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METABOLISMO DEL NITROGENO - Coggle Diagram
METABOLISMO DEL NITROGENO
Desaminación
Proceso metabólico en el cual los organismos eliminan el grupo amino (-NH₂) de los aminoácidos para obtener energía y producir amoníaco (NH₃) como subproducto.
Amortiguación del amoníaco
El amoníaco producido por la desaminación es procesado de manera rápida para evitar la acumulación tóxica en las células.
Aminoácidos como fuente de energía
Los aminoácidos son desaminados en condiciones de necesidad energética, dando lugar a la obtención de energía a partir del catabolismo del grupo amino.
Producción de amoníaco
La acción de enzimas específicas desamina los aminoácidos, liberando amoníaco que puede ser utilizado en otros procesos metabólicos o eliminado del organismo.
Vías de desaminación
Existen diferentes vías de desaminación en función de los aminoácidos implicados, como la desaminación oxidativa y la transdesaminación, cada una catalizada por enzimas específicas.
Regulación de la desaminación
La desaminación de aminoácidos está regulada por la demanda energética de los organismos y los niveles de aminoácidos presentes en el entorno celular.
Asimilación del amoníaco
Proceso mediante el cual los organismos utilizan el amoníaco (NH₃) como fuente de nitrógeno para la síntesis de moléculas biológicas como aminoácidos y proteínas.
Absorción de amoníaco
Las plantas y otros organismos toman el amoníaco del suelo o del entorno acuático a través de sus raíces, transportándolo hacia las células donde se llevará a cabo la asimilación.
Síntesis de aminoácidos
El amoníaco asimilado se incorpora a la cadena de reacciones bioquímicas que conducen a la formación de aminoácidos esenciales para la estructura y función celular.
Proceso enzimático
Enzimas específicas catalizan las reacciones de incorporación del amoníaco en los precursores de aminoácidos, garantizando su correcta integración en las proteínas en formación.
Regulación de la asimilación
El proceso de asimilación del amoníaco está regulado por la disponibilidad de nitrógeno en el ambiente y la demanda metabólica de los organismos para el crecimiento y desarrollo.
Importancia nutricional
La asimilación eficiente del amoníaco es esencial para la nutrición de las plantas y otros seres vivos, ya que les proporciona los aminoácidos necesarios para mantener sus funciones vitales.
Fijación del nitrógeno
Conversión del nitrógeno atmosférico (N₂) en formas utilizables por los organismos vivos como el amoníaco (NH₃) o nitritos (NO₂⁻).
Asociación simbiótica
Relación mutualista entre las plantas y las bacterias fijadoras de nitrógeno, donde las plantas proporcionan carbono a las bacterias y éstas les proveen nitrógeno.
Regulación del proceso
La fijación del nitrógeno está regulada por condiciones ambientales como la disponibilidad de oxígeno y la presencia de nitrógeno en la forma de amoníaco.
Bacterias fijadoras de nitrógeno
Microorganismos como Rhizobium en las raíces de leguminosas, y Azotobacter en el suelo, realizan la fijación biológica del nitrógeno.
Enzima nitrogenasa
Enzima clave en el proceso de fijación del nitrógeno, que convierte el N₂ en amoníaco (NH₃) mediante una reacción compleja que requiere energía.
Importancia agrícola
La fijación del nitrógeno es fundamental en la agricultura sostenible, ya que reduce la necesidad de fertilizantes nitrogenados, contribuyendo a la salud del suelo y la reducción de la contaminación ambiental.
Incorporación y reciclaje
Incorporación de Nitrógeno
Fijación de Nitrógeno
Proceso por el cual ciertos microorganismos como las bacterias fijadoras de nitrógeno convierten el nitrógeno atmosférico en amoníaco (NH₃) o nitritos (NO₂⁻).
Simbiosis con Leguminosas
Las leguminosas como los frijoles y las arvejas establecen simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno (Rhizobium) en sus raíces para incorporar nitrógeno en el suelo.
Reciclaje de Nitrógeno
Descomposición de Materias Orgánicas
Microorganismos descomponedores como bacterias y hongos descomponen residuos orgánicos liberando amonio, que luego se transforma en nitratos.
Nitrificación
Proceso en el que las bacterias oxidan el amonio (NH₄⁺) a nitrato (NO₃⁻), permitiendo su disponibilidad para las plantas.
Ciclo del Nitrógeno
Interconexión entre Procesos
La incorporación de nitrógeno mediante la fijación y el reciclaje a través de la descomposición y la nitrificación contribuyen al equilibrio del ciclo del nitrógeno en los ecosistemas.
Importancia del Reciclaje y la Incorporación
Nutrición de las Plantas
El nitrógeno es un nutriente esencial para el crecimiento de las plantas y su disponibilidad a través del reciclaje y la incorporación es crucial para la producción de biomasa.
Sostenibilidad Ambiental
La eficiencia en el reciclaje y la incorporación del nitrógeno ayuda a reducir la dependencia de fertilizantes nitrogenados, disminuyendo la contaminación del agua por lixiviación de nitratos.
