Trabajo Práctico N° 1: EL NITRÓGENO

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INSTITUTO SUPERIOR DEL PROFESORADO N° 16

DR. “BERNARDO A. HOUSSAY”

Trabajo Práctico N° 1: EL NITRÓGENO

ASIGNATURA: Ecología

CARRERA: Profesorado de Educación Secundaria en Biología.

INTEGRANTES: Alarcon Jubany, Manuel.

Bertochi, Delfina Gabriela.

Hortal Subías, Manuela Pía.

Rivero, Gonzalo.

Valenti, Ayelen Natalí.

Zapp, Victor.

Docente: Antola, Mariela

Año: 1ro “A” Biología

Introducción:

Daniel Rutherford descubrió la existencia del nitrógeno en 1772, en la naturaleza se encuentra principalmente en el aire, el 78% del volumen total es el nitrógeno. Las fuentes minerales más importantes del Nitrógeno son el salitre y el nitrato sódico. También en acumulaciones de materia orgánica rica en nitrógeno como el estiércol del ganado, la gallinaza de la industria avícola, el guano de las aves marinas y otras deyecciones de animales como los murciélagos, tienden a acumularse como resultado de las actividades humanas o de los hábitos de ciertos animales y han sido y son empleados en la agricultura como abonos orgánicos naturales. El nitrógeno es un elemento esencial para la vida, un componente de las proteínas y los ácidos nucleídos.

CICLOS BIOGEOQUIMICOS:

Los ciclos biogeoquímicos indican que hay cierto grado de movimiento de los elementos que forman los organismos biológicos, el ambiente geológico e intervienen en un cambio químico. Estos elementos circulan a través del aire, la tierra, el mar y los sistemas vivos, siguiendo rutas que utilizan el ciclo del agua, el ciclo geológico y los ciclos ecológicos de los procesos opuestos de la fotosíntesis y la respiración.

Cada ciclo posee las siguientes características: el movimiento del elemento nutriente desde el medio ambiente hasta los organismos y su retorno a éste, la inclusión de organismos biológicos, un depósito “geológico”, y un cambio químico. Pueden dividirse en dos tipos:

• Ciclo de nutrientes gaseosos: el depósito donde se colecta el nutriente es la atmósfera, la pérdida del mismo durante la recirculación es muy poca. Son típicos de este ciclo; el carbono, el oxígeno y el nitrógeno.
• Ciclo de nutrientes sedimentarios: el depósito nutriente se encuentra en las rocas sedimentarias, son lentos y tienden a ejercer una influencia limitante sobre los organismos vivos. Son típicos de este ciclo; el fósforo y el azufre.

Propiedades químicas del nitrógeno:

Una de las propiedades de los elementos no metales como el nitrógeno es por ejemplo que son malos conductores del calor y la electricidad. El nitrógeno, al igual que los demás elementos no metales, no tiene lustre. Debido a su fragilidad,  no se pueden aplanar para formar láminas ni estirados para convertirse en hilos.

El estado del nitrógeno en su forma natural es gaseoso. Es un elemento químico de aspecto incoloro y pertenece al grupo de los no metales. El número atómico del nitrógeno es 7. El símbolo químico del nitrógeno es N.

Ciclo del Nitrógeno:

El ciclo del nitrógeno es típico de nutrientes gaseosos. El principal depósito es la atmósfera terrestre. El nitrógeno atmosférico se combina con otras sustancias para dar lugar a compuestos orgánicos que utilizan las plantas y los animales. Es un componente vital de las proteínas, indispensables para todas las formas vivientes. Cuando las plantas y los animales mueren, sus cuerpos se degradan por la acción bacteriana formándose amoníaco,que es un compuesto de nitrógeno. Otras bacterias transforman el amoníaco en nitratos y otras intervienen para degradar a los nitratos y liberar el nitrógeno en forma gaseosa, el cual retorna a la atmósfera. Con ello se completa el ciclo.

• Fijación del Nitrógeno: Existen tres formas de fijar el N:

Fijación Biológica: se realiza mediante la acción de bacterias fijadoras que viven en el suelo, o constituyendo nódulos que se unen a las raíces de las plantas de tipo leguminosas. También pueden intervenir las algas marinas azul-verde.

Fijación Atmosférica: se realiza mediante un proceso fisicoquímico que se realiza cuando los relámpagos lo convierten en ácido nítrico al romper sus moléculas. Se disuelve en la lluvia y se precipita a la tierra. Las plantas lo adquieren al absorber el agua y otros minerales, a través de sus raíces.

