Fixació de nitrogen
La fixació de nitrogen és el procés de combinació de nitrogen molecular o dinitrógeno en oxigen o hidrogen per a obtindre òxits o amoni que poden incorporar-se a la biosfera. El nitrogen molecular, que és el component que més abunda en la atmòsfera, és inerte i no aprovechable directament per la majoria dels sers vius. La fixació de nitrogen pot ocórrer de dos formes: de manera abiótica (sense intervenció dels sers vius) o per acció de microorganismes (fixació biològica de nitrogen).[1]La fixació en general supon l'incorporació a la biosfera d'una important cantitat de nitrogen, que a nivell global pot alcançar uns 250 millons de tonellades a l'any, de les que 150 corresponen a la fixació biològica.[2]
Fixació abiótica de nitrogen
[editar | editar còdic]Estes reaccions ocorren de forma abiótica en condicions naturals com a conseqüència de les descàrregues elèctriques o processos de combustió i el aigua de pluja s'encarrega d'arrastrar al sol els composts formats. També es deriven de la síntesis química de fertilisants en un alt consum d'energia.
Fixació biològica de nitrogen (FBN)
[editar | editar còdic]
La reducció de nitrogen a amoni portada a terme per bactèrias de vida lliure o en simbiosis en algunes espècies vegetalés (leguminosas i algunes llenyoses no leguminosas), es coneix com a fixació biològica de nitrogen (FBN). Els organismes capaços de fixar nitrogen es coneixen com diazótrofos.
Esta propietat està restringida només a procariota i es troba molt repartida entre els diferents grups de bactèries i algunes arqueobacterias. És un procés que consumix molta energia que ocorre en la mediació de la enzima nitrogenasa segons la següent reacció bioquímica que es produïx via ATP en eliminació de fòsfor inorgànic (Pi):
L'amoni, primer compost estable del procés, és assimilat pels fijadores lliures o transferit al corresponent hospedador en el cas de l'associació en plantes. Encara que el amoníac (NH3) és el producte directe d'esta reacció, es ioniza ràpidament a amoni (NH4). En diazótrofos de vida lliure, l'amoni de la nitrogenasa és assimilada en glutamato a través del cicle de síntesis glutamina sintetasa/glutamato.
La nitrogenasa, formada per dos metaloproteínas, ferroproteína i molibdoferroproteína, està prou ben conservada en tots els microorganismes fijadores. Presenta un ranc d'activitat estés front a atres molècules que contenen triples enllaços lo que ha donat base a un pràctic método de detecció i mida de la capacitat fijadora, i a pensar en el possible paper detoxificador d'esta enzima en l'ambient primigeni de la terra.
En moltes bactèries, la nitrogenasa és molt susceptible a la destrucció per oxigen (moltes bactèries deixen de produir fixar nitrogen en presència d'oxigen). Tensions baixes d'oxigen són aprofitades per diferents bactèries que viuen en anaerobiosis, respirant nivells baixos d'oxigen, o obtenint l'oxigen en una proteïna (p. eix. leghemoglobina).
La fixació de nitrogen presenta un gran interés econòmic i ecològic. De fet, i com a eixemple, les altes produccions de soja a nivell mundial són degudes a este procés a través de l'aplicació de inoculante microbianos de calitat. Es dona en tots els hàbitats i equilibra el cicle biogeoquímic del nitrogen en recuperar per a la biosfera el que es pert per desnitrificación. L'implicació en la fixació simbiòtica de plantes tan importants en alimentació humana i animal com les leguminosas, i la possibilitat d'estendre esta propietat a atres espècies vegetals d'interés agrícola, en la consegüent eliminació de la necessitat d'usar fertilisants nitrogenats, ha fet de la FBN un tema d'intensa investigació a lo llarc dels anys.
Fixació simbiòtica de nitrogen en les leguminosas
[editar | editar còdic]Les més conegudes són les plantes de la família de les leguminosas (Fabaceae) com els trébols, alfalfa, soja, fesols o porotos, pésols), que posseïxen en les seues raïls nòduls en bactèries simbiòtiques conegudes com rizobios, que produïxen composts nitrogenats que ajuden a la planta a créixer i competir en atres plantes. Quan la planta mor, el nitrogen ajuda a fertilizar el sol.[3] Es creu també que durant la vida de la planta també s'enriquix el sol a través dels exsudats de les raïls, rics en nitrogen.
L'immensa majoria de les leguminosas tenen eixa associació, pero alguns gèneros com Styphnolobium no.[4] L'associació leguminosa-bactèria sol ser molt específica, encara que algunes espècies bacterianes són capaces de formar simbiosis en vàries leguminosas:
| Leguminosa | Bactèria |
| Soja | Bradyrhizobium japonicum i Sinorhizobium fredii |
| Pésol | Rhizobium leguminosarum bv. viciae |
| Fesol | Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli, R. etli i R. tropici |
| Trébol | Rhizobium leguminosarum bv. trifolii |
| Alfalfa | Sinorhizobium meliloti |
| Medicago truncatula | Sinorhizobium meliloti |
Fixació de nitrogen en no-leguminosas
[editar | editar còdic]Hi ha poques plantes no leguminosas que puguen fixar nitrogen. Són 22 gèneros de arbustos leñosos o arbres de 8 famílies. Estes plantes formen associacions en bactèries del gènero Frankia, i es denominen plantes actinoricicas. L'habilitat de fixar nitrogen no està universalment present en eixes famílies; aixina, dels 122 gèneros de Rosaceae, solament 4 gèneros fixen nitrogen.
També hi ha algunes associacions simbiòtiques fijadoras de nitrogen en cianobacterias (Nostoc).
També existix associació entre bactèries fijadoras i plantes del tipo gramíneas. En estos casos la bactèria (alguns ceps del gènero Azospirillum) invadix els espais entre cèlules de la raïl pero sense penetrar en les cèlules vegetals. Alguns cultius que es poden beneficiar d'este tipo d'associacions són els següents:
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Florencia Guerrero i Esteban Ciarlo (Compiladors), Alejandra Groba (Editora). «nostre-Sol.-Simpòsium.pdf Som el nostre sol (Manual digital)» (en és). Fertilizar Associació Civil. Consultat el 2025-09-27.
- ↑ María Virginia Fernández Canigia. «Fixació Biològica de Nitrogen» (en és). Horisó A Digital. Consultat el 27 de setembre de 2025.
- ↑ Smil, Vaclav (2000). Cycles of Life (en en), Scientific American Library.
- ↑ Foreste, Emiliano(2021).Revista d'Educació en Biologia.24(1)
- 27-….Consultat el 29 de setembre de 2025.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Fijación de nitrógeno» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.