1 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA-UNAD
Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente., ECAPMA.
Contenido didáctico del curso Bioquímica Metabólica
Elaboró: Jairo Granados., MSc.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE.
ECAPMA
352001- BIOQUÍMICA METABÓLICA
BIOMOLÉCULAS Y CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
AUTOR: JAIRO ENRIQUE GRANADOS MORENO., MSc.
DOCENTE ECAPMA
BOGOTÁ 2014
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Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente., ECAPMA.
Contenido didáctico del curso Bioquímica Metabólica
Elaboró: Jairo Granados., MSc.
INTRODUCCIÓN
La bioquímica metabólica es la ciencia que estudia todo lo relacionado con la actividad
catalítica en las vías anabólica y catabólica de las diversas biomoléculas que forman parte
de la dinámica celular de organismos animales y vegetales presentes en todo tipo de agro
ecosistemas; por ende, permite comprender la estructura y cinética de los compuestos
que intervienen en las diversas reacciones bioquímicas metabólicas aeróbicas y
anaeróbicas. Además, teniendo en cuenta que es una ciencia teórico experimental la cual
posee conceptos, leyes, principios y teorías científicas, se constituye en un pilar
fundamental para la interpretación significativa de las múltiples reacciones biomoleculares
que gobiernan los diferentes procesos exergónicos y endergónicos, enfocados a mantener
las funciones vitales de sistemas autótrofos y heterótrofos, los cuales interaccionan
permanentemente garantizando la bioactividad de los componentes de nuestro planeta.
En consecuencia, la intencionalidad del curso se centra en el estudio de la bioquímica
estructural, biotermodinámica , actividad molecular y bioquímica metabólica aplicada,
importantes en lo bioactividad de animales y plantas, de tal forma que puedan ser
interrrelacionados e incorporados por los estudiantes en su dimensión cognitiva, para
lograr un verdadero aprendizaje significativo autónomo de la bioquímica metabólica,
como núcleo esencial en la comprensión de eventos y fenómenos primordiales de las
ciencias agrícolas, pecuarias y del medio ambiente.
El mentefacto mostrado presenta los principales conceptos, principios, leyes, fundamentos
y características que están involucrados en el estudio general de la bioquímica; se debe
tener en cuenta la siguiente simbología: RBE:Reacciones
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Bioquímicas Enzimáticas; CE: Carbohidratos estructurales; CNE: Carbohidratos No
estructurales ; RQI: Reacciones Químicas Inorgánicas; RFF:Reacciones Físicas de Fase
(Sólido- Líquido- Vapor)
UNIDAD 1.Biomoléculas y Bioquímica Estructural
La unidad inicia con una contextualización histórica de la bioquímica metabólica, donde se
destaca el aporte conceptual de los principales científicos al desarrollo de esta ciencia ;
luego se prosigue con una descripción breve de los denominados ciclos biogeoquímicos
de los minerales involucrados en el metabolismo de plantas y animales ;También se
contempla la revisión de las propiedades moleculares y funcionales de las principales
biomoléculas estructurales tales como : carbohidratos , lípidos , proteínas y hormonas ;la
unidad finaliza con el estudio de los principios fundamentales que rigen las múltiples
reacciones bioquímicas metabólicas enzimáticas que dinamizan la bioactividad de células
animales y vegetales
1.1 Los Bioelementos
Se denominan bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte y tienen
bioactividad preponderante en células animales y vegetales ; dichos bioelementos se
clasifican en : Mayoritarios , los cuales están presentes en porcentajes superiores al 0,1 %
y aparecen en todos los seres vivos. Entre estos se encuentran los primarios :Carbono :
C;Hidrógeno: H; Oxígeno: O; Nitrógeno: N; Fósforo :P y Azufre:S , que constituyen
en
conjunto un 95% de las biomoléculas estructurantes de la materia viva , le siguen los
Bioelementos secundarios tales como
Na, K, Ca, Mg, Cl ,finalmente , se tienen los
Oligoelementos como el Fe, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, Mo , que están presentes en
porcentajes inferiores al 0,1%,.y son indispensables para el desarrollo armónico de
organismo animales y vegetales. El cuadro 1, resume el tipo de bioelementos y su
abundancia en los seres vivos:
Cuadro 1: Tipo de bioelementos y abundancia en los seres vivos
Tipo
Bioelemento
Símbolo Químico
Abundancia (%)
Primarios
3
Carbono
C
20,00
Hidrógeno
H
9,50
Oxígeno
O
62,00
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Nitrógeno
N
Contenido didáctico
del curso Bioquímica Metabólica
Elaboró: Jairo2,50
Granados., MSc.
