ao2. Nmero 6. Julio-Septiembre del 2000. La fijacin biolgica de nitrgeno y su importancia. http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/Revista/06/articulos/06.html

Bibliografa recomendada

ARANA, Federico. 1987. Ecologa para principiantes. Ed trillas. Mxico.

OCANO. El mundo de la ecologa. Editorial Ocano, Espaa, 2001.