Fijación biológica del Nitrógeno 1

Cora Dediol

29 Oct 202006:16

Summary

TLDREl guion aborda la aplicación biológica del nitrógeno en la agricultura y el entorno, destacando la fijación biológica de nitrógeno por microorganismos como diazotróficos. Expone métodos alternativos de fijación no biológica y la producción de fertilizantes químicos. Se menciona la crisis de 1973 y la importancia de la investigación en bacterias asociadas con cultivos como el sorgo, lo que llevó a Brasil a triplicar su producción de bioetanol. Se describe la enzima responsable de la fijación, su estructura y el proceso energético involucrado, destacando la eficiencia de diferentes estrategias de fijación en cultivos y ecosistemas.

Takeaways

🌿 La aplicación biológica del nitrógeno es crucial para la agricultura y el ambiente.
🌱 La microbiología agrícola ha contribuido significativamente al entendimiento del ciclo del nitrógeno.
🌱 La fijación biológica de nitrógeno es la reducción de nitrógeno molecular a amonio, llevado a cabo por microorganismos llamados diazotróficos.
🌐 El nitrógeno del suelo proviene del aire, que contiene el 70% de nitrógeno.
⚙️ La fijación del nitrógeno también puede ocurrir de manera no biológica, como en la industria mediante procesos que requieren altas temperaturas y presiones.
🌱 La enzima responsable de la fijación biológica de nitrógeno es la nitrogenasa, que requiere energía en forma de ATP.
🌱 La producción de fertilizantes químicos tiene un costo de fabricación y energía significativo.
🌐 En 1973, la producción de fertilizantes se vio afectada por la guerra de Yom Kipur, lo que llevó a un aumento en la investigación de alternativas.
🌱 Brasil triplicó su producción de bioetanol gracias a la investigación de bacterias asociadas con cultivos como el sorgo, el maíz, el arroz y la caña de azúcar.
🌱 La fertilización biológica total y discriminada se basa en la asociación de diazotróficos con las plantas, ya sea en simbiosis o de manera libre en diferentes ecosistemas.

Q & A

¿Qué es la aplicación biológica del nitrógeno en la agricultura?
-La aplicación biológica del nitrógeno es un proceso esencial en la agricultura, donde la microbiología agrícola ha contribuido significativamente al entender cómo los microorganismos fijan el nitrógeno atmosférico, lo que mejora la fertilidad del suelo y promueve el crecimiento de las plantas.
¿Cuál es la importancia del ciclo del nitrógeno en el cultivo de leguminosas?
-El ciclo del nitrógeno es crucial en el cultivo de leguminosas, ya que estas plantas forman simbiosis con bacterias que fijan nitrógeno, proporcionando un abono natural y reduciendo la necesidad de fertilizantes químicos.
¿Qué son los 'días o trozos de nitrógeno' y cómo contribuyen al ciclo del nitrógeno?
-Los 'días o trozos de nitrógeno' son microorganismos que pueden fijar nitrógeno atmosférico en forma de amonio, lo que luego puede ser utilizado por las plantas. Estos incluyen a bacterias que viven en simbiosis con las raíces de las plantas o que actúan de manera independiente en el suelo.
¿Cómo se realiza la fijación del nitrógeno de forma no biológica?
-La fijación no biológica del nitrógeno se realiza industrialmente mediante procesos como la lización, la oxidación del amoniaco y la hidratación del dióxido de nitrógeno, que requieren altas temperaturas y presiones para producir fertilizantes químicos.
¿Qué sucedió en 1973 que afectó la producción de fertilizantes?
-En 1973, la Guerra de Yom Kipur llevó a un aumento de los precios del petróleo, lo que afectó negativamente la producción de fertilizantes químicos, ya que muchos de estos procesos dependen del petróleo como fuente de energía.
¿Qué descubrimiento de Joana Do Berenguer contribuyó a la agricultura en Brasil?
-Joana Do Berenguer, una ingeniera agrónoma checoslovaca, descubrió bacterias asociadas con sorgo, maíz, arroz y caña de azúcar que podían fijar nitrógeno. Esto llevó a Brasil a triplicar su producción de bioetanol sin utilizar fertilizantes derivados del petróleo.
¿Cuál es la enzima responsable de la fijación biológica del nitrógeno?
-La enzima responsable de la fijación biológica del nitrógeno es la nitrogenasa, que tiene una estructura similar en una gran diversidad de microorganismos y es capaz de reducir el nitrógeno atmosférico a amonio.
¿Qué papel juegan los electrones en la fijación del nitrógeno por parte de las bacterias?
-Los electrones son esenciales en la fijación del nitrógeno, ya que son transferidos a la nitrogenasa, que a su vez reduce el nitrógeno atmosférico a amonio. Este proceso requiere un flujo de electrones y energía en forma de ATP.
¿Cuál es el costo energético de la fijación del nitrógeno?
-El costo energético de la fijación del nitrógeno es alto, ya que se consume entre 16 a 24 ATP por cada molécula de nitrógeno reducido, lo que indica la complejidad y la energía requerida para llevar a cabo este proceso biológico.
¿Cómo se mide la actividad de fijación del nitrógeno en las bacterias?
-La actividad de fijación del nitrógeno se puede medir observando la reducción de acetileno o etileno por parte de las bacterias, que actúan como indicadores de la eficiencia en la fijación del nitrógeno.