Secundarios
Oligoelementos
Azufre
S
0,05
Fósforo
P
0,05
Sodio
Na
Potasio
K
Calcio
Ca
Magnesio
Mg
Cloro
Cl
Hierro
Fe
Manganeso
Mn
Yodo
I
Flúor
F
Cobalto
Co
Molibdeno
Mo
4,50
0,50
Elaborado por el autor (2011)
1.2 Contexto histórico
La bioquímica es la ciencia que estudia los componentes químicos de los seres vivos,
especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras
pequeñas moléculas presentes en las células. Esta ciencia, se basa en el concepto de
que todo ser vivo contiene carbono y biomoléculas que contienen bioelementos como
:Carbono ; hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C,H,O,N,P,S) .En general ,
estudia la base de la vida: las moléculas que componen células y tejidos, lo mismo que
biocatalizadores encargados de acelerar las múltiples reacciones químicas ocurridas en
digestión, fotosíntesis y respiración , entre otras. Resumiendo lo anterior , la química de la
vida tiene como propósito esencial el estudio de la estructura, organización y funciones
de la materia viva desde el punto de vista molecular. Para comprender mejor su estudio,
se puede dividir en: Bioquímica estructural (BE); Bioquímica metabólica(BM); Biología
molecular (BML) .La primera(BE) estudia la composición, conformación, configuración y
estructura de las moléculas de la materia viva, relacionándolas con su función bioquímica.
La bioquímica Metabólica(BM), es una ciencia que estudia los fundamentos moleculares
estructurales ,cinéticos y termodinámicos, que rigen el desarrollo de las múltiples
reacciones bioquímicas enzimáticas (RBE) que ocurren en los seres vivos. Para ello,
utiliza las diversas teorías , principios , leyes y conceptos científicos derivadas de las
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ciencias básicas (biología , química , física y matemáticas) con el fin de explicar los
complejos procesos anabólicos y catabólicos que determinan el metabolismo celular de
animales y vegetales. Es de resaltar que la
bioquímica también se apoya en
conocimientos de otras ramas de la biología como la biofísica, la nutrición, investigación
médica o biotecnología entre otros.
El comienzo de la bioquímica se remonta al descubrimiento de la primera enzima,
denominada diastasa, en 1833 por Anselme Payen.
En 1828, el químico Alemán:
Friedrich Wöhler publicó un artículo acerca de la síntesis de urea (H2N-CO-NH2 ) a partir
de un compuesto inorgánico llamado cianato de amonio( H4N-OCN ), según la reacción:
H4N-OCN
Calor
H2N-CO-NH2
Esto demostró que los compuestos orgánicos podían ser sintetizados en el laboratorio, en
contraste con la creencia, comúnmente aceptada durante mucho tiempo, que la
generación de este compuesto era posible sólo en el interior de los seres vivos,
específicamente en el riñón. La corriente vitalista aún persistió porque se creía que las
reacciones de la materia viva solo podían realizarse en células vivas. Según el vitalismo,
las reacciones biológicas se producían por una fuerza vital de naturaleza misteriosa, pero
no por procesos químicos o físicos. Los hermanos “Buchner” en 1897, se encargaron de
controvertir la corriente vitalista, observando que extractos de células de levaduras
muertas, eran capaces de llevar a cabo la fermentación de la sacarosa (C12H22O11) hasta
etanol (C2H5-OH) , de acuerdo a la reacción:
C12H22O11 + H2O
4C2H5-OH + 4CO2
Esto abrió el camino al estudio de las reacciones y procesos bioquímicos “in vitro”. A
partir de aquí se avanzó más rápidamente en el conocimiento de las diferentes rutas
metabólicas. Un acontecimiento clave en el desarrollo de la bioquímica metabólica ,
ocurrió en 1926, cuando el profesor Americano James Sumner , cristalizó y purificó la
enzima ureasa, extrayéndola de las semillas de soja (Canavalia ensiformis), en un
momento crítico en donde la mayoría de los científicos creían que era imposible cristalizar
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enzimas. Dicha enzima clasificada como una amidohidrolasa , cataliza el desdoblamiento
