Ciclo del azufre. Asimilación del sulfato

El ciclo del azufre

El ciclo del azufre está constituido por una serie de conversiones químicas del azufre en sus diferentes estados de oxidación. El circuito principal del mismo consiste en la reducción de los iones sulfato (SO4) hasta sulfuro de hidrogeno gaseoso (H2S) y la re oxidación de este hasta sulfato. Desempeña  un importante papel en el metabolismo, debido a las diferentes vías utilizadas por las bacterias para metabolizar los compuestos de azufre para generar ATP.

El ciclo del azufre se ve alterado por las actividades humanas. La quema de combustibles fósiles, en especial de carbono, provoca la emisión de elevadas cantidades de SO2-.Lo mismo ocurre con la oxidación de sulfuros minerales en los procesos metalúrgicos.

Compuesto de azufre en la atmosfera:

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Asimilación del sulfato

Para incorporarse como sulfidrico a los aminoácidos (cisteína y metionina) y a algunas coenzimas, el sulfato debe reducirse a sulfuro mediante un proceso que implica la reducción previa a sulfito. El ion sulfito es más estable que nitrato así que la reducción asimiladora no puede producirse sin que se active en ATP antes para formar APS y posteriormente PAPS.

En bacterias y cianobacterias, la siguiente etapa consiste en la fosforilacion del APS por una APS quinasa, con gasto de otro ATP, para producir PAPS como paso previo a la reducción de sulfito por la PAPS reductasa, empleando NADPH como donador 77del par de electrones necesarios. En plantas y otros organismos eucariotas, la reducción hasta sulfito transcurre sin formación de PAPS, sino que se produce a través de una reacción catalizada por un APS reductasa que utiliza glutation como fuente de electrones.

Desulfuricaciòn

La reducción de sulfato a H2S se puede emplear, como en el caso de la reducción del nitrato, para impulsar la síntesis de ATP, por fosforilacion oxidativa actuando el sulfato como aceptor final de los electrones. Este proceso lo llevan a cabo un grupo de bacterias anaerobias estrictas ampliamente distribuidas en la naturaleza. El H2S formado en este caso no se incorpora en forma de cisteína, sin que se excreta al medio, siendo estas bacterias las responsables del olor a azufre y de la coloración negra, debida a los sulfuros de hierro, que presentan algunos ambientes acuáticos.

La reducción respiratoria de sulfato utiliza un serie de transportadores de electrones ligados a la membrana y que dan lugar a la transformacion de una fuerza proton motriz que impulsa la síntesis de ATP por la ATPasa. El principal  transportador de electrones es el citocromo C3 que se reduse por citoplasmica.

Las bacterias desempeñan un papel crucial en la circulación del azufre; cuando está presente en  el  aire,  la  descomposición  de  los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas), produce sulfato (SO4). Bajo condiciones anaeróbicas el ácido sulfúrico y el sulfuro de dimetilo(CH3SCH3) son los productos  principales; cuando estos últimos  gases llegan a la atmósfera  son oxidados y se convierten en bióxido de azufre.  

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El ciclo del nitrógeno

El nitrógeno es un elemento muy importante para la vida, puesto que es necesario para la formación de proteínas y, en consecuencia, de la materia viva en general. Además, es un gas que existe en la atmósfera en una proporción muy elevada (79%) El nitrógeno es cíclico por la forma en que los seres vivos lo producen y consumen.

Está presente en seres vivos como, plantas y animales. También es una parte importante para los vivos como el aire y la tierra que pisamos. Los átomos de nitrógeno no permanecen en un lugar. Se desplazan lentamente entre seres vivos o muertos, por el aire, la tierra y el agua. A este movimiento se le conoce como ciclo del nitrógeno.

El ciclo del nitrógeno tiene etapas, de las cuales sólo la asimilación no es realizada por bacterias:

Fijación. La fijación biológica del  nitrógeno consiste en la incorporación del  nitrógeno atmosférico, a las plantas, gracias  a algunos microorganismos, principalmente bacterias y cianobacterias que se encuentran presentes en el suelo y en ambientes acuáticos. Esta fijación se da por medio de la conversión de nitrógeno gaseoso (N2) en amoniaco (NH3) o nitratos (NO3-).

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