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FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N 2

FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N 2. TEMARIO. UNIDAD VII:

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FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N 2

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Presentation Transcript

  1. FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N2 TEMARIO UNIDAD VII: Fijación biológica de nitrógeno: proceso bioquímico. Enzima nitrogenasa. Grupos de organismos fijadores de nitrógeno. Simbiosis rizobio-leguminosa. Taxonomía de rizobios. Técnicas de aislamiento e identificación de organismos diazótrofos.

  2. FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N2 • Reacción bioquímica: N2 + H+ + ATP NH4+ NH4+ + α-cetoglutarato + NADPH glutamato REQUERIMIENTO ENERGÉTICO: 12 - 24 ATP. • Enzima responsable: Nitrogenasa. Transformación del N2 en NH4+, y su inmediata incorporación en compuestos orgánicos (aminoácidos). Microorganismos que la realizan: procarióticos.

  3. ENZIMA NITROGENASA (Nasa) Unidad II Unidad I NH3 Transporte de e- Mo Fe ATP N2 • Unidad 1: molibdo-ferro proteína (4 subunidades peptídicas). • Unidad 2: ferro-proteína (2 subunidades peptídicas). • Condiciones ambientales: baja tensión de O2, déficit de NH4. • Genes involucrados: nif. Enzima Nitrogenasa

  4. Mecanismo de acción de la Nitrogenasa Ferredoxina reducida (Poder reductor) Mo KP II KP II KP I * Mg+2 N N ADP + Pi 2 NH4+ e- ATP-Mg Mo ATP-Mg KP I * KP II * Ferredoxina oxidada KP II* KP II* N KP I * N Mo Mo ATP-Mg Mg+2 ATP Mo N2 Mo

  5. NITRÓGENO EN EL SUELO denitrificación FIJACIÓN Oxidación: (produce energía) nitrificación -3 0 +5 NH4+ N2NO3- Reducción: (consume energía) asimilación: plantas y microorganismos

  6. BACTERIAS FOTÓTROFAS FUENTE DE PODER REDUCTOR, ENERGÍA Y C: FLA con fotosíntesis anoxigénica (fuente de poder reductor SH2. FUNCIONAMIENTO DE NITROGENASA: Anaerobios.

  7. CIANOBACTERIAS FUENTE DE PODER REDUCTOR, ENERGÍA Y C: FLA. FUNCIONAMIENTO DE NITROGENASA: HETEROCISTOS. HÁBITAT: - VIDA LIBRE. - SIMBIÓTICAS: con hongos, helechos, cycas. Simbiosis Anabaena -Azolla Heterocistos

  8. Heterocisto Cianobacteria filamentosa

  9. ACTINOMYCETES MORFOLOGÍA: Gram +, HIFAS, ESPORANGIOS. FUENTE DE PODER REDUCTOR, ENERGÍA Y C: QOH (respiración). FUNCIONAMIENTO DE NITROGENASA: VESÍCULAS. HÁBITAT: -SIMBIÓTICOS: con leñosas no leguminosas (gen Frankia).

  10. ESTRUCTURA DE UN NÓDULO DE FRANKIA

  11. EUBACTERIAS: MICROAEROBIAS MUTUALISMO: AZOSPIRILLUM: MORFOLOGIA: Gram -, bacilos curvos y móviles FUENTE DE PODER REDUCTOR, ENERGÍA Y C: QOH (respiración). FUNCIONAMIENTO DE LA NITROGENASA: - en microaerobiosis fija N2. - en aerobiosis consume N orgánico. HÁBITAT: AMBIENTES RIZOSFÉRICOS DE BAJA TENSIÓN DE O2

  12. Colonización de la raíz de una planta de Sorgo por la Bacteria Promotora de Crecimiento en Plantas Azospirillumbrasilense visualizada con un Microscopio Laser Confocal. Las bacterias se observan de color morado

  13. BACTERIAS EN LA RIZÓSFERA Azospirillum

  14. EFECTO RIZOSFÉRICO Efectos de la planta sobre los microorganismos Sobre el ambiente: • pH. • % humedad. • CO2/O2. Sobre la nutrición: • restos de tejidos: descamación, muerte. • exudados: compuestos simples. Efectos de los microorganismos sobre las plantas Sinergismos (PGPR) • Fijación de N2. • Producción de antibióticos. • Producción de fitohormonas. • Degradación de fitotoxinas. • Acidificación: solubilización. Antagonismos • Competencia por agua. • Competencia por nutrientes. • Producción de fitotoxinas.

  15. EUBACTERIAS: ANAEROBIAS VIDA LIBRE: CLOSTRIDIUM: MORFOLOGIA: Gram +, móviles, esporulados FUENTE DE PODER REDUCTOR, ENERGÍA y C : QOH (fermentación butirica) FUNCIONAMIENTO DE LA NITROGENASA: anaerobiosis

  16. EUBACTERIAS: AEROBIAS VIDA LIBRE AZOTOBACTER: MORFOLOGIA: Gram -, móviles, aeróbicas, con quistes de pared gruesa, heteromorfas. FUENTE DE PODER REDUCTOR, ENERGÍA Y C: QOH (respiración) FUNCIONAMIENTO DE LA NITROGENASA: - activación de la respiración (pulsos). - presencia de capas mucosa. - células grandes. - membranas intracelulares.

  17. Azotobacter Referencias: Células vegetativas (heteromorfas) Quistes (cistos)

  18. EUBACTERIAS: AEROBIAS SIMBIOTICAS: RHIZOBIOS: MORFOLOGÍA: Gram -, bacilos móviles, cápsulas mucosas, gránulos de reserva. FUENTE DE PODER REDUCTOR, ENERGÍA y C: QOH (respiración) FUNCIONAMIENTO DE LA NITROGENASA: Leghemoglobina. HÁBITAT: -LIBRES: fuente de C y N: compuestos orgánicos. -SIMBIÓTICOS: fuente de C: fotosintatos de la planta. fuente de N: fijacion de N2.

  19. PROCESO DE FORMACIÓN DEL NÓDULO

  20. FORMACIÓN DE NÓDULOS • Reconocimiento e infección: genes nod. • 2) Síntesis de la membrana envolvente: leghemoglobina: genes fix y de la planta. • Composición de la leghemoglobina: hemoproteína (con Fe). • 3) Formación del nódulo: genes de la planta.

  21. Nódulo de soja partido por la mitad

  22. Nódulos de sojaconRhizobios

  23. ESTRUCTURA DE UN NÓDULO DE RIZOBIO Mitocondrias Bacteroides Haces vasculares Membrana envolvente Meristema de la raíz

  24. REFERENCIAS: A – B y C: NÓDULOS D – E y F: BACTEROIDES

  25. FUNCIONAMIENTO DEL NÓDULO

  26. TAXONOMÍA DE RIZOBIOS Fam: Phyllobacteriaceae: • Mesorhizobium: M. ciceri (garbanzo) M. chacoense (algarrobo) - Allorhizobium: A. undicola (Neptunia sp) Fam: Hyphomicrobiaceae: • Azorhizobium A. caulinodans (Sesbania sp) Fam: Rhizobiaceae: - Rhizobium: R. leguminosarum (poroto, vicia, arveja). - Sinorhizobium: S. meliloti (melilotus) S. medicae (alfalfa) Fam: Bradyrhizobiaceae: - Bradyrhizobium: B. japonicum (soja)

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