de la urea , hasta producir Amoníaco y Gas carbónico , según la ecuación:
Ureasa
H2N-CO-NH2 + H2O
2NH3 + CO2
Esto le valió a Sumner el Premio Nobel de Química en 1946. En consecuencia, el profesor
demostró que aunque las proteínas tenían estructuras grandes y complejas, era posible
sintetizarlas como cualquier
compuesto inorgánico y que sus estructuras podían
determinarse con métodos analíticos instrumentales. A partir de aquí, la contribución más
importante consistió en establecer las estructuras químicas básicas de las sustancias
biológicas, identificar las reacciones de cada ruta metabólica y localizar éstas en el interior
de la célula. En 1953, Watson y Crick publicaron la estructura en doble hélice del ADN,
así como todos lo descubrimientos posteriores relacionados con los mecanismos de la
transmisión de la información biológica. Esto dió lugar a una nueva rama de la biología, la
biología molecular. Desde entonces, la bioquímica ha avanzado, especialmente desde la
mitad del siglo XX , con el desarrollo de nuevas técnicas como la cromatografía, la
difracción de rayos X, marcaje por isótopos y el microscopio electrónico. Estas técnicas
abrieron el camino para el análisis detallado y el descubrimiento de muchas moléculas y
rutas metabólicas de las células, como la glucólisis y el ciclo de Krebs (también conocido
como ciclo del ácido cítrico).Hoy, los avances de la bioquímica son usados en múltiples
áreas, desde la genética hasta la biología molecular, de la agricultura a la medicina.
El cuadro 2, resume los principales hechos históricos que han brindado aportes
fundamentales al desarrollo de la Bioquímica Metabólica
Cuadro 2.Contexto histórico de la Bioquímica Metabólica
Fecha
1915
Evento Bioquímico
Esclarecimiento de la
glucólisis
Autores (Prof , Dr)
Características
Gustav Georg
Embden y Otto Fritz
Meyerhof
Primer paso de la
respiración ; es una
secuencia compleja
de 10 RBE-REDOX
(óxido-reducción) que
se realizan en el
citosol celular y por el
cual la molécula de
glucosa(C6) se
(Científicos
Alemanes)
Meyerhof fue premio
Nóbel de Medicina
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(1922)
desdobla
en dos MSc.
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Elaboró:
Jairo Granados.,
moléculas de ácido
pirúvico (C3)
1929
1932
1937
1940
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Aislamiento del Adenosín
Trifosfato (ATP) , a partir de
extractos de músculo
esquelético
Descubrimiento del Ciclo de
Krebs(CK) ó Ciclo del ácido
cítrico (CAC) ó Ciclo de los
ácidos Tricarboxílicos(TAC),
en el músculo pectoral de una
paloma
Descubrimiento de las
reacciones de Hill (Fotólisis y
Fotorreducción de la molécula
del agua en la fase lumínica
Fotosintética )
Descubrimiento del Ciclo de
Cori
(Reciclaje del ácido Láctico)
Cyrus Fiske (USA) y
Yellapragada
Subbarow (India)
Hans Adolf
Krebs(Británico de
origen Alemán) y
Fritz Albert Lipmann
(Estadounidense de
origen Alemán )
Premios Nóbel de
Medicina (1953)
Robert Hill
(Bioquímico Británico)
Carl Ferdinand Cori y
Gerty Cori
(Estadounidenses de
origen Checo ,
nacidos en Praga)
Biomolécula que
almacena energía
metabólica en sus
enlaces
fosfoanhídridos de
éster
Conjunto de RBE que
se producen en las
crestas
mitocondriales , las
cuales tienen como
finalidad oxidar la
AcetilCoA , que
proviene del
catabolismo de
carbohidratos ,
lípidos y proteínas.
Este ciclo
corresponde a una
fase clave de la
respiración de
animales y vegetales
La fase lumínica está
dada por 3
reacciones
fotoquímicas que
ocurren en las
membranas
tilacoidales de los
cloroplastos , ellas
son:Fotólisis del agua
, produce O2
;Fotorreducción
,produce NADPH ; y
la Fotofosforilación
que genera ATP
Es el ciclo de RBE
que envuelve dos
rutas de transporte
de biomoléculas
entre músculo e
hígado
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Premios
Nóbel de Elaboró: Jairo Granados., MSc.
