Diferencia entre revisiones de «Ciclo del nitrógeno»

Los seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO₃^–) a grupos amino, reducidos ('''asimilación'''). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonimoamonio (NH₄⁺), proceso que se llama '''amonificación'''; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado '''nitrificación'''.

Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fácilmente por la escorrentía y la infiltración, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su conversión, disuelto en el mar. Los océanos serían ricos en nitrógeno, pero los continentes estarían prácticamente desprovistos de él, convertidos en desiertos biológicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simétricos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N₂). Se trata de la '''fijación de nitrógeno''', que origina compuestos solubles a partir del N₂, y la '''desnitrificación''', una forma de respiración anaerobia que devuelve N₂ a la atmósfera. De esta manera se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el aire (donde representa un 78% en volumen).

La fijación de nitrógeno es la conversión del nitrógeno del aire (N₂) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos, como el ion amonio (NH₄⁺) o los iones nitrito (NO₂^–) o nitratarnitrato (NO₃^–); y también su conversión a sustancias atmosféricas químicamente activas, como el dióxido de nitrógeno (NO₂), que reaccionan fácilmente para originar alguna de las anteriores.

*'''[[Fijación biológica de nitrógeno]]'''. Es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos pocos organismos, llamados [[diazotrofo]]s en relación a esta habilidad, para tomar N₂ y [[redox|reducirlo]] a nitrógeno orgánico:

La [[amonificación]] es la conversión a ion amonio del nitrógeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos [[amino]] (-NH₂) o [[imino]] (-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrógeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos. Los acuáticos producen directamente amoníacamoníaco (NH₃), que en disolución se convierte en ion amonio. Los terrestres producen [[urea]], (NH₂)₂CO, que es muy soluble y se concentra fácilmente en la [[orina]]; o compuestos nitrogenados insolubles como la [[guanina]] y el [[ácido úrico]], que son [[purina]]s, y ésta es la forma común en [[aves]] o en [[insectos]] y, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua.

La nitrificación es la oxidación biológica del amonio al nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxígeno molecular (O₂) '''''como aceptor de electrones''''', es decir, '''''como oxidante'''''. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energía, al modo en que los [[heterótrofo]]s la consiguen oxidando alimentos orgánicos a través de la [[respiración celular]]. El C lo consiguen del CO₂ atmosférico, así que son organismos [[autótrofo]]s. El proceso fue descubierto por [[Sergéi Vinogradski]] y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes:

*'''Nitritación'''. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO₂^–). Lo realizan bacterias de, entre otros, los géneros ''[[Nitrosomonas]]'' y ''[[Nitrosococcus]]''.

*'''Nitratación'''. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO₃^–). Lo realizan bacterias del género ''[[Nitrobacter]]''.

La desnitrificación es la [[reducción]] del ion nitrato (NO₃^–), presente en el suelo o el agua, a nitrógeno molecular o diatómico (N₂) la sustancia más abundante en la composición del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrógeno este proceso es el opuesto a la fijación del nitrógeno.

Lo realizan ciertas bacterias heterótrofas, como ''Pseudomonas fluorescens'', para obtener energía. El proceso es parte de un metabolismo degradativo de la clase llamada [[respiración anaerobia]], en la que distintas sustancias, en este caso el nitrato, toman el papel de '''''oxidante (aceptor de electrones) ''''' que en la respiración celular normal o aerobia corresponde al [[oxígeno diatómico|oxígeno]] (O₂). El proceso se produce en condiciones [[anaerobio|anaerobias]] por bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxígeno si está disponible.

Como se ha dicho más arriba, la desnitrificación es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmósfera, la única manera de que no termine disuelto íntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin él la fijación de nitrógeno, abiótica y biótica, habría terminado por provocar la depleción (eliminación) del N₂ atmosférico.