Ciclo del nitrógeno

Quiní CamilaMicrobiología

Universidad Nacional de Rio Negro

Ciclo del nitrógeno

INTRODUCCION*Un 78% de la atmósfera está formado por nitrógeno.

* El nitrógeno es un Macronutriente.

*Las plantas no pueden asimilar por si mismas el nitrógeno atmosférico.

*Las bacterias y cianobacterias a través de procesos biológicos hacen que el nitrógeno atmosférico sea asimilable para las plantas.

*Los rhizobium realizan esta actividad (procesos biológicos)en nódulos radicales a través

de una relación simbiótica con la planta.

*Hay bacterias desnitrificantes que toman parte del nitrato presente en el suelo, lo transforman en nitrógeno gaseoso y lo liberan a la atmósfera (de manera que se logra un equilibrio en el ciclo del nitrógeno)

Ciclo del nitrógeno

Fijación biológica del nitrógeno *No simbiótica: realizada por organismos

aerobios o anaerobios, bacterias fotosintéticas, algas y cianobacterias (no se conocen muchos datos)

*Simbiótica: ingreso del nitrógeno al suelo, realizado por Rhizobium (importante en la producción agrícola, se puede llegar a fijar hasta 300kg/Ha año de nitrógeno).

Ciclo del nitrógenoFisiología (etapas)

*Fijación: es catalizada por el complejo enzimático nitogenasa(compuesto por dos proteínas solubles: dinitrogenasa reductora y la dinitrogenasa) que actúan conjuntamente reduciendo el nitrógeno atmosférico.

N2 + 6e + 6H+ + 12 ATP + Mg2+ 2NH3 + 12ADP + 12Pi + Mg2+

*Amonificación: Trasformación de nitrógeno orgánico a amonio. Esto es realizado por bacterias nitrificantes, hongos, actinomicetos y ciertas algas.

*Nitrificación: proceso donde el amonio (NH₄+)es transformado en nitrato(NO₃-).

*Asimilación: vegetales toman el nitrato y lo utilizan para fabricar proteínas.

*Desnitrificacion: parte del nitrato presente en el suelo se pierde , es tomado por bacterias desnitrificantes que lo transforman en nitrógeno gaseoso y lo liberan a la atmosfera.

Ciclo del nitrógeno

Colonia de RhizobiumColonias húmedas, adherentes, mucho contenido extracelular

mucilaginoso.

Ciclo del NitrógenoRhizobium *De vida libre (rizófora) o

simbiontes (establecen relación con la raíz de la planta)

*Bacilos móviles (gram negativos ,cuenta con flagelos)

*Aerobias y anaerobias facultativas.

*Temperatura óptima 25º C * Se alimenta de restos de

organismos muertos.

Ciclo del nitrógeno

* Vida libre ( bacilos)Podemos encontrar bacterias anaerobias estrictas, como Clostridium, y facultativas, como Klebsiela, pero también aerobias como Azotobacter, Beijerinckia yAzospirilum.

*En simbiosis:( pérdida de pared celular)Bacteroides. Pertenecen al subgrupo de las proteobacterias en el que se incluyen los géneros Allorhizobium, Azorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium y Sinorhizobium(recientemente incluído en Ensifer)

Ciclo del nitrógeno

Rhizobios

Ciclo del nitrógenoAsociación Rhizobium-leguminosas*Las plantas es la que empieza el juego de la “asociacion”, ya que la ésta teniendo los

nutrientes suficientes( ATP disponible para usar)deja entrar al rhizobio, de forma contraria, si la planta tiene algún tipo de estrés( hídrico, térmico, enfermedad, etc) no permite la entrada del rhizobio.

*Rhizobio entra a las raíces de dos formas:-Forma intracelular: entrada a través de pelos radicales. -Forma intercelular: entrada a través de espacios intercelulares.

*Se forman los nódulos (donde el nitrógeno gaseoso es reducido a amonio) a través de ciertas etapas: Multiplicación rizosférica, Adhesión, Encorvamiento y deformación de pelos, y penetración de la bacteria

*A través de la simbiosis la planta puede obtener nutrientes nitrogenados.

*La simbiosis se da con plantas: Leguminosas (alfalfa, soja, arveja, etc) y también con algunas familias de Espermatofitas( Betulácea, Rosácea, Casuarinácea, etc). Esto tiene importancia agronómica.

*Hay que tener en cuenta que la cepa de los rhizobium no sea infectiva ( no se conviertan en parásitos) ,sino que sea cepa efectiva( aporten el nitrógeno a la planta)

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Infeccion intracelular Simbiosis Rizobios-Planta:La nitrogenasa es una enzima que funciona en condiciones de anaerobiosis . La planta y los rhizobios son aerobios

Leghemoglobina, (responsable del color rojo de los nódulos) se acumula entre bacteroides y membrana periobacteroide

Por su afinidad por el O2, la leghemoglobina fija al O2 en el microambiente donde se encuentra el complejo nitrogenasa, disminuyendo la capacidad ozidativa de ese microambiente lo suficiente como para permitir la acción de la nitrogenasa.

Ciclo del nitrógenoFactores que afectan la simbiosis*Fisico-quimicos: -pH: la bacteria es muy sensible a la acidez.-Temperatura y humedad: hay cepas tolerantes a altas temperaturas y a la

desecación( esto es muy importante en leguminosas forrajeras de regiones áridas y semiáridas).

-Salinidad: la tolerancia a las sales varia mucho.-Fertilidad: las leguminosas noduladas presentan mayores requerimientos de

nutrientes.-Polución: uso indiscriminado de de herbicidas, fungicidas, etc es perjudicial

para el rhizobio.

*Biológicos ( puede debese a competencia por los nutrientes):-Fagos líticos ( parásitos intracelulares)-Rhizobiocinas( lucha con rhizobios nativos del suelo)-Patógenos ( pueden afectar el crecimiento de las plantas, ejemplo insectos)

Ciclo del nitrógeno ConclusiónEl nitrógeno es un nutriente que experimenta

diversas transformaciones. Existen dos formas de fijación: la industrial y la biológica. Pero sin dudas la más económica y la que produce los mejores beneficios en cuanto a rendimiento es la biológica, la cual esta a cargo de los microorganismos del suelo.

Mientras seamos capaces de comprender su naturaleza y su balance en la biosfera, seremos mas capaces de obtener resultados productivos positivos.