El Ciclo del Nitrogeno

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EL CICLO DEL NITRÓGENO 
Y OTROS ELEMENTOS
Blgo. RONALD J. TICONA CARDENAS
ronaldticona.blogspot.com
ronaldticona14@gmail.com
Procesos:
•Fijación
•Absorción y Asimilación
•Nitrificación
•Desnitrificación
•Amonificación
CICLO DEL NITRÓGENO
CICLO DEL NITRÓGENO
Tomado de BIOLOGIA DE LOS MICROORGANISMOS – BROCK 10ma Ed.
CICLO DEL NITRÓGENO
Fijación del nitrógeno
Proceso de reducción del N2 atmosférico, no asimilable, a NH4
+
asimilable por las plantas y, a través de ellas, por toda la cadena
trófica.
La fijación de nitrógeno se produce únicamente por bacterias en
condiciones anaerobias y requiere el consumo de una gran cantidad de
energía.
La fijación de nitrógeno supone unos 2x108Tm al año (unas 8 veces la
producción anual de abonos nitrogenados).
FIJACIÓN DEL NITRÓGENO
• Fijación atmosférica: a partir del N2, las tormentas eléctricas y el agua de 
la atmósfera forman ácido nítrico que se incorpora al suelo con la lluvia.
A tener en cuenta:
1. El nitrógeno molecular en el seno de la atmósfera se transforma en nitrógeno 
oxidado.
a) ¿Cómo tiene lugar el proceso?
b) ¿De dónde procede el Nitrógeno de la atmósfera?
RESPUESTA a)
Reacciones químicas del nitrógeno en la atmósfera
El NO se forma por reacción entre el oxígeno y el nitrógeno a alta 
temperatura:
O2 + N2 → NO (en las tormentas eléctricas)
El NO se oxida con el oxígeno atmosférico:
O2 + 2NO → 2NO2
Y este 2NO2 reacciona con el agua dando ácido nítrico:
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
Otra fuente es a partir de las reacciones producidas en los vehículos de los 
automóviles y aviones. 
RESPUESTA b)
El N2 atmosférico tiene su origen en los procesos de desnitrificación llevados a 
cabo por bacterias desnitrificantes que reducen los nitratos en condiciones 
anaerobias, por ejemplo Pseudomonas.
NO3 → NO2 → NO → N2O → N2
FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO 
Llevada a cabo por organismos como:
a) Cianobacterias
b) Bacterias del suelo
c) Hongos
d) Bacterias en simbiosis
A tener en Cuenta:
1. ¿Qué organismos son 
las cianobacterias?
2. ¿Qué bacterias del 
suelo fijan nitrógeno?
3. ¿Dónde y cómo vive la 
especie Rhizobium? Cianobacterias
RESPUESTA 1)
CIANOBACTERIAS
Las cianobacterias son en general organismos 
fotosintetizadores, pero algunas viven de forma 
heterótrofa, como descomponedoras, o con un 
metabolismo mixto. 
Las cianobacterias comparten con algunas otras
bacterias la habilidad de tomar el N2 del aire, donde
es el gas más abundante, y reducirlo a amonio (NH4),
una forma que todas las células pueden aprovechar.
RESPUESTA 2) 
En el suelo fijan el N2: 
Bacterias libres como Azotobacter
Azotobacter
Azotobacter vinelandii
También hongos como Frankia, que forma nódulos en las raíces de algunos
árboles como el aliso.
Frankia es un hongo pionero en 
suelos pobres en nutrientes
BACTERIAS SIMBIÓTICAS
Rhizobium es una bacteria que vive en simbiosis en las raíces de las 
leguminosas
RESPUESTA 3) 
REACCIONES DE FIJACIÓN DE NITRÓGENO
Interviene la enzima 
nitrogenasa en los 
procesos de reducción
FIJACIÓN DEL NITRÓGENO
• Fijación industrial:
El hombre utiliza abonos nitrogenados para aumentar la producción 
primaria.
A tener en Cuenta:
a) ¿Qué es la producción primaria?
b) ¿Qué método utiliza el hombre para formar 
amoniaco y fertilizantes?
c) ¿Qué efectos puede traer consigo el abonado 
excesivo del los cultivos?
RESPUESTAS a), b) y c)
•La producción primaria es la energía que fijan los seres autótrofos por 
unidad de tiempo.
•La fijación industrial del nitrógeno atmosférico es llevado a cabo por el 
método Haber- Bosch: N2 + 3 H2 → 2 NH3. 
• El abonado excesivo trae consigo una liberación de N20 a la atmósfera 
y, además, favorece el crecimiento de determinadas plantas que agotan 
otros nutrientes. El resultado: pérdida de fertilidad del suelo.
Proceso de Haber-Bosch
Haber
Bosch
Fritz Haber: descubrió el proceso de formación de amoniaco
por combinación directa de nitrógeno e hidrógeno.
Carl Bosch adaptó el método para uso comercial.
Los productores toman los
nitratos disueltos en el agua
del suelo o del medio
acuático.
A tener en cuenta:
a) ¿De dónde proceden los nitratos 
disueltos en el agua?
b) ¿Para qué utilizan los 
productores los nitratos?
ABSORCIÓN DEL NITRÓGENO
Proceden de la descomposición de la materia orgánica. 