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Metabólica
Medicina (1947)
1940
Descubrimiento del Ciclo de
Calvin de la Fotosíntesis
Melvin Calvin
(Químico
Norteamericano)
Premio Nóbel de
Química (1961)
1941
1953
Clarificación de la función
metabólica del ATP y
Aislamiento del Acetil
coenzima A (acetilCoA)
Dilucidación estructural y
funcional del ácido
desoxirribonucleíco (ADN)
Fritz Albert Lipmann
(Estadounidense de
origen Alemán )
Premio Nóbel de
Medicina (1953)
James Watson(USA)
Y
Francis Crick (Gran
Bretaña)
Premios Nóbel de
Medicina (1962)
El ciclo es una
secuencia de RBE
REDOX , mediante
las cuales el estroma
del cloroplasto , fija
CO2 del aire para
transformarlo
principalmente en
carbohidratos y
productos
secundarios como:
aminoácidos , ácidos
grasos y proteínas.
Biomolécula
energética ,
considerada como
cofactor enzimático
transportador de
grupos acetilo(H3CCO-) en las rutas
metabólicas
Biomolécula
fundamental de la
genética , con
estructura helicoidal
de doble hélice , que
dirige la biosíntesis
de proteínas.
Elaborado por el autor (2011)
2. Ciclo del Carbono y del Agua
Los elementos más importantes que forman parte de la materia viva, están presentes en
la atmósfera, hidrosfera y geosfera y son incorporados por los seres vivos a sus tejidos.
De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zona abiótica (en la
atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) y una zona biótica. Así, una sustancia
química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del
organismo en otro momento. Por ejemplo, una molécula de agua ingresada a un vegetal,
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puede ser la misma que pasó por el organismo de un dinosaurio hace millones de años.
Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser
usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se
extinguirían(http://www2.epm.com.co/bibliotecaepm/biblioteca_virtual/ciclosbgq.htm)
2.1Ciclo del Carbono :El carbono es un bioelemento que da estructura y soporte a los
organismos vivos.. Biomoléculas
como : proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos,
lípidos ,enzimas , hormonas y aminoácidos , tan esenciales para la vida ,contienen
carbono. Se encuentra como dióxido de carbono (CO2) ó gas carbónico , en atmósfera,
océanos y en los combustibles fósiles almacenados bajo la superficie de la Tierra. El
movimiento global del carbono entre el ambiente abiótico y los organismos se denomina
ciclo del carbono.
El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la fotosíntesis, hacen uso del
dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera o disuelto en el agua. El carbono (del
CO2) pasa a formar parte de los tejidos vegetales en forma de carbohidratos , grasas y
proteínas, y el oxígeno es devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración. Así,
el carbono pasa a los herbívoros que consumen las plantas y de ese modo utilizan,
reorganizan y degradan los compuestos carbonados mediante las RBE de la respiración
celular. Estas reacciones metabólicas producen CO2
, H2O , ATP ; también se libera
gas carbónico como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los
tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros. En última
instancia, todos los compuestos del carbono se degradan por descomposición, y el
carbono que es liberado en forma de CO2 a la atmósfera, es utilizado de nuevo por las
plantas en su proceso fotosintético; la figura 2, integra la secuencia de las etapas del ciclo.
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Figura 2.Secuencia de reacciones en el ciclo del carbono (Tomado de:
http://www.windows2universe.org/earth/Water/co2_cycle.html&lang=sp )
En resumen, las reacciones más importantes que ocurren en el ciclo del carbono son las
siguientes:
1. Fotosíntesis : El dióxido de carbono de la atmósfera es fijado por las plantas en el
ciclo de Calvin y
convertido en glucosa (azúcar aldohexosa , C6) según la
ecuación
química:
6CO2 + 6H2O + 686kcal
Radiación UV
E=h
C6H12O6 + 6O2
2. Respiración celular :Los animales consumen los vegetales y a través de sus
procesos digestivos , absortivos y metabólicos , oxidan
carbohidratos como la
glucosa a través de las RBE dadas en : glucólisis ,Ciclo de Krebs y Fosforilación
Oxidativa ,hasta producir gas carbónico , agua y energía , según la ecuación
química :
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C6H12O6 + 6O2
RBE
Mitocondria
6CO2 + 6H2O + 38ATP
3. Descomposición : Bacterias y hongos descomponen plantas muertas y la materia
animal, devolviendo carbono al medio ambiente.