Outlines

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🌱 Biología del Nitrógeno en Agricultura

Este párrafo aborda la importancia de la aplicación biológica del nitrógeno en la agricultura y el ambiente. Se destaca que el conocimiento de este proceso es crucial para la microbiología agrícola y debe ser considerado en la realización de cultivos de leguminosas, abonos verdes, siembras de pasturas y la implantación de especies arbóreas y arbustivas. Se explica que la fijación biológica del nitrógeno, que consiste en la reducción del nitrógeno molecular al amonio, es un proceso realizado por microorganismos llamados rizobiales, tanto en condiciones aerobias como anaeróbicas. La atmósfera, que contiene el 70% de nitrógeno, es la fuente de este elemento en el suelo. Además, se menciona que hay procesos no biológicos de fijación del nitrógeno, como la lixiviación, la fotosíntesis y la industria química, que implican un costo energético significativo. También se menciona la crisis de fertilizantes en 1973 debido a la guerra de Yom Kipur y cómo la investigación llevó a descubrir bacterias en asociación con cereales y cana de azúcar, lo que triplicó la producción de bioetanol en Brasil sin fertilizantes de petróleo.

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🔬 Proceso de Fijación del Nitrógeno

Este segundo párrafo profundiza en el proceso de fijación del nitrógeno, explicando que los electrones necesarios para la reacción pueden provenir de fuentes orgánicas o inorgánicas y cómo los portadores de electrones, como las ferredoxinas y las proteínas, juegan un papel crucial. Se describe la microfinanza, una enzima que requiere un flujo de electrones y energía en forma de ATP para funcionar. Se menciona que la fijación del nitrógeno tiene un alto costo energético, con la necesidad de entre 16 a 24 ATP por átomo de nitrógeno reducido. También se discute la importancia de la enzima glutamina sintetasa en la asimilación del amonio y el gasto de ATP asociado. Finalmente, se menciona que los electrones para la fijación del nitrógeno pueden provenir de la clorofila en microorganismos fotosintéticos o de otros sustratones como el hidrógeno.

Mindmap

Keywords

💡Nitrógeno

El nitrógeno es un elemento químico esencial para la vida, representado por el símbolo 'N' y el número atómico 7. En el contexto del video, el nitrógeno atmosférico se convierte en una fuente de nutrientes para las plantas a través de la fijación biológica de nitrógeno, un proceso crucial en la agricultura y el medio ambiente. El 70% de la atmósfera está compuesto de nitrógeno molecular, y los microorganismos denominados 'fixadores de nitrógeno' son responsables de reducir este nitrógeno a formas utilizables por las plantas.

💡Fijación biológica de nitrógeno

Es el proceso mediante el cual los microorganismos transforman el nitrógeno atmosférico inerte (N2) en formas más accesibles como el amonio. Este proceso es fundamental para la nutrición de las plantas y se lleva a cabo por bacterias denominadas 'fixadoras de nitrógeno', que pueden vivir en simbiosis con las plantas o de manera independiente en el suelo. En el guion, se menciona que los 'fixadores de nitrógeno' son microorganismos que realizan esta tarea, contribuyendo significativamente a la fertilidad del suelo.

💡Azotobacter

Azotobacter es un género de bacterias que son capaces de fijar nitrógeno atmosférico. Se menciona en el guion como un ejemplo de microorganismo que contribuye a la fijación biológica de nitrógeno, lo que demuestra su importancia en la agricultura para mejorar la fertilidad del suelo y reducir la dependencia de fertilizantes químicos.

💡Leguminosas

Las leguminosas son plantas que forman una relación simbiótica con ciertas bacterias conocidas como 'rízobios', que son capaces de fijar nitrógeno. Estas plantas son fundamentales en la agricultura sostenible ya que mejoran la fertilidad del suelo y reducen la necesidad de fertilizantes externos. En el guion, se sugiere que el conocimiento de la fijación de nitrógeno es crucial al cultivar leguminosas, ya que estas relaciones simbióticas son clave para la nutrición de las plantas.