Los restos orgánicos son descompuestos por organismos saprofitos como 
hongos y bacterias.
Los compuestos resultantes de esta descomposición son transformados por 
bacterias en materia mineral (mineralización)
Esporangios de hongo
Los hongos Actinomicetos 
descomponen quitina, 
celulosa y fosfolípidos
RESPUESTA a)
Proceso de oxidación del amoniaco por medio de bacterias como Nitrosomonas
y Nitrosococcus, y oxidación de nitritos por la acción de Nitrobacter
Nitrosomonas
Nitrobacter
NITRIFICACIÓN (Mineralización)
Los productores utilizan los nitratos para formar proteínas
Frutas, tomates o judías verdes acumulan muy
poca cantidad de nitratos en su interior, al
contrario que espinacas, acelgas o lechugas.
La utilización inadecuada de nitratos por el
hombre puede ocasionar problemas para la
salud y el medio ambiente.
Una práctica agrícola inadecuada, los residuos
industriales o la mala gestión de los residuos
domésticos contribuyen al incremento de
nitratos en las aguas que, posteriormente,
absorben los vegetales.
RESPUESTA b)
Desnitrificación es el proceso por el cual el nitrato se convierte
en gas nitrógeno, en condiciones anóxicas.
El proceso es llevado a cabo por determinadas bacterias, como:
Achromobacter, Aerobacter, Bacillus, Pseudomonas…
Pseudomonas
Enzimas nitrato reductasa (Nar), nitrito reductasa (Nir), óxido nítrico 
reductasa (Nor) y óxido nitroso reductasa (Nos). 
http://www.ugr.es/~gcootec/spanish/g3_lineas.html
DESNITRIFICACIÓN
IMPACTOS AMBIENTALES ANTRÓPICOS
La amonificación es la conversión del
nitrógeno a ion amonio, 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. l
AMONIFICACIÓN
CICLO DEL AZUFRE
El ciclo comprende varios tipos de reacciones redox desarrolladas
por microorganismos:
1.- Ciertos tipos de bacterias son capaces de extraer el azufre de
compuestos orgánicos (proceso de desulfuración) que rinde SO4
= en
condiciones aerobias y H2S en condiciones anaerobias.
2.- Bacterias anaerobias respiradoras de SO4
= que producen la
acumulación de H2S hasta alcanzar concentraciones tóxicas.
3.- Bacterias fotosintéticas anaerobias pueden usar el H2S como
donador de electrones en sus procesos metabólicos dando lugar a
depósitos de azufre elemental (Sº).
4.- Bacterias quimiolitótrofas que utilizan el H2S como fuente de
energía para la producción de ATP.
En muchos casos se producen asociaciones entre bacterias
formadoras y consumidores de H2S en un sistema balanceado. En
todos los caos, el Sº es la forma no asimilable y sólo puede entrar
en el ciclo por la acción de algunas bacterias que son capaces de
oxidarlo a SO4
=.
Drenaje ácido de las minas
En minas de carbón en muchas ocasiones hay una contaminación
con pirita (Fe2S) que se oxida rápidamente en contacto con el aire y
por acción microbiana. La oxidación de estos sulfuros puede dar
lugar a la producción de grandes cantidades de H2SO4 que acidifica
el suelo impidiendo todo crecimiento posterior de plantas o de
bacterias no acidófilas extremas. Este ácido puede alcanzar el agua
de los ríos al escurrir de las pilas de carbón que están sufriendo el
proceso.
CICLO DEL FOSFORO
Este ciclo no está sometido a procesos redox porque la forma
esencial del fósforo (tanto orgánico como inorgánico) es el fosfato.
La actividad microbiana reside en la capacidad de producción de
otros ácidos orgánicos que aumenten o disminuyan la solubilidad de
los fosfatos en el ecosistema haciéndolos más o menos accesibles
a otrosorganismos.
El fosfato suele ser limitante del crecimiento. Una entrada masiva
de fosfatos en el sistema (como ocurre debido al empleo masivo de
detergentes fosfatados) aumenta la productividad del ecosistema
con lo que la materia orgánica aumenta considerablemente.
Cuando esta materia orgánica comienza a descomponerse, se
incrementan los procesos de respiración y, por consiguiente, el
consumo de oxígeno, lo que genera un incremento de anaerobiosis
conocido como proceso de eutrofización.
El ciclo de este elemento está asociado a la conversión entre sus
formas Fe2+ más solubles que las Fe3+. Los microorganismos que
oxidan hierro (quimiolitótrofos) producen cambios en la
accesibilización del elemento a otros miembros del ecosistema.
CICLO DEL HIERRO
CICLO DEL CALCIO
El ciclo biogeoquímico del calcio consiste en variaciones de su
solubilidad debido a la formación de compuestos carbonatados
más (Ca(CO3H)2) o menos (CaCO3) como consecuencia de la
liberación por microorganismos de ácidos orgánicos que
desplacen el equilibrio entre ambas formas.
CICLO DE METALES PESADOS
Los microorganismos pueden cambiar el estado de oxidación o de
modificación (metilación, por ejemplo) de metales pesados de
manera que aumenten o disminuyan su toxicidad o su adsorción a
las membranas y estructuras biológicas, lo que influye
determinantemente en su acumulación a lo largo de la cadena
trófica.
GRACIAS
Blgo. RONALD J. TICONA CÁRDENAS