Generalidades de la fijación del nitrógeno.

1. Fijación del
nitrógeno
Bertha Soriano Bernilla
Dpto. de Microbiología y Parasitología
Facultad de Ciencias Biológicas
UNT

2. Fijación del nitrógeno
O Proceso biológico o industrial mediante el
cual el nitrógeno atmosférico se transforma
en nitrógeno orgánico.
O Esencial para el crecimiento de las plantas
y que también se utiliza en la industria
química.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

3. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

4. Procesos en el ciclo del
nitrógeno
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

5. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

6. Fijación biológica
O Microorganismos del suelo que realizan la
fijación de nitrógeno, más utilizados y
productivos son las bacterias simbióticas
del género Rhizobium que colonizan y
forman nódulos en las raíces de las
leguminosas como el trébol, la alfalfa, o el
guisante.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

7. Las vías principales por las que el NLas vías principales por las que el N22 eses
transformado a formas utilizables portransformado a formas utilizables por
las plantas superiores son:las plantas superiores son:
1.1. Fijación porFijación por RhizobiumRhizobium y otrosy otros
microorganismos que vivenmicroorganismos que viven
simbióticamente en las raíces de lassimbióticamente en las raíces de las
leguminosas (alfalfa, trébol,leguminosas (alfalfa, trébol,
guisantes, soya, maní, culantro) yguisantes, soya, maní, culantro) y
otras plantas no leguminosasotras plantas no leguminosas
(Betulaceae).(Betulaceae).
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

8. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

9. O Fijación por microorganismos de vidaFijación por microorganismos de vida
libre en el suelo (algas azul-verdosas ylibre en el suelo (algas azul-verdosas y
ciertas bacterias como:ciertas bacterias como: RhodospirillumRhodospirillum
fotosintéticas,fotosintéticas, ClostridiumClostridium, saprofita, saprofita
anaerobiaanaerobia
O y las saprofitas aerobias:y las saprofitas aerobias: AcetobacterAcetobacter yy
BeijerinckiaBeijerinckia) y quizá por organismos) y quizá por organismos
que viven en hojas de plantasque viven en hojas de plantas
tropicales.tropicales.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

10. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

11. Lectinas
Ricadesinas

13. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

14. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

15. Mensajeros químicos
Flavenoides
Quitooligosacáridos
(Factores Nod)
(Mensaje Vegetal) (Mensaje Bacteriano)

16. Pelos radicales Primer síntoma de la
infección.

18. 14/10/16
NODULOS

19. Nódulos

21. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

22. O Nitrogenasa
O Es una enzima compleja.
O Tiene dos coproteínas: Fe y Mo
Fe
O Sensible al oxígeno.
O Necesita de ATP, ferrodoxina reducida
O Citocromos o coenzimas.
O Los genes nif codifican la nitrogenasa.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

25. Desarrollo del nódulo
 Los primeros pasos que se conocen es la
segregación de fitohormonas como citoquininas y
auxinas por las bacterias que inducen una
proliferación celular.
 Hay otros factores de crecimiento desconocidos que
se difunden por el xilema.
 Se sabe que en los siguientes pasos tienen lugar la
formación de la enzima nitrogenasa.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

26. O Existen muchos genes de Rhizobium característicos de
la simbiosis como por ejemplo los genes nod, nol, nif
y fix.
O Los nódulos aparecen rojos por causa de una proteina
llamada leghemoglobina.
O Después de la fase de fijación de nitrógeno, el color
del nódulo llega a ser verde debido a la conversión de
leghemoglobina en biliverdina.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

27. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

28. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

29.  Hay muchos
factores limitantes
de la simbiosis, pero
presumiblemente las
mas importantes
son: terreno, luz,
temperatura, agua,
los elementos
minerales, etc.
14/10/16

30. La luz
La luz afecta a la simbiosis a través de la
fotosíntesis, controlando la cantidad de
carbohidratos para el desarrollo y
funcionamiento del nódulo.
Algunos efectos directos de la luz sobre la
nodulación, así es por ejemplo que la
nodulación es pobre bajo luz azul y máxima
bajo efecto de la luz roja - esto implica una
evidencia de la implicación del fitocromo
reversible en el proceso de nodulación.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

31. Temperatura
O En las leguminosas estudiadas, que tienen un
ciclo de Calvin normal, su temperatura óptima es
de 15 a 20º C.
O Con menos de 7º C la nodulación se hace muy
poco probable .
O Con temperaturas menores a 15ºC se retrasa el
proceso de infección y la nodulación.
O A temperatura extremas tiene lugar una
degradación de los nódulos.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

32. Agua
O Las deficiencias en la disponibilidad de agua
causan disminución en la fijación del nitrógeno en
leguminosas de todo el mundo.
O La falta de agua en etapas tempranas, retrasa la
aparición de los nódulos y la falta de agua en
etapas reproductivas limita la FBN restringiendo el
rendimiento.
O La simbiosis es sensible a condiciones de
anegamiento,
O A diversas condiciones de sequía, como ejemplo
M. sativa que llega a proyectar sus raíces hasta
siete metros de profundidad. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

33. Otros factores
O Otros factores posibles pueden ser los gases
que hay en el terreno, las enfermedades como
hongos, virus o micoplasmas (se ha estimado
que estas enfermedades causan una pérdida
de al menos el 24 % de las leguminosas del
forraje).
O Altas concentraciones de nitratos inhiben el
proceso de infección, el desarrollo de los
nódulos y la expresión de la actividad de la
nitrogenasa.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

34.  La cantidad de nitrógeno orgánico
necesaria en la agricultura es mucho mayor
que la que aporta la fijación biológica.
Por ello, la producción industrial de
compuestos nitrogenados a partir de
nitrógeno atmosférico es una de las
actividades más importantes de la industria
química.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

35. Fijación industrial
El principal proceso industrial de fijación de
nitrógeno es el de producción de amoníaco.
 Se realiza haciendo pasar una mezcla de
nitrógeno atmosférico e hidrógeno por un
catalizador metálico a 500-600 °C.
 Después el amoniaco se oxida a ácido nítrico,
que al combinarse de nuevo con amoniaco rinde
nitrato amónico, empleado como explosivo y
como fertilizante.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

36. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

37. O La producción de cianamida es otro proceso
industrial de fijación de nitrógeno y se
realiza haciendo pasar nitrógeno
atmosférico sobre carburo de calcio caliente
en presencia de un catalizador.
O La cianamida se emplea como fertilizante y
para elaborar cianuro.
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

38. “ …EL USO DE PESTICIDAS Y FERTILIZANTES ASÍ
COMO LA EXPOSICIÓN DEL SUELO A LA EROSIÓN
CAUSAN PREOCUPACIÓN SOBRE LA
CONTAMINACIÓN DE LA SUPERFICIE Y AGUA DEL
SUBSUELO, NOSOTROS PODEMOS ENCONTRAR
LA SOLUCIÓN…”
14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla

39. 14/10/16Dra. Bertha S. Soriano Bernilla