16.4E: El Ciclo del Nitrógeno
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El ciclo del nitrógeno es el proceso por el cual el nitrógeno se convierte de formas orgánicas a inorgánicas; muchos pasos son realizados por microbios.
Objetivos de aprendizaje
- Describir el ciclo del nitrógeno y cómo se ve afectado por la actividad humana
Puntos Clave
- El nitrógeno se convierte del nitrógeno atmosférico (N2) en formas utilizables, como NO2-, en un proceso conocido como fijación. La mayor parte del nitrógeno es fijado por bacterias, la mayoría de las cuales son simbióticas con las plantas.
- El amoníaco recientemente fijado es convertido a formas biológicamente útiles por bacterias especializadas. Esto ocurre en dos etapas: primero, las bacterias convierten el amoníaco en (nitritos) NO2-, y luego otras especies bacterianas lo convierten en NO3- (nitrato).
- Los nitriatos son una forma de nitrógeno que es utilizable por las plantas. Se asimila en tejido vegetal como proteína. El nitrógeno es pasado a través de la cadena alimentaria por animales que consumen las plantas, y luego liberado al suelo por bacterias descompositoras cuando mueren.
- Las bacterias desnitrificantes convierten NO2- nuevamente en nitrógeno atmosférico (N2), completando el ciclo.
Términos Clave
- Desnitrificación: Un proceso microbialmente facilitado de reducción de nitrato que finalmente puede producir nitrógeno molecular (N2) a través de una serie de productos intermedios de óxido de nitrógeno gaseoso.
- nitrificación: La oxidación biológica del amoníaco con oxígeno en nitrito seguido de la oxidación de estos nitritos en nitratos.
- amonificación: La formación de amoníaco o sus compuestos a partir de compuestos nitrogenados, especialmente como resultado de la descomposición bacteriana.
El ciclo del nitrógeno describe la conversión de nitrógeno entre diferentes formas químicas. La mayor parte de la atmósfera terrestre (alrededor del 78%) está compuesta por nitrógeno atmosférico, pero no está en una forma que sea utilizable para los seres vivos. Las interacciones complejas de especies permiten a los organismos convertir el nitrógeno en formas utilizables e intercambiarlo entre ellos. El nitrógeno es esencial para la formación de aminoácidos y nucleótidos. Es esencial para todos los seres vivos.
Fijación: Para que los organismos utilicen nitrógeno atmosférico (N 2), se debe “fijar” o convertir en amoníaco (NH 3). Esto puede suceder ocasionalmente a través de un rayo, pero la mayor parte de la fijación de nitrógeno la realizan bacterias de vida libre o simbióticas. Estas bacterias tienen la enzima nitrogenasa que combina nitrógeno gaseoso con hidrógeno para producir amoníaco. Luego es convertido adicionalmente por las bacterias para hacer sus propios compuestos orgánicos. Algunas bacterias fijadoras de nitrógeno viven en los nódulos radiculares de las leguminosas donde producen amoníaco a cambio de azúcares. Hoy en día, alrededor del 30% del nitrógeno fijo total se fabrica en plantas químicas para fertilizantes.
Nitrificatón: La nitrificación es la conversión de amoníaco (NH 3) a nitrato (NO 3 —). Por lo general, lo realizan bacterias vivas en el suelo, como el nitrobacter. Esto es importante porque las plantas pueden asimilar nitrato en sus tejidos, y dependen de las bacterias para convertirlo de amoníaco a una forma utilizable. La nitrificación se realiza principalmente por el género de bacterias, Nitrobacter.
Amonificación/Mineralización: En la amonificación, bacterias u hongos convierten el nitrógeno orgánico de organismos muertos de nuevo en amonio (NH 4 +). La nitrificación también puede funcionar en amonio. Se puede reciclar de nuevo a una forma utilizable en la planta a través de la nitrificación o regresar a la atmósfera a través de la desnitrificación.
Desnitrificación: El nitrógeno en su forma de nitrato (NO 3 —) es convertido de nuevo en gas nitrógeno atmosférico (N 2) por especies bacterianas como Pseudomonas y Clostridium, generalmente en condiciones anaeróbicas. Estas bacterias utilizan nitrato como aceptor de electrones en lugar de oxígeno durante la respiración.