Nitrógeno ii

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Nitrógeno ii

  1. 1. FIJACIÓN DEL NITROGENOFIJACIÓN DEL NITROGENO -Se encuentra en la Naturaleza como nitrógeno molecular (N-Se encuentra en la Naturaleza como nitrógeno molecular (N22)) gaseosogaseoso -El 79 % de la atmósfera está constituida por este gas.-El 79 % de la atmósfera está constituida por este gas. -Es clave en los organismos vivos, pero sus compuestos no-Es clave en los organismos vivos, pero sus compuestos no abundan en la corteza terrestre.abundan en la corteza terrestre. -Las plantas y los animales pueden usar nitrógeno si convertido a-Las plantas y los animales pueden usar nitrógeno si convertido a una forma química disponible:una forma química disponible: •amonio (NHamonio (NH44+)+) •nitrato (NOnitrato (NO33 -- )) •nitrógeno orgánico (urea -(NHnitrógeno orgánico (urea -(NH33))22CO).CO). -Después del agua, es el-Después del agua, es el nutrimentonutrimento que más limita laque más limita la productividad de los cultivos.productividad de los cultivos.
  2. 2. La importancia del nitrógeno, se debe a: •Forma proteínas estructurales, enzimas, ácidos nucléicos, constituido por monómeros nitrogenados (aminoácidos, bases púrica y pirimídicas. •Participan en el metabolismo intermedio de las células y como precursores de otras moléculas con función estructural ( lignina) o de defensa (fitoalexinas). •Permite el crecimiento vegetativos y reproductivos de las plantas •Afectan la disponibilidad y absorción de otros elementos en la rizósfera (suelo-raíz) •Eje: La clorofila, el pigmento verde que capta la energía solar y hace posible la fijación del CO2 por las plantas,
  3. 3. Propiedades del NPropiedades del N22 •Gas incoloro, inodoro, insípido compuesto por moléculas de NGas incoloro, inodoro, insípido compuesto por moléculas de N22 •Punto de fusión es dePunto de fusión es de –– 210ºC y punto de ebullición normal es de210ºC y punto de ebullición normal es de 196ºC.196ºC. •La molécula es muy poco reactiva a causa del fuerte enlace tripleLa molécula es muy poco reactiva a causa del fuerte enlace triple entre los átomos de nitrógeno.entre los átomos de nitrógeno.
  4. 4. Ciclo del nitrógenoCiclo del nitrógeno •El movimiento del NEl movimiento del N22 entre la atmósfera, la biosfera y la geosferaentre la atmósfera, la biosfera y la geosfera en sus diferentes formas se describe en el ciclo del nitrógeno.en sus diferentes formas se describe en el ciclo del nitrógeno. Este es uno de los ciclos biogeoquímicos más importantes.Este es uno de los ciclos biogeoquímicos más importantes. •Los dos procesos biológicos por los que el NLos dos procesos biológicos por los que el N22 inorgánico esinorgánico es convertido en Nconvertido en N22 orgánico sonorgánico son la fijación de Nla fijación de N22 atmosféricoatmosférico yy lala asimilación de nitratos.asimilación de nitratos. •El mayor reservorio de NEl mayor reservorio de N22 esta en la atmósfera, pero sólo ciertosesta en la atmósfera, pero sólo ciertos procariotas son capaces son capaces de fijarlo y asimilarlo.procariotas son capaces son capaces de fijarlo y asimilarlo. •El mayor reservorio de NEl mayor reservorio de N22 en los suelos es la materia orgánicaen los suelos es la materia orgánica (MO).(MO).
  5. 5. Los principales procesos que componen el ciclo del nitrógeno queLos principales procesos que componen el ciclo del nitrógeno que pasa por la biosfera, la atmósfera y la geosfera son cinco:pasa por la biosfera, la atmósfera y la geosfera son cinco:
  6. 6. La Fijación del Nitrógeno •La fijación del nitrógeno es un proceso en el cual el NLa fijación del nitrógeno es un proceso en el cual el N22 sese convierte en amonio. N2convierte en amonio. N2 NH4+NH4+ •Es la única manera en la que los organismos puede obtenerEs la única manera en la que los organismos puede obtener nitrógeno directamente de la atmósfera.nitrógeno directamente de la atmósfera. •La fijación de nitrógeno puede ser puramente abiótica oLa fijación de nitrógeno puede ser puramente abiótica o biológica.biológica. Existen tres tipos de fijación del nitrógeno -La Fijación industrial: Se lleva a cabo por el proceso industrial de Haber-Bosch, el cual implica la formación de amonio reduciendo el N2 por el H2, a altas temperaturas (sobre los 500º C) y presiones (sobre las 350 atmósferas). Este proceso genera la mayor parte los fertilizantes industriales (más de 80 x 1012 gr. / año).
  7. 7. •Fijación atmosférica: Los relámpagos y la conversión fotoquímica del nitrógeno atmosférico en nitratos por oxidación. Este proceso implica el 13% de la fijación natural total de nitrógeno (190 x 1012 gr./año) •Fijación biológica (FBN): Este proceso de fijación de nitrógeno es llevado a cabo por organismos procarióticos. Implica el 87% del nitrógeno fijado naturalmente. El N2 es reducido a amonio e incorporado a la biosfera, a través de las plantas. Puede ser debido a una asociación simbiótica (con las raíces de las plantas) o bien a través de microorganismos procarióticos de vida libre. Este proceso de fijación de N2 es de gran importancia ecológica, pero su contribución global a la FBN es inferior al 25%.