Nitrificación
Proceso biológico en el ciclo del nitrógeno donde los compuestos orgánicos de nitrógeno son transformados en formas inorgánicas como amonio (NH₄⁺), nitrito (NO₂⁻) y finalmente nitrato (NO₃⁻) por la acción de bacterias nitrificantes.
Amonificación
Etapa inicial de la nitrificación donde las moléculas orgánicas de nitrógeno se descomponen en amoníaco (NH₃) y amonio (NH₄⁺) por acción de bacterias descomponedoras.
Nitrificación Aeróbica
Proceso llevado a cabo por bacterias nitrificantes aeróbicas del género Nitrosomonas y Nitrobacter, que convierten amonio (NH₄⁺) en nitrito (NO₂⁻) y posteriormente en nitrato (NO₃⁻) utilizando oxígeno.
Nitrificación Anóxica
Proceso realizado por bacterias nitrificantes anaeróbicas que realizan la conversión de amonio (NH₄⁺) a nitrato (NO₃⁻) en ausencia de oxígeno, como en ambientes acuáticos con bajo contenido de oxígeno.
Importancia Ecológica
La nitrificación es un proceso esencial en el ciclo del nitrógeno que transforma el nitrógeno en formas disponibles para las plantas, facilitando su absorción y contribuyendo a la fertilidad del suelo.
Regulación de la Nitrificación
La actividad de las bacterias nitrificantes y la velocidad de nitrificación están influenciadas por factores como la temperatura, pH del suelo, oxígeno disponible y presencia de nutrientes.
Desnitrificación
Proceso microbiano en el ciclo del nitrógeno en el que los nitratos (NO₃⁻) se reducen a formas gaseosas como óxido nitroso (N₂O) y nitrógeno molecular (N₂) por acción de bacterias desnitrificantes.
Bacterias Desnitrificantes
Microorganismos anaeróbicos facultativos que realizan la desnitrificación, como géneros de bacterias Pseudomonas, Paracoccus y Achromobacter, entre otros.
Reducción de Nitratos
Bajo condiciones anaeróbicas, las bacterias desnitrificantes utilizan los nitratos como aceptor de electrones y los reducen a óxido nitroso y nitrógeno molecular, liberando gases a la atmósfera.
Ambientes de Desnitrificación
La desnitrificación ocurre en suelos inundados, sedimentos acuáticos, sistemas de aguas residuales y zonas anóxicas donde la disponibilidad de oxígeno es baja.
Ciclo del Nitrógeno
La desnitrificación cierra el ciclo del nitrógeno al devolver el nitrógeno atmosférico (N₂) a la atmósfera y transformar los nitratos en formas no disponibles para las plantas.
Regulación de la Desnitrificación
La actividad de las bacterias desnitrificantes está influenciada por la disponibilidad de nitratos, oxígeno, pH del suelo y otros factores ambientales.
Síntesis de proteínas
Proceso mediante el cual se construyen proteínas a partir de la información genética contenido en el ADN. Implica la unión de aminoácidos en secuencia para formar cadenas peptídicas.
Transcripción
Primera etapa de la síntesis de proteínas donde la información genética del ADN se transcribe a ARN mensajero (ARNm) en el núcleo de la célula.
Traducción
Proceso mediante el cual el ARNm es decodificado en el citoplasma de la célula, y los aminoácidos son unidos para formar una cadena polipeptídica, bajo la dirección de ARN de transferencia (ARNt) y ribosomas.
Aminoácidos
Moléculas orgánicas esenciales para la síntesis de proteínas. Son transportados al ribosoma por ARNt y se unen en secuencia para formar la cadena peptídica de la proteína.
Codones
Secuencias de tres bases nitrogenadas en el ARNm que codifican para un aminoácido en la síntesis de proteínas.
Ribosomas
Complejos celulares donde se lleva a cabo la traducción del ARNm y la síntesis de proteínas.
Regulación de la Síntesis de Proteínas
Proceso controlado por diversos factores, como la disponibilidad de aminoácidos, factores de crecimiento y señales internas y externas que coordinan la producción proteica según las necesidades celulares.
Productos del Metabolismo del Nitrógeno
Amonio (NH₄⁺)
Forma inicial de nitrógeno mineral disponible para las plantas.
Proviene de la descomposición de materia orgánica y procesos de mineralización.
Nitrato (NO₃⁻)
Forma de nitrógeno mineral soluble en agua y absorbido por las plantas.
Resultado de la nitrificación del amonio por bacterias del suelo.
Nitrito (NO₂⁻)
Nitrógeno intermedio en la nitrificación, antes de convertirse en nitrato.
Menos común en suelos bien oxigenados, se transforma rápidamente en nitrato.
Óxido Nitroso (N₂O)
Gas de efecto invernadero producido en procesos de desnitrificación.
Resultado de la reducción de nitratos por bacterias desnitrificantes.
Aminoácidos
Componentes básicos de proteínas que contienen nitrógeno.
Resultado de la incorporación de nitrógeno a través de la fijación o la asimilación de compuestos nitrogenados.
Proteínas
Macromoléculas compuestas principalmente de aminoácidos.
Esencial en la estructura celular y en funciones biológicas.
Ácidos Nucleicos
Moléculas que constituyen el material genético de los seres vivos.
Contienen nitrógeno en sus bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina, timina y uracilo).