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CICLOS BIOGEOQUMICOSDEL NITRGENOGrupo : N 3Bazalar castro milagrosMoreno EspinosaJosSe denomina ciclo biogeoqumico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrgeno, oxgeno, hidrgeno, calcio, sodio, azufre, fsforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente mediante una serie de procesos de produccin y descomposicin. En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotaran y la vida desaparecera.

GRUPO 33 Un elemento qumico o molcula necesaria para la vida de un organismo, se llama nutriente o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 30 a 40 elementos qumicos, donde el nmero y tipos de estos elementos vara en cada especie. Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:

GRUPO 34MACRONUTRIENTES: Carbono, oxgeno, hidrgeno, nitrgeno, fsforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y ms de 95% de la masa de todos los organismos.

MICRONUTRIENTES: Son los 30 ms elementos requeridos en cantidades pequeas: Hierro, cobre, zinc, cloro, yodo.

GRUPO 35 El ciclo del nitrgeno es cada uno de los procesos biolgicos y abiticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoqumicos importantes en que se basa el equilibrio dinmico de composicin de la biosfera.

GRUPO 36CICLO DEL NITROGENO

GRUPO 37Nitrgeno

De smbolo N, es un elemento gaseoso que compone la mayor parte de la atmsfera terrestre. Su nmero atmico es 7 y pertenece al grupo 15 (o VA) de la tabla peridica. Propiedades: El nitrgeno es un gas no txico, incoloro, inodoro e inspido. Puede condensarse en forma de un lquido incoloro que, a su vez, puede comprimirse como un slido cristalino e incoloro. Su masa atmica es 14,007. Se obtiene de la atmsfera haciendo pasar aire por cobre o hierro calientes; el oxgeno se separa del aire dejando el nitrgeno mezclado con gases inertes. El nitrgeno puro se obtiene por destilacin fraccionada del aire lquido. Al tener el nitrgeno lquido un punto de ebullicin ms bajo que el oxgeno lquido, el nitrgeno se destila antes, lo que permite separarlos.EfectosLos seres vivos cuentan con una gran proporcin de nitrgeno en su composicin qumica. El nitrgeno oxidado que reciben como nitrato (NO3) a grupos amino, reducidos (asimilacin). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejndolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llama amonificacin; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificacin.

GRUPO 39As parece que se cierra el ciclo biolgico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fcilmente por la escorrenta y la infiltracin, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrgeno atmosfrico habra terminado, tras su conversin, disuelto en el mar. GRUPO 310Los ocanos seran ricos en nitrgeno, pero los continentes estaran prcticamente desprovistos de l, convertidos en desiertos biolgicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simtricos, en los que est implicado el nitrgeno atmosfrico (N2).

Se trata de la fijacin de nitrgeno, que origina compuestos solubles a partir del N2, y la desnitrificacin, una forma de respiracin anaerobia que devuelve N2 a la atmsfera. De esta manera se mantiene un importante depsito de nitrgeno en el aire (donde representa un 78% en volumen).

GRUPO 311Fijacin y asimilacin de nitrgenoEl primer paso en el ciclo es la fijacin (reduccin) del nitrgeno atmosfrico(N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composicin del suelo o de los seres vivos, como el ion amonio (NH4+) o los iones nitrito (NO2) o nitrato (NO3) (aunque el amonio puede ser usado por la mayora de los organismos vivos, las bacterias del suelo derivan la energa de la oxidacin de dicho compuesto a nitrito y ltimamente a nitrato); y tambin su conversin a sustancias atmosfricas qumicamente activas, como el dixido de nitrgeno (NO2), que reaccionan fcilmente para originar alguna de las anteriores.

GRUPO 312Fijacin 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.

Fijacin biolgica del nitrgeno. Es un fenmeno fundamental que depende de la habilidad metablica de unos pocos organismos, llamados diaztrofos en relacin a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrgeno orgnico:N2 + 8H+ + 8e + 16 ATP 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

GRUPO 313La fijacin biolgica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:

Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, de gneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador Rhodospirillum, una bacteria purprea.

Bacterias simbiticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmente endo simbitica en ndulos, principalmente localizados en las races. Hay multitud de especies encuadradas en el gnero Rhizobium, que guardan una relacin muy especfica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones.

GRUPO 314Amonificacin

La amonificacin es la conversin a ion amonio del nitrgeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos amino (-NH2) o imino (-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. GRUPO 315Cianobacterias de vida libre o simbitica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los principales fijadores en el mar.

La fijacin biolgica depende del complejo enzimtico de la nitrogenasa.

GRUPO 316Los terrestres producen urea, (NH2)2CO, que es muy soluble y se concentra fcilmente en la orina; o compuestos nitrogenados insolubles como la guanina y el cido rico, que son purinas, y sta es la forma comn en aves o en insectos y, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua. El nitrgeno biolgico que no llega ya como amonio al sustrato, la mayor parte en ecosistemas continentales, es convertido a esa forma por la accin de microorganismos descomponedores.

GRUPO 317CICLO: Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en ndulos de las races de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.Donde existe un exceso de materia orgnica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificacin, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrgeno del ecosistema a la atmsfera.

GRUPO 318GRUPO 319

NitrificacinLa 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 los hetertrofos la consiguen oxidando alimentos orgnicos a travs de la respiracin celular. El C lo consiguen del CO2 atmosfrico, as que son organismos auttrofos. GRUPO 320El proceso fue descubierto por Sergi Vinogradski y 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 gneros Nitrosomonas y Nitrosococcus.Nitratacin. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3). Lo realizan bacterias del gnero Nitrobacter.

GRUPO 321La 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.

DesnitrificacinLa desnitrificacin es la reduccin del 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.

GRUPO 322El proceso sigue unos pasos en los que el tomo de nitrgeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes formas:nitrato nitrito xido ntrico xido nitroso nitrgeno molecular

Expresado como reaccin redox:2NO3- + 10e- + 12H+ N2 + 6H2O

GRUPO 323 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 N2 atmosfrico.

GRUPO 324La desnitrificacin es empleada, en los procesos tcnicos de depuracin controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofizacin y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a nitrito por la flora intestinal, y ste es cancergeno.

GRUPO 325Reduccin desasimilatoriaEs la respiracin anaerobia del nitrato y nitrito a la forma gaseosa N2O y a la forma ion amonio. Se produce en estercoleros y turberas donde residen bacterias del gnero Citrobacter sp. Este gnero es tpico de las coliformes enterofecales, por lo que tambin forma parte de la flora intestinal de mamferos, ya que procesan parte de la lactosa que ingieren. GRUPO 326En principio se estudi esta bacteria en las turberas debido a que son productoras de NO2, un gas de efecto invernadero, en la actualidad se realizan estudios de las bateras enzimticas relaci