Fijación Industrial: se realiza mediante el proceso Haber – Bosch de carácter fisicoquímico, se basa en el mismo principio que la fijación atmosférica.

• Descomposición: los animales obtienen nitrógeno al ingerir vegetales. Esto gracias al proceso por el cual los compuestos nitrogenados encontrados en el suelo, productos de la descomposición de materiales orgánicos complejos tales como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleídos y nucleótidos son degradados a compuestos simples por organismos que habitan el suelo, principalmente bacterias y hongos. Estos microorganismos metabolizan estos compuestos y liberan el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco o ión amonio. También cabe agregar que en cada nivel trófico se libera al ambiente nitrógeno en forma de excreciones, que son utilizadas por los organismos descomponedores para realizar sus funciones vitales.

• 2. Nitrificación: Solamente existen dos formas de nitrógeno que son asimilables por las plantas, el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+). Las raíces pueden  absorber  ambas formas, aunque pocas especies prefieren absorber nitratos que amoniaco. El amonio es convertido a nitrato gracias a los microorganismos por medio de la nitrificación. La modificación de NH4+ a NO3- depende de la temperatura del suelo. La transformación, es decir, la conversión se da más rápida cuando la  temperatura está arriba de los 10° C y el pH está entre los 5.5-6.5; asimismo, este proceso se ve completado entre dos a cuatro semanas. Esta fase es realizada en dos pasos por diferentes bacterias: primero, las bacterias del suelo Nitrosomonas y Nitrococcus convierten el amonio en nitrito (NO2-), luego otra bacteria del suelo, Nitrobacter, oxida el nitrito en nitrato. La nitrificación les entrega energía a las bacterias.

• Asimilación: La asimilación ocurre cuando las plantas absorben a través de sus raíces, nitrato (NO3-) o amoniaco (NH3), elementos formados por la fijación de nitrógeno o por la nitrificación. Luego, estas moléculas son incorporadas tanto a las proteínas, como a los ácidos nucleicos de las plantas. Cuando los animales consumen los tejidos de las plantas, también asimilan nitrógeno y lo convierten en compuestos animales.  

• Amonificación: Los compuestos proteicos y otros similares, que son los constitutivos en mayor medida de la materia nitrogenada aportada al suelo, son de poco valor para las plantas cuando se añaden de manera directa. Así, cuando los organismos producen desechos que contienen nitrógeno como la orina (urea), los desechos de las aves (ácido úrico), así como de los organismos muertos, éstos son descompuestos por bacterias presentes en el suelo y en el agua, liberando el nitrógeno al medio, bajo la forma de amonio (NH3). En este nuevo proceso de integración de nitrógeno al ciclo, las bacterias fijadoras llevan a cabo la digestión enzimática, por lo que el amonio se degrada a compuestos aminados, como proteosas, peptonas y al final, en aminoácidos. Es por esta razón que el proceso se llama aminificación o aminización.

• Inmovilización. Es el proceso contrario a la mineralización, por medio del cual las formas inorgánicas (NH4+ y NO3-) son convertidas a nitrógeno orgánico y, por tanto, no asimilables.  

• Desnitrificación. La reducción de los nitratos (NO3-) a nitrógeno gaseoso (N2), y amonio (NH4+) a amoniaco (NH3), se llama desnitrificación, y es llevado a cabo por las bacterias desnitrificadoras que revierten la acción de las fijadoras de nitrógeno, regresando el nitrógeno a la atmósfera en forma gaseosa. Este proceso ocasiona una pérdida de nitrógeno para el ecosistema; ocurre donde existe un exceso de materia orgánica y las condiciones son anaerobias, además de que hay poca disponibilidad de agua y un alto pH, aunado a los escurrimientos de los fertilizantes al suelo. El fenómeno de la desnitrificación se debe, a que en condiciones de mucha humedad en el suelo, la falta de oxígeno obliga a ciertos microorganismos a emplear nitrato en vez de oxígeno en su respiración.  

Efecto del Nitrógeno en la vida humana:

Las moléculas de nitrógeno, en estado natural, se encuentran principalmente en el aire. En el agua y en los suelos el N puede ser encontrado como compuesto en forma de nitrato, nitrito y amoniaco. A pesar de los beneficios que el elemento posee para la vida en general y en la composición de elementos vitales y estructurales en los seres vivos, cuando forma parte de estos compuestos pueden causar efectos nocivos para la salud humana.

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