Universidad Nacional de IngenieraFacultad de Ingeniera Qumica (FIQ)

Fundamentos de los Procesos Biolgicos.Ciclo del Nitrgeno

Elaborado por: Elizabeth urinda Tercero. Halima Jimnez Polanco. Jos Eliu Martnez. Mercedes Elizabeth Bojorge. Jhonny Zeledn Granados.

Profesor:Ing. Sergio Salazar.Grupo: 4T2QFecha:30/09/2013

Introduccin

El Nitrgeno es el sptimo elemento de la tabla peridica se encuentra en la naturaleza en forma gaseosa, constituye aproximadamente el 78% del aire atmosfrico, por lo tanto la atmsfera es un reservorio de este compuesto. A pesar de su abundancia, pocos son los organismos capaces de absorberlo directamente para utilizarlo en sus procesos vitales. Por ejemplo las plantas para sintetizar protenas necesitan el nitrgeno en su forma fijada, es decir incorporado en compuestos.Los seres vivos requieren tomos de nitrgeno para la sntesis de molculas orgnicas esenciales como las protenas, los cidos nucleicos, el ADN, por lo tanto es otro elemento indispensable para el desarrollo de los seres vivos.El nitrgeno es obtenido industrialmente por destilacin del aire atmosfrico y se usa para producir cido ntrico y amoniaco el cual es utilizado en fertilizantes.

Ciclo del NitrgenoLos procesos biolgicos y abiticos en los que se transfiere suministros de Nitrgeno son llamados el ciclo del Nitrgeno, estos procesos se pueden dividir en cuatro pasos:1. Fijacin del Nitrgeno: consiste en fijar el Nitrgeno atmosfrico (N2) a diferentes formas que se incorporan a la composicin del suelo o de los seres vivos, como elionamonio(NH4+) o los iones nitrito (NO2) o nitrato (NO3) (aunque el amonio puede usarse por la mayora de los seres vivos, las bacteriasdel suelo derivan la energa de laoxidacinde dicho compuesto a nitrito y ltimamente a nitrato).

1.1 Fijacin abitica: La fijacin natural puede ocurrir por procesos qumicos espontneos, como la oxidacin que se produce por la accin de los rayos, que forma xidos de nitrgeno a partir del nitrgeno atmosfrico.1.2 Fijacin biolgica de nitrgeno: Es un fenmeno fundamental que depende de la habilidad metablica de unos pocos organismos, llamados diaztrofosen relacin a esta habilidad, para tomar N2yreducirloa nitrgeno orgnico:

N2+ 8H++ 8e+ 16 ATP 2NH3+ H2+ 16ADP + 16Pi

La fijacin biolgica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos: Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, degneros comoAzotobacter,Klebsiella o el fotosintetizadorRhodospirillum, una bacteria purprea.

Bacteriassimbiticasde algunasplantas, en las que viven de manera generalmente endosimbitica en ndulos, principalmente localizados en las races. Hay multitud de especies encuadradas en el gneroRhizobium, que guardan una relacin muy especfica con el hospedador.

Cianobacteriasde vida libre o simbitica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en elplanctonmarino y son los principales fijadores en el mar. Adems hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteriaAnabaenaen cavidades subestomticas dehelechosacuticos del gneroAzolla, o el de algunas especies deNostocque crecen dentro deantocerosy otras plantas.La fijacin biolgica depende del complejo enzimtico de lanitrogenasa.

2. Amonificacin: es la conversin a ion amonio del nitrgeno, que en la materia viva aparece principalmente como gruposamino(-NH2) oimino(-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrgeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos. Los acuticos producen directamente amonaco (NH3), que en disolucin se convierte en ion amonio. Los terrestres producenurea, (NH2)2CO, que es muy soluble y se concentra fcilmente en la orina; o compuestos nitrogenados insolubles como laguaninay elcido rico, que sonpurinas, y sta es la forma comn enaveso eninsectosy, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua.

3. Nitrificacin: es la oxidacin biolgica del amonio al nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxgeno molecular (O2)como receptor de electrones, es decir,como oxidante. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energa, al modo en que loshetertrofosla consiguen oxidando alimentos orgnicos a travs de larespiracin celular. El C lo consiguen del CO2atmosfrico, as que son organismosauttrofos. El proceso fue descubierto porSergui Vinogradskiy en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes: Nitritacin: Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2). Lo realizan bacterias de, entre otros, los gnerosNitrosomonasyNitrosococcus.

Nitratacin: Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3). Lo realizan bacterias del gneroNitrobacter.

La combinacin de amonificacin y nitrificacin devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrgeno que ellas tomaron del suelo y pusieron en circulacin por la cadena trfica.

4. Desnitrificacin: es lareduccindel ion nitrato (NO3), presente en el suelo o el agua, a nitrgeno molecular o diatmico (N2) la sustancia ms abundante en la composicin del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrgeno este proceso es el opuesto a la fijacin del nitrgeno.

Lo realizan ciertas bacterias hetertrofas, comoPseudomonas fluorescens, para obtener energa. El proceso es parte de un metabolismo degradativo de la clase llamadarespiracin anaerobia, en la que distintas sustancias, en este caso el nitrato, toman el papel deoxidante (aceptor de electrones)que en la respiracin celular normal o aerobia corresponde aloxgeno(O2). El proceso se produce en condiciones anaerobiaspor bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxgeno si est disponible y muy malo.

Como se ha dicho ms arriba, la desnitrificacin es fundamental para que el nitrgeno vuelva a la atmsfera, la nica manera de que no termine disuelto ntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin l la fijacin de nitrgeno, abitica y bitica, habra terminado por provocar la deplecin (eliminacin) del N2atmosfrico. Figura #1: Ciclo del Nitrgeno.

Referencias:

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_del_nitrogeno http://www.educaplus.org/ http://es.thefreedictionary.com http://www.lenntech.es