4. Fosilización: En algunos casos el carbono presente en las moléculas biológicas no
regresa inmediatamente al ambiente abiótico, por ejemplo el carbono presente en
la madera de los árboles ó el que formó parte de los depósitos de hulla a partir de
restos de árboles antiguos que quedaron sepultados en condiciones anaerobias
antes de descomponerse. Hulla, petróleo y gas natural son llamados combustibles
fósiles porque se formaron a partir de restos de organismos antiguos y contienen
grandes cantidades de compuestos carbonados como resultado de la fotosíntesis
ocurrida hace millones de años.
2.1 Ciclo del agua : Los organismos juegan un rol muy importante en el ciclo del agua, la
mayoría contienen importantes cantidades de agua (hasta un 90% en peso). Animales y
plantas pierden agua por evaporación. En las plantas el agua tomada por las raíces se
mueve hacia las hojas , impulsada por el potencial hídrico (w ) y luego sale por los
estomas hacia la atmósfera por medio de la evapotranspiración. Tanto en plantas como
en animales, el catabolismo total de los carbohidratos (azúcares) dado por las RBE de
respiración celular , produce energía (ATP) , CO2 y agua como productos de desecho.
Entre tanto , en la fotosíntesis ,las moléculas del agua son desdobladas a través de la
fotólisis , generando oxígeno molecular, que sale por los estomas de la hoja al aire , y
energía en forma de ATP , la cual será utilizada en el ciclo de Calvin para transformar el
gas carbónico ,mediante una compleja serie de RBE , en carbohidratos como la glucosa.
El ciclo del agua (o ciclo hidrológico) es la circulación del agua de la tierra: el agua fresca
de los lagos y ríos, los mares y océanos salados y la atmósfera. Comprende el proceso
que recoge, purifica y distribuye el suministro fijo del agua en la superficie terrestre,
abarcando algunos pasos importantes:
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Evaporación , el agua que está sobre la tierra y en los océanos se convierte en vapor de
agua.
Condensación , el vapor de agua se convierte en gotas del líquido, las cuales forman las
nubes o la niebla.
Proceso de precipitación, el agua regresa a la Tierra bajo la forma de rocío, de lluvia,
granizo o nieve.
Transpiración, el agua es absorbida por las raíces de las plantas, pasa a través de los
tallos y de otras estructuras y es liberada a través de sus hojas como vapor de agua.
Figura 3.Etapas secuenciales en el ciclo del agua (Tomado de :
http://fotosdibujosimagenesvideos.blogspot.com/2010/07/dibujos-e-imagenes-ciclo-del-agua.html
3. Ciclos de Nitrógeno, Azufre y Fósforo
3.1 Ciclo del Nitrógeno
A pesar de que la atmósfera de la tierra posee un 78% del Nitrógeno gaseoso (N 2) ,
siendo
el principal reservorio de este elemento , este se encuentra en cantidades
reducidas en los organismos , especialmente en las plantas . Sin embargo, como la
mayoría de los seres vivos no pueden utilizar dicho
biosintetizar aminoácidos, proteínas
nitrógeno atmosférico para
y otros compuestos nitrogenados, entonces ,
dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo. En consecuencia, a pesar de
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esta abundancia de nitrógeno en la atmósfera, la escasez de nitrógeno en el suelo
constituye un factor limitante para el crecimiento y desarrollo
de las plantas. Es
importante anotar que tan sólo ciertos microorganismos son capaces de asimilar nitrógeno
molecular transformándolo en biomoléculas utilizables para ellas (Bidwell, R., 1989) . El
proceso a través del cual circula nitrógeno a través del mundo orgánico y el mundo físico
se denomina ciclo del nitrógeno.
Este ciclo consta de las siguientes etapas:
3.1.1 Fijación biológica
del nitrógeno (FBN): Es
un proceso simbiótico reductivo
dado en bacterias fijadoras como las del género Rhizobium, que viven en nódulos
de las raíces de leguminosas y de algunas plantas leñosas ó las cianobacterias
que son propias de ambientes acuáticos. La FBN , consiste en la conversión del
nitrógeno gaseoso (N2) mediante la enzima nitrogenasa que cataliza la ruptura del
triple enlace ,hasta producir amoníaco (NH3), forma utilizable para los organismos.