  8. 8. FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITROGÉNOFIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITROGÉNO •Los microorganismos, particularmente las bacterias, juegan unLos microorganismos, particularmente las bacterias, juegan un importante papel en transformaciones del nitrógeno.importante papel en transformaciones del nitrógeno. •Las transformaciones de nitrógeno por microorganismos ocurrenLas transformaciones de nitrógeno por microorganismos ocurren más rápido que los procesos geológicosmás rápido que los procesos geológicos •Estos procesos microbianos, la velocidad se ve afectada porEstos procesos microbianos, la velocidad se ve afectada por factores ambientales como la:factores ambientales como la: •TemperaturaTemperatura •HumedadHumedad •Disponibilidad de recursosDisponibilidad de recursos
  9. 9. FBN por especies de vida libre 41,3 x 106 T/a FBN por asociación simbiótica 41,3 x 106 T/a00 Fijación industrial 80 x 106 T/a. Fijación atmosférica 24,7 x 106 T /a.
  10. 10. FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL N2 (FBN)FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL N2 (FBN) Las vías principales por las que el NLas vías principales por las que el N22 es transformado aes transformado a formas utilizables por las plantas superiores son:formas utilizables por las plantas superiores son: 1.1. Fijación porFijación por RhizobiumRhizobium y otros microorganismos que viveny otros microorganismos que viven simbióticamente en las raíces de las leguminosas (alfalfa,simbióticamente en las raíces de las leguminosas (alfalfa, trébol, guisantes, soya, maní, culantro) y otras plantas notrébol, guisantes, soya, maní, culantro) y otras plantas no leguminosas (Betulaceae).leguminosas (Betulaceae). 2.2. Fijación por microorganismos de vida libre en el suelo (algasFijación por microorganismos de vida libre en el suelo (algas azul-verdosas y ciertas bacterias como:azul-verdosas y ciertas bacterias como: RhodospirillumRhodospirillum fotosintéticas,fotosintéticas, ClostridiumClostridium, saprofita anaerobia y las saprofitas, saprofita anaerobia y las saprofitas aerobias:aerobias: AcetobacterAcetobacter yy BeijerinckiaBeijerinckia) y quizá por organismos) y quizá por organismos que viven en hojas de plantas tropicales.que viven en hojas de plantas tropicales.
  11. 11. 3. Fijación, por bacterias que usan compuestos nitrogenados3. Fijación, por bacterias que usan compuestos nitrogenados como fuente de energía; bacterias que oxidan el amonio y locomo fuente de energía; bacterias que oxidan el amonio y lo transforman en nitritos (transforman en nitritos (Nitrosomonas y NitrosococcusNitrosomonas y Nitrosococcus) y) y bacterias que oxidan a los nitritos transformándolos en nitratosbacterias que oxidan a los nitritos transformándolos en nitratos ((NitrobacterNitrobacter).). Las reacciones químicas producidas por estos microorganismosLas reacciones químicas producidas por estos microorganismos son las siguientes:son las siguientes: 2 NH2 NH44 ++ + 3 O+ 3 O22 --------> 2 NO--------> 2 NO22 -- + 4 H+ + 2 H+ 4 H+ + 2 H22O (O (NitrosomonasNitrosomonas)) 2 NO2 NO22 ++ + O+ O22 --------> 2 NO--------> 2 NO33 -- ((NitrobacterNitrobacter))
  12. 12. •Los seres humanos nos hemos convertido en fuentes fijas de NLos seres humanos nos hemos convertido en fuentes fijas de N22,, tan importantes como todas las fuentes naturales de nitrógenotan importantes como todas las fuentes naturales de nitrógeno combinadas: quemando combustible de fósiles, usandocombinadas: quemando combustible de fósiles, usando fertilizantes nitrogenados sintéticos y cultivando legumbres quefertilizantes nitrogenados sintéticos y cultivando legumbres que fijan nitrógeno.fijan nitrógeno. •A través de estas actividades, los humanos han duplicado laA través de estas actividades, los humanos han duplicado la cantidad de nitrógeno fijada que se dispersa en la biosfera cadacantidad de nitrógeno fijada que se dispersa en la biosfera cada año; pero con un alto costo en energía y con efectos nocivos paraaño; pero con un alto costo en energía y con efectos nocivos para el ambiente.el ambiente. •Hoy día dentro del contexto de la agricultura sostenibles, seHoy día dentro del contexto de la agricultura sostenibles, se puede evitar el uso abusivo de fertilizantes nitrogenados con elpuede evitar el uso abusivo de fertilizantes nitrogenados con el consiguiente ahorro en el consumo de energía y la disminución deconsiguiente ahorro en el consumo de energía y la disminución de la degradación del medio.la degradación del medio.

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