Fijación Biológica Del Nitrógeno
Feer0911 de Mayo de 2014
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INTRODUCCION
La forma más abundante del nitrógeno se halla en el aire, y aunque estemos rodeados por una atmosfera que contiene casi el 80% de nitrógeno, nutriente que, junto con el agua, es factor limitante para el crecimiento de las plantas, la mayoría de los seres vivos son incapaces de aprovecharlo en la forma en que se encuentra (N2). Sólo unas pocas especies pueden convertir el nitrógeno atmosférico en formas utilizables por organismos vivos; es por ello que los procesos metabólicos de distintos organismos actúan de una forma independiente para recuperar y reutilizar el nitrógeno disponible biológicamente en un amplio ciclo del nitrógeno. En el presente trabajo se analizará el primer paso que es llevado a cabo en dicho ciclo, denominado fijación biológica del nitrógeno, así como los miembros que participan en su realización y los tipos existentes de éste proceso.
FIJACION BIOLOGICA DEL NITROGENO.
La fijación de nitrógeno puede ser puramente abiótica o biológica.
En la fijación de nitrógeno abiótica se forman óxidos como consecuencia de la combustión de compuestos orgánicos, descargas eléctricas, etc., que son arrastrados al suelo por la lluvia, o amonio por el proceso industrial Haber Bosch.
La fijación biológica del nitrógeno consiste en la reducción del nitrógeno atmosférico (N2) a amoniaco (NH3 o NH4+). Este proceso es llevado acabo por microorganismos procariotas como las bacterias, algas cianofíceas y actinomicetos. Entre los más de 60 géneros conocidos se encuentran formas aerobias facultativas, anaerobias, autótrofas y heterótrofas, con hábitats muy dispares y con requerimientos ambientales de temperatura, humedad, pH, etc. muy heterogéneos. Los organismos responsables de la fijación de nitrógeno se llaman diazótrofos los cuales contienen la enzima nitrogenasa.
El primer producto importante de la fijación de nitrógeno es el amoniaco, que puede ser utilizado por otros organismos, ya sea directamente o tras su conversión a otros compuestos solubles, tales como nitritos, nitratos o aminoácidos. La reducción del nitrógeno a amoniaco es una reacción exergónica:
N2 + 3H2 2NH3 ΔG°’ = -33.5 kJ/mol
Sin embargo, el triple enlace N≡N es muy estable, con una energía de enlace de 942 kJ/mol. La fijación del nitrógeno precisa por lo tanto una energía de activación extremadamente alta y el nitrógeno atmosférico es casi inerte en condiciones normales. La elevada barrera de activación se supera, al menos en parte, por la unión e hidrolisis de ATP. La reacción completa puede escribirse:
N2 + 10H+ + 8e- +16ATP 2 NH4+ + 16ADP +16Pi +H2
La fijación biológica del nitrógeno se consigue a través de un complejo de proteínas muy conservado, denominado complejo de la nitrogenasa (figura i). Los dos componentes claves de este complejo son la dinitrogenasa reductasa y la dinitrogenasa.
La dinitrogenasa reductasa es la más pequeña de los dos componentes y esta formada por dos subunidades idénticas, contiene un centro de tipo Fe4 –S4 que participan en las reacciones redox implicadas. Es muy sensible a O2 y se inactiva de manera irreversible en su presencia, con una vida media de 30ª 45 segundos.
La dinitrogenasa tiene cuatro subunidades, cada subunidad tiene dos centros Mo-Fe-S y un número variable de centros Fe-S, esta proteína también se inactiva por oxigeno con una vida media de 10 segundos.
MIEMBROS QUE PARTICIPAN EN LA FIJACION BIOLOGICA DEL NITROGENO.
De forma general los miembros que participan en la fijación biológica del nitrógeno por simbiosis son la planta y los microorganismos (en este caso los microsimbiontes) tomaremos como ejemplo la asociación
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