La ecuación química es la siguiente:
Nitrogenasa
N2 + 8e- + 16MgATP + 16H2O
2NH3 + H2 + 16MgADP + 16Pi +8H+
Raices
Donde :
e- = electrones; Mg= Magnesio; ATP =Adenosín trifosfato ; ADP =Adenosín Difosfato ; Pi =
Fosfato inorgánico
3.1.2 Nitrificación: proceso de oxidación del amoníaco
realizado por dos tipos de
bacterias: Nitrosomonas y Nitrobacter (comunes en el suelo). Dicho proceso ocurre en
dos etapas:
A. Nitrosación: Producción de Nitrito (NO2-)
Las bacterias nitrosomas oxidan el amoníaco produciendo nitrito (NO2-), hidrógenos
y agua; los H+ son utilizados en el metabolismo bacteriano para generar moléculas
energéticas de ATP; La ecuación química del proceso es como sigue:
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Nitrosomas
2 NH3 + 3 O2(g)
-
+
2 NO2 + 2 H + 2 H2O
B. Nitratación: Producción de Nitrato (NO3-)
Como el nitrito es un ión tóxico para las plantas limitando la mayoría de cultivos, las
nitrobacter lo continúan oxidando, hasta generar el ión nitrato, el cual es fácilmente
asimilado por las plantas; la ecuación es la siguiente:
-
2 NO2 + O2 (g)
Nitrobacter
2 NO3
Lo descrito anteriormente se puede observar en la figura 4:
Figura 4:Etapas dadas en el ciclo del Nitrógeno (Tomado de:
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/ciclo-del-nitrogeno )
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3.1.3 Asimilación: las raíces de las plantas absorben el amoníaco (NH3) o el nitrato
(NO3 -), e incorporan el nitrógeno en proteínas, ácidos nucleicos y clorofila. Cuando
los animales se alimentan de vegetales consumen compuestos nitrogenados
vegetales y los transforman en compuestos nitrogenados animales.
3.1.4 Amonificación: consiste en la conversión de compuestos nitrogenados orgánicos
en amoníaco, se inicia cuando los organismos producen desechos como urea
(orina) y ácido úrico (excreta de las aves), sustancias que son degradadas para
liberar como amoníaco el nitrógeno en el ambiente abiótico. El amoníaco queda
disponible para los procesos de nitrificación y asimilación. El nitrógeno presente en
el suelo es el resultado de la descomposición de materiales orgánicos y se
encuentra en forma de compuestos orgánicos complejos, como proteínas,
aminoácidos, ácidos nucleicos y nucleótidos, que son degradados a compuestos
simples por microorganismos - bacterias y hongos - que se encuentran en el suelo.
Estos microorganismos usan las proteínas y los aminoácidos para producir sus
propias proteínas y liberan el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco (NH 3) o
ion amonio (NH4+).
3.1.5 Desnitrificación: es el proceso que realizan algunas bacterias ante la ausencia de
oxígeno, degradan nitratos (NO3 -) liberando nitrógeno (N2) a la atmósfera a fin de
utilizar el oxígeno para su propia respiración. Ocurre en suelos mal drenados.
A pesar de las pérdidas de nitrógeno, el ciclo se mantiene gracias a la actividad de
las bacterias fijadoras de nitrógeno, capaces de incorporar el nitrógeno gaseoso del
aire a compuestos orgánicos nitrogenados. En los sistemas naturales, el nitrógeno
que se pierde por desnitrificación, lixiviación, erosión y procesos similares es
reemplazado por el proceso de fijación y otras fuentes de nitrógeno. La
interferencia antrópica (humana) en el ciclo del nitrógeno puede, no obstante, hacer
que haya menos nitrógeno en el ciclo, o que se produzca una sobrecarga en el
sistema. Por ejemplo, los cultivos intensivos, su recogida y la tala de bosques han
causado un descenso del contenido de nitrógeno en el suelo (algunas de las
pérdidas en los territorios agrícolas sólo pueden restituirse por medio de
fertilizantes nitrogenados artificiales, que suponen un gran gasto energético). Por
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otra parte, la lixiviación del nitrógeno de las tierras de cultivo demasiado fertilizadas,
la tala indiscriminada de bosques, los residuos animales y las aguas residuales han
añadido demasiado nitrógeno a los ecosistemas acuáticos, produciendo un
descenso en la calidad del agua y estimulando un crecimiento excesivo de las
algas. Lo analizado anteriormente, se resume en la figura 5:
Figura 5 : Resumen esquemático del ciclo del Nitrógeno (Tomado de :
http://roble.pntic.mec.es/~mbedmar/iesao/quimica/ciclodel.htm)
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