FIJACIÓN DEL NITROGENO -Se encuentra en la Naturaleza como nitrógeno molecular (N 2 ) gaseoso

1. FIJACIÓN DEL NITROGENO • -Se encuentra en la Naturaleza como nitrógeno molecular (N2) gaseoso • -El 79 % de la atmósfera está constituida por este gas. • -Es clave en los organismos vivos, pero sus compuestos no abundan en la corteza terrestre. • -Las plantas y los animales pueden usar nitrógeno si convertido a una forma química disponible: • amonio (NH4+) • nitrato (NO3-) • nitrógeno orgánico (urea -(NH3)2CO). • -Después del agua, es el nutrimento que más limita la productividad de los cultivos.

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. Propiedades del N2 • Gas incoloro, inodoro, insípido compuesto por moléculas de N2 • Punto de fusión es de –210ºC y punto de ebullición normal es de 196ºC. • La molécula es muy poco reactiva a causa del fuerte enlace triple entre los átomos de nitrógeno.

4. Ciclo del nitrógeno • El movimiento del N2 entre la atmósfera, la biosfera y la geosfera en sus diferentes formas se describe en el ciclo del nitrógeno. Este es uno de los ciclos biogeoquímicos más importantes. • Los dos procesos biológicos por los que el N2 inorgánico es convertido en N2 orgánico son la fijación de N2 atmosférico y la asimilación de nitratos. • El mayor reservorio de N2 esta en la atmósfera, pero sólo ciertos procariotas son capaces son capaces de fijarlo y asimilarlo. • El mayor reservorio de N2 en los suelos es la materia orgánica (MO).

6. Los principales procesos que componen el ciclo del nitrógeno que pasa por la biosfera, la atmósfera y la geosfera son cinco:

7. La Fijación del Nitrógeno • La fijación del nitrógeno es un proceso en el cual el N2 se convierte en amonio. N2 NH4+ • Es la única manera en la que los organismos puede obtener nitrógeno directamente de la atmósfera. • La fijación de nitrógeno puede ser puramente abiótica o 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).

8. 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%.

9. FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITROGÉNO • Los microorganismos, particularmente las bacterias, juegan un importante papel en transformaciones del nitrógeno. • Las transformaciones de nitrógeno por microorganismos ocurren más rápido que los procesos geológicos • Estos procesos microbianos, la velocidad se ve afectada por factores ambientales como la: • Temperatura • Humedad • Disponibilidad de recursos

10. FBN por especies de vida libre 41,3 x 106 T/a Fijación industrial 80 x 106 T/a. FBN por asociación simbiótica 41,3 x 106 T/a00 Fijación atmosférica 24,7 x 106 T/a.

11. FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL N2 (FBN) • Las vías principales por las que el N2 es transformado a formas utilizables por las plantas superiores son: • Fijación por Rhizobium y otros microorganismos que viven simbióticamente en las raíces de las leguminosas (alfalfa, trébol, guisantes, soya, maní, culantro) y otras plantas no leguminosas (Betulaceae). • Fijación por microorganismos de vida libre en el suelo (algas azul-verdosas y ciertas bacterias como: Rhodospirillum fotosintéticas, Clostridium, saprofita anaerobia y las saprofitas aerobias: Acetobacter y Beijerinckia) y quizá por organismos que viven en hojas de plantas tropicales.

12. 3. Fijación, por bacterias que usan compuestos nitrogenados como fuente de energía; bacterias que oxidan el amonio y lo transforman en nitritos (Nitrosomonas y Nitrosococcus) ybacterias que oxidan a los nitritos transformándolos en nitratos (Nitrobacter). Las reacciones químicas producidas por estos microorganismos son las siguientes: 2 NH4+ + 3 O2 --------> 2 NO2- + 4 H+ + 2 H2O (Nitrosomonas) 2 NO2+ + O2 --------> 2 NO3- (Nitrobacter)

13. Los seres humanos nos hemos convertido en fuentes fijas de N2, tan importantes como todas las fuentes naturales de nitrógeno combinadas: quemando combustible de fósiles, usando fertilizantes nitrogenados sintéticos y cultivando legumbres que fijan nitrógeno. • A través de estas actividades, los humanos han duplicado la cantidad de nitrógeno fijada que se dispersa en la biosfera cada año; pero con un alto costo en energía y con efectos nocivos para el ambiente. • Hoy día dentro del contexto de la agricultura sostenibles, se puede evitar el uso abusivo de fertilizantes nitrogenados con el consiguiente ahorro en el consumo de energía y la disminución de la degradación del medio.