💡Ammonio

El amonio es una forma de nitrógeno que las plantas pueden absorber directamente desde el suelo. Es un producto de la fijación biológica de nitrógeno y es utilizado por las plantas para la síntesis de aminoácidos y, por ende, de proteínas. En el guion, se menciona que la reducción de nitrógeno molecular a amonio es un paso esencial en la fijación biológica de nitrógeno.

💡Fertilizantes químicos

Los fertilizantes químicos son productos industriales que contienen nutrientes para las plantas, como el nitrógeno, fósforo y potasio. Aunque son útiles para la agricultura, su producción y aplicación tienen un costo ambiental y energético significativo. En el guion, se menciona el proceso de 'Haber-Bosch', que es una técnica industrial para la producción de fertilizantes a partir del nitrógeno atmosférico, requiriendo altas temperaturas y presiones.

💡Guerra de Yom Kipur

La Guerra de Yom Kipur fue un conflicto bélico en 1973 que marcó un punto de inflexión en la economía mundial, incluyendo el precio del petróleo y, por ende, la producción de fertilizantes químicos. El guion menciona este evento histórico para ilustrar cómo factores geopolíticos pueden afectar la producción agrícola y la dependencia de ciertos tipos de fertilizantes.

💡Joana Do Berenguer

Joana Do Berenguer fue una ingeniera agrónoma checoslovaca mencionada en el guion por su contribución a la investigación en la fijación biológica de nitrógeno. Su trabajo con bacterias asociadas a cultivos como el sorgo, el maíz, el arroz y la caña de azúcar ayudó a Brasil a triplicar su producción de bioetanol sin depender de fertilizantes derivados del petróleo, lo que demuestra la relevancia de la investigación en microbiología agrícola para la sostenibilidad y la autosuficiencia energética.

💡Enzima nitrogenasa

La enzima nitrogenasa es esencial en la fijación biológica de nitrógeno, ya que es la responsable de reducir el nitrógeno atmosférico a amonio. Se compone de varios subunidades, incluyendo la molibdeno nitrogenasa y la iron nitrogenasa, que requieren metales como el hierro y el molibdeno para su función. En el guion, se describe cómo esta enzima requiere un flujo de electrones y energía en forma de ATP para realizar su función, subrayando la complejidad del proceso de fijación de nitrógeno.

💡Fertilización biológica

La fertilización biológica es el proceso de usar microorganismos o sus productos para mejorar la fertilidad del suelo y la nutrición de las plantas. En el guion, se discute cómo la fertilización biológica total y discriminada puede ser utilizada en diferentes cultivos, dependiendo de las necesidades específicas de los mismos y las relaciones simbióticas con los microorganismos. Este enfoque sostenible reduce la dependencia de fertilizantes químicos y mejora la calidad del suelo a largo plazo.

Highlights

Estudio de la aplicación biológica del nitrógeno, un aporte significativo a la agricultura y al ambiente.

Importancia del conocimiento del ciclo del nitrógeno en la agricultura, especialmente en la siembra de leguminosas y la implantación de especies arbóreas.

La atmósfera como fuente inagotable de nitrógeno, constituyendo el 70% de ella.

Microorganismos conocidos como diazotróficos que realizan la fijación biológica de nitrógeno tanto en aerobios como en anaerobios.

La fijación del nitrógeno también puede ocurrir por procesos no biológicos, como la lización y la oxidación.

El proceso de harvard, utilizado industrialmente para la producción de fertilizantes químicos, requiere altas temperaturas y presiones.

La crisis de 1973 y su impacto en la producción de fertilizantes, llevando a un aumento en la investigación de alternativas.

Descubrimiento de bacterias asociadas con sorgo, maíz, arroz y caña de azúcar por Joana Do Berenguer, un avance en la agricultura sostenible.

El uso de fertilización biológica total y discriminada según los cultivos y su relación con los diazotróficos.

La enzima responsable de la fijación biológica del nitrógeno, la nitrogenasa, y su estructura similar en diversos microorganismos.

La necesidad de un flujo de electrones y energía en forma de ATP para la función de la enzima nitrogenasa.

El costo energético de la fijación del nitrógeno, con la consumo de 16 a 24 ATP por nitrógeno reducido.

La posibilidad de que los electrones para la fijación del nitrógeno procedan de fuentes orgánicas o inorgánicas.

La reducción del amoniaco y la producción de hidrógeno como parte del proceso de fijación del nitrógeno.

La diferencia en la capacidad de fijación del nitrógeno entre cepas que tienen una hidrógeno de absorción positiva y las que son negativas.

La medición de la actividad de la fixación del nitrógeno y su importancia en la producción agrícola.

El gasto adicional de ATP para la síntesis de la nitrogenada y la asimilación del amonio en el proceso de fijación del nitrógeno.