Nitrogeno

Guadalajara Jalisco 17 de abril de 2012.

1. Ciclo del Nitrógeno

1.1 Mineralización del Nitrógeno Orgánico.

La mineralización de los materiales orgánicos que contienen nitrógeno implica la descomposición de estos compuestos para liberar NH₄+ La mineralización no puede ser eliminada de la tierra fértil. Por lo general el nivel de producción de amonio se sitúa entre 1 y 20 ppm de nitrógeno al día.

Una reacción importante en el metabolismo de los aminoácidos es catalizada por la enzima glutamato dehidrogenasa, que puede servir como modelo general para determinar cómo funciona la descomposición de los aminoácidos.

Los ácidos nucleicos son los segundos en importancia después de las proteínas como sustratos de nitrógeno. Las nucleasas son las enzimas que catalizan la descomposición del polímero ácido nucleíco. El producto de descomposición de los nucleótidos es la urea. Por otra parte la urea es mineralizada por la enzima llamada ureasa, que suele encontrarse en las bacterias del suelo.

1.2 Los destinos del amonio

• Puede ser absorbido por las plantas.

• Puede inmovilizarse en las capas intermedias de la arcilla.

• Puede formar complejos de quinona-NH₂ esta es importante para la formación de materia orgánica y humus.

• Puede volatilizarse como amoniaco.

• El amonio puede ser utilizado como fuente de energía por las bacterias autotróficas.

En vista de que el amonio puede tener varios destinos diferentes que no observamos, cuando hablamos de la mineralización del nitrógeno, en realidad lo que queremos decir es mineralización neta. La diferencia entre el nitrógeno orgánico mineralizado y el nitrógeno inorgánico real recuperado. La mineralización bruta representa la cantidad total de nitrógeno orgánico mineralizado.

Si a las distintas formas de sustrato que contienen nitrógeno se les ordena de acuerdo con la facilidad con que se mineralizan, tal vez encontrará una serie como la que aparece a continuación

Urea> aminoácidos> proteínas> ácidos nucleicos> aminoazúcares> nitrógeno humidificado.

1.3 Nitrificación

Es la oxidación microbiana del NH₄+ y el nitrógeno orgánico en NO₂- y NO₃-. Se reconocen dos clases de nitrificación: la autotrófica y la heterotrófica. Ambos son procesos distintos.

La nitrificación quimioautotrofica es exclusivamente bacteriana y es llevada a cabo por un grupo selecto de bacterias litotroficas. Una característica de esta nitrificación es que resulta inhibida por bajas concentraciones de acetileno (C₂H₂). la nitrificación heterotrófica la llevan a cabo diversas bacterias y hongos heterótroficos.

1.4 Bacterias nitrificantes quimioautotroficas.

Estas bacterias nitrificantes son quimioautótrofos Gram-negativos que pertenecen a la familia Nitrobacteriaceae. Su existencia se debe a la oxidación de NH₄ o el NO₂- para obtener NO₂- y NO₃- respectivamente

Se reconocen dos grupos nitrificantes:

Oxidantes de amonio (NH₄ + NO₂ )

Nitrosomonas, Nitrosolobus, Nitrosospira, Nitrosovibrio, Nitrosococcus.

Oxidantes de Nitrito (NO₂- NO₃- )

Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospina.

Las poblacioens de los suelos ácidos son mucho más reducidas que las poblaciones de los suelos neutros o alcalinos. No obstante, se suelen encontrar bacterias nitrificantes en suelos más ácidos que lo que los cultivos puros son capaces de tolerar.

1.5 Control ambiental.

La oxidación del NO₂- en el suelo se realiza rápidamente y no resulta habitual que el NO₂- se acumule en el suelo.

El nitrato se forma en los suelos, en los ambientes marinos, en las pilas de estiércol y en el tratamiento de aguas fecales.

El oxigeno es importante en la nitrificación, ya que las bacterias nitrificantes quimioautotroficas son aerobios obligados.

Por debajo de 5⁰C y por encima de 40⁰C el nivel de nitrificación es muy bajo.

Otro de los factores ambientales es el pH. La nitrificación es más rápida en suelos que van de neutros a alcalinos y las bacterias nitrificantes son raras o inexistentes en ambientes ácidos. Los niveles de nitrificación disminuyen por debajo de pH 6.

En la mayor parte de los suelos (aquellos con mucha agua), el grado de nitrificación puede descender debido, en gran parte a que no se dispone de suficiente NH₄+ u O₂.

1.6 Nitrificación Heterotrófica.

Es la formación de NO₂- y NO₃- a partir de NH₄+, NO₂- y nitrógeno orgánico por parte de los organismos heterótrofos. Es mucho mas lenta que la quimioautotrófica.

Algunos ejemplos de bacterias heterótrofas nitrificantes son: Artrobacter, Aerobacter, Mycobacterium, Streptomyces y Pseudomonas. Aspergillus y Penicillium. Son hongos vinculados a la nitrificación heterotrófica.

1.7 Asimilación del NH₄+

La primera ruta de la asimilación del amonio se realiza directamente en el glutamato por parte de la enzima glutamato deshidrogenasa esta trabaja en concentraciones elevadas de amonio (> 1mM en solución).

En concentraciones mas bajas de amonio se usa otra ruta llamada glutamina sintetasa GOGAT se trata de un proceso de dos pasos en el cual la asimilación principal del amonio tiene lugar en una reacción catalizada por GS. El segundo paso del proceso forma glatamato a partir de la transaminación de acetoglutarato por la glutamina

Una vez que el nitrógeno es incorparado como glutamato es trasnferido a travez de las reacciones de transaminacion hacia los cetoacidos para formar aminoácidos.

1.8 Asimilación

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