El ciclo del nitrógeno comprende los pasos de fijación, nitrificación y desnitrificación.
El nitrógeno es un elemento químico que se encuentra ampliamente en la naturaleza. La atmósfera, por ejemplo, está compuesta principalmente de nitrógeno gaseoso, aproximadamente un 78%. Aunque es importante para la supervivencia de todos los organismos, la mayoría no puede eliminarlo de la atmósfera para su uso. Para su uso, los seres vivos necesitarán principalmente bacterias llamadas fijadores de nitrógeno.
Para comprender mejor el ciclo del nitrógeno, podemos dividirlo didácticamente en algunos pasos principales: fijación, nitrificación y desnitrificación.
La fijación es el paso en el que actúan las bacterias fijadoras. Ejemplos de este tipo de organismo son las cianobacterias y bacterias del género Rhizobium, que viven asociados a las raíces de algunas plantas, principalmente leguminosas (frijoles y soja, por ejemplo), formando especies de nódulos. En esta fase, el nitrógeno gaseoso se transforma en compuestos orgánicos nitrogenados.
Bacterias del género Rizobio para formar nódulos en las raíces de las leguminosas, inicialmente penetran en estas plantas cuando aún son jóvenes, cuando comienzan su reproducción dentro de las células radiculares. La multiplicación de células infectadas conduce a la formación de los llamados nódulos. Esta asociación es beneficiosa para ambas partes, ya que la planta puede vivir en ambientes pobres en nitrógeno y las bacterias se alimentan de sustancias producidas por la planta.
Estas bacterias transforman el nitrógeno atmosférico en amoníaco (NH3) y transferirlo a la planta, que al morir y descomponerse libera esta sustancia al suelo, ayudando así a la fertilización. Debido a que la liberación de amoniaco ayuda a fertilizar el suelo, es común utilizar leguminosas después de plantar algunos cultivos, como el maíz, que elimina mucho nitrógeno del suelo, mientras que las leguminosas logran reponer este elemento. Este proceso es fundamental para evitar el empobrecimiento del suelo.
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Algunas plantas pueden usar nitrógeno del amoníaco, pero la gran mayoría solo asimila nitrato (NO3–). La nitrificación es el proceso mediante el cual se forman nitratos en el suelo. Este proceso solo es posible gracias a la presencia de bacterias nitrificantes.
A nitrificación se lleva a cabo en dos pasos principales. Primero ocurre la formación de nitrito (NO2–) y, posteriormente, la formación de nitrato (NO3–). En el proceso intervienen dos géneros de bacterias: Nitrosomonas mi Nitrobacter.
Primero las bacterias del género Nitrosomonas llevar a cabo la oxidación del amoniaco, produciendo así nitrito (NO2–). Tenga en cuenta la siguiente ecuación:
2NH3 (amoniaco) + 3O2 (gas oxígeno) → 2NO2– (nitrito) + 2H2O (agua) + 2H+ + ENERGÍA
Bacterias del género Nitrobacter luego oxidan el nitrito en nitrato. Tenga en cuenta la siguiente ecuación:
2NO2– (nitrito) + O2 (gas oxígeno) → 2NO3– (nitrato) + ENERGÍA
El nitrato es fácilmente absorbido por las raíces de las plantas, ayudándolas en la síntesis de aminoácidos y bases nitrogenadas. El nitrógeno pasa a los animales a través de la cadena alimentaria.
Finalmente, está el proceso de desnitrificación, en el que los compuestos nitrogenados que se encuentran en el suelo son utilizados por bacterias desnitrificantes. Estas bacterias utilizan estos compuestos para obtener energía y, durante el proceso, liberan gas nitrógeno, que se libera a la atmósfera.
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