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Scriptus Naturae
(http://scriptusnaturae.8m.com). Pérez,
S. & Torralba, A.; 1997.-La fijación del Nitrógeno
por los seres vivos.
Seminario Fisiología
Vegetal, 21.01. Facultad Biología Oviedo. 21 pp.
Introducción La nitrogenasa y los microorganismos que la poseen Métodos de medición Fijación del nitrógeno por microorganismos libres Genética y evolución Simbiosis de microorganismos fijadores con plantas no leguminosas Simbiosis de Rhizobium con leguminosas Fijación asociativa del nitrógeno Conclusiones finales y perspectivas de futuro Bibliografía
El nitrógeno es el elemento del sistema
periódico cuyo número atómico es 7. Se encuentra
en la Naturaleza fundamentalmente como nitrógeno molecular
(N2) gaseoso y es abundante hasta el punto de que el 79 % de la
atmósfera está constituida por este gas.
Sin embargo, pese a su gran abundancia, de
poco les sirve a las plantas y animales mientras permanezca en
la atmósfera, ya que son incapaces de fijarlo y aprovecharlo.
Por fortuna, existen microorganismos que si que son capaces de
fijar ese nitrógeno atmosférico y transformarlo
en compuestos fácilmente asimilables.
El proceso de fijación que realizan
consiste en combinar el nitrógeno atmosférico con
hidrógeno para formar amoniaco. Rhizobium leguminosarum
es una bacteria simbiótica que se encuentra en unos
nódulos que hay en las raíces de las leguminosas;
parte del nitrógeno que fija lo cede a las plantas en forma
de un componente soluble en el citoplasma celular.
En el caso de bacterias del suelo, como Clostridium
y Azotobacter, el amoniaco queda fijado en él.
La acción de los descomponedores sobre los cadáveres
y los productos de desecho del metabolismo también enriquecen
el suelo en amoniaco mediante un proceso que se denomina amonificación.
Y con esto entramos en el denominado ciclo
del nitrógeno (fig. 1).
Casi todo el amoniaco que llega al suelo es
pasado a ion nitrato por la acción de otras bacterias.
Este proceso (llamado nitrificación) se realiza
en dos partes: primero unas bacterias del género Nitrosomonas
transforman el amoniaco en ion nitrito (NH3 à
NO2-) por nitrosación, y luego las del género
Nitrobacter transforman el nitrito en nitrato por nitratación
(NO2- à NO3-). El nitrato
constituye la fuente principal de nitrógeno disponible
en el suelo para las plantas superiores. Naturalmente, el hombre
también ha ideado un sistema para fijar nitrógeno
industrialmente (proceso de Haber-Bosch) con el que abona sus
campos de cultivo. Existe otro proceso llamado desnitrificación,
que como ya habréis adivinado transforma el nitrato en
nitrito y este en nitrógeno molecular, que vuelve a la
atmósfera cerrándose así el ciclo. Este proceso
lo realizan las bacterias desnitrificantes, como las del género
Pseudomonas.
De la cantidad total de nitrógeno molecular
fijada cada año (unos 200 millones de Tm), el 69’5
% corresponde a la fijación biológica y un 15 %
es fijado por el hombre para convertirlo en abonos. Para fijar
los 40 millones de Tm de fertilizantes que cada año son
arrojados a los campos se requiere un empleo masivo de combustibles
fósiles (el equivalente a unos 300 millones de barriles
de petróleo). El encarecimiento de estos combustibles,
así como la contaminación medioambiental que produce
la aplicación masiva de los fertilizantes nitrogenados,
han dirigido la investigación agronómica a la mejora
del proceso de fijación biológica del nitrógeno
atmosférico.
En el presente seminario intentaremos explicar
como se ha logrado medir la fijación del nitrógeno
realizada por los microorganismos, solos o en simbiosis con plantas
superiores; cuales de los microorganismos y bajo que condiciones
lo hacen, además de los tipos de simbiosis y de asociaciones
hasta ahora descubiertas que presentan la capacidad de fijar nitrógeno.
Para terminar, hablaremos de las perspectivas de futuro que presenta
la investigación en este campo.
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