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Ejemplos de Ciclo biogeoquímico del nitrógeno

La atmósfera es el principal reservorio de nitrógeno, donde constituye hasta un 78 % de los gases. Sin embargo, como la mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico para elaborar aminoácidos y otros compuestos nitrogenados, dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo. Por lo tanto, a pesar de la gran cantidad de nitrógeno en la atmósfera, la escasez de nitrógeno en el suelo constituye un factor limitante para el crecimiento de los vegetales.
El proceso a través del cual circula nitrógeno a través del mundo orgánico y el mundo físico se denomina ciclo del nitrógeno.

Este ciclo consta de las siguientes etapas:

Fijación del nitrógeno: consiste e la conversión del nitrógeno gaseoso (N2) en amoníaco (NH3), forma utilizable para los organismos. En esta etapa intervienen bacterias (que actúan en ausencia de oxígeno), presentes en el suelo y en ambientes acuáticos, que emplean la enzima nitrogenasa para romper el nitrógeno molecular y combinarlo con hidrógeno.

Ejemplos de bacterias fijadoras de nitrógeno:

- Las bacterias del género Rhizobium, viven en nódulos de las raíces de leguminosas y de algunas plantas leñosas.
- Las cianobacterias, realizan la mayor parte de la fijación del nitrógeno. Algunos helechos acuáticos tiene cavidades donde viven las cianobacterias.

Nitrificación: proceso de oxidación del amoníaco o ion amonio, realizado por dos tipos de bacterias: Nitrosomonas y Nitrobacter (comunes del suelo). Este proceso genera energía que es liberada y utilizada por estas bacterias como fuente de energía primaria.
Este proceso ocurre en dos etapas:

Un grupo de bacterias, las Nitrosomonas y Nitrococcus, oxidan el amoníaco a nitrito (NO2-):
2 NH3 + 3 O2 g 2 NO2 - + 2 H+ + 2 H2O

Otro grupo de bacterias, Nitrobacter, transforman el nitrito en nitrato, por este motivo no se encuentra nitrito en el suelo, que además es tóxico para las plantas.
2 NO2 - + O2 g 2 NO3 -

Asimilación: las raíces de las plantas absorben el amoníaco (NH3) o el nitrato (NO3 -), e incorporan el nitrógeno en proteínas, ácidos nucleicos y clorofila. Cuando los animales se alimentan de vegetales consumen compuestos nitrogenados vegetales y los transforman en compuestos nitrogenados animales.

Amonificación: consiste en la conversión de compuestos nitrogenados orgánicos en amoníaco, se inicia cuando los organismos producen desechos como urea (orina) y ácido úrico (excreta de las aves), sustancias que son degradadas para liberar como amoníaco el nitrógeno en el ambiente abiótico. El amoníaco queda disponible para los procesos de nitrificación y asimilación. El nitrógeno presente en el suelo es el resultado de la descomposición de materiales orgánicos y se encuentra en forma de compuestos orgánicos complejos, como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos y nucleótidos, que son degradados a compuestos simples por microorganismos - bacterias y hongos - que se encuentran en el suelo. Estos microorganismos usan las proteínas y los aminoácidos para producir sus propias proteínas y liberan el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco (NH3) o ion amonio (NH4+).

Desnitrificación: es el proceso que realizan algunas bacterias ante la ausencia de oxígeno, degradan nitratos (NO3 -) liberando nitrógeno (N2) a la atmósfera a fin de utilizar el oxígeno para su propia respiración. Ocurre en suelos mal drenados. A pesar de las pérdidas de nitrógeno, el ciclo se mantiene gracias a la actividad de las bacterias fijadoras de nitrógeno, capaces de incorporar el nitrógeno gaseoso del aire a compuestos orgánicos nitrogenados.




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