Fijación de nitrógeno: importancia para las plantas y los seres humanos

Fijación de nitrógeno

Es posible que haya aprendido sobre el ciclo del agua o el ciclo del carbono antes. Estos ciclos mueven sustancias, agua o carbono, por el medio ambiente y los organismos que viven allí. El proceso es bastante sencillo. Sin embargo, el movimiento del nitrógeno a través de seres vivos y no vivos es un poco más complejo.

El ciclo del nitrógeno es más complejo que otros ciclos biogeoquímicos porque la mayoría de los organismos no pueden utilizar el nitrógeno que se encuentra en la atmósfera, ¡aunque casi el 80% del aire es nitrógeno! En la atmósfera, el nitrógeno se encuentra como N2. La mayoría de las plantas y animales no pueden utilizar este N2. Para que las plantas y los humanos obtengan el nitrógeno que necesitan, el nitrógeno debe convertirse en amoníaco, NH3. La conversión de este nitrógeno atmosférico en la forma utilizable de amoníaco se conoce como fijación de nitrógeno. La fijación de nitrógeno se puede definir como el proceso de creación de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico. Sin este proceso, la mayoría de las plantas y animales no tendrían el nitrógeno necesario para vivir.

Bacterias fijadoras de nitrógeno

Más comúnmente, la fijación de nitrógeno es realizada por bacterias. Ahora, esto no es todo bacterias, sino algunas formas específicas. Puede pensar en las bacterias que lo enferman, pero las bacterias que producen amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico se encuentran cerca de las raíces de las plantas y no lo enfermarán.

Esta bacteria fijadora de nitrógeno se encuentra más comúnmente cerca de las raíces de las leguminosas. Las legumbres son plantas como la soja y los guisantes. Las bacterias y las plantas tienen una relación beneficiosa para ambos. Quizás recuerdes de la ecología que cuando dos especies viven juntas, se conoce como simbiosis. Hay varios tipos de esta estrecha interacción a largo plazo entre dos especies diferentes. En el caso de las bacterias y leguminosas fijadoras de nitrógeno, ambas especies se benefician de la interacción, lo que significa que es mutualismo. Las bacterias fijadoras de nitrógeno se benefician porque tienen un lugar seguro para vivir entre las raíces de las plantas, y las leguminosas se benefician porque básicamente tienen una fuente ilimitada de nitrógeno utilizable. La planta usa algo de energía para proporcionar un buen hogar para las bacterias, pero este gasto bien vale la pena para la planta debido al nitrógeno producido por las bacterias.

El nombre específico de las bacterias que se encuentran en la mayoría de las legumbres es la bacteria Rhizobium . Las bacterias contienen una enzima específica, la nitrogenasa, que rompe los enlaces entre el nitrógeno atmosférico. Una vez que se rompen los enlaces, las bacterias pueden ‘fijar’ el nitrógeno en amoníaco. Las plantas, y luego los animales, pueden usar esta forma fija de nitrógeno.

Importancia del nitrógeno para las plantas

Ahora que sabemos que las bacterias fijadoras de nitrógeno convierten el nitrógeno atmosférico en amoníaco, debemos analizar por qué esto es importante. Entonces, ¿qué pasa si las plantas no pueden usar el nitrógeno en el aire? ¿Para qué necesitan realmente el nitrógeno?

Sabemos que las plantas necesitan elementos como carbono, hidrógeno y oxígeno para la fotosíntesis, pero en realidad también se necesita nitrógeno para este proceso. La clorofila , el pigmento verde que se encuentra en los cloroplastos de las células vegetales, es responsable de la fotosíntesis. Uno de los elementos que ayuda a producir clorofila es el nitrógeno. Sin nitrógeno, las plantas no podrían realizar la fotosíntesis.

Diagrama de un aminoácido

Las plantas también necesitan nitrógeno porque se encuentra en todas las células vivas. Tener la cantidad adecuada de nitrógeno ayuda al crecimiento de las plantas. Las plantas que tienen la cantidad adecuada de nitrógeno tendrán más producción de semillas y frutos que aquellas plantas que no tienen suficiente nitrógeno. Este nutriente también mejora la calidad de las hojas.

Por último, las plantas necesitan nitrógeno específicamente para las proteínas. Las proteínas son moléculas responsables de muchos procesos vitales. En las plantas, las proteínas se pueden utilizar como enzimas, que ayudan a controlar la velocidad de las reacciones y controlan las actividades metabólicas.

Si las plantas no tienen suficiente nitrógeno, no podrán funcionar correctamente. Debido a esto, el nitrógeno se encuentra en muchos fertilizantes. Es posible que haya visto anuncios de fertilizantes que muestran plantas a las que se les dio el fertilizante y plantas a las que no se les dio el fertilizante. En general, las plantas que reciben el fertilizante, y por lo tanto mucho nitrógeno, tienen flores mucho más grandes y vibrantes que las que no recibieron este impulso de nutrientes.

Importancia para los humanos

Las plantas no son los únicos seres vivos que necesitan nitrógeno para sobrevivir; los animales también. Veremos por qué los humanos necesitan nitrógeno. Sabemos que los humanos obtienen nitrógeno al consumir alimentos, como plantas, que contienen nitrógeno. Cuando comemos carne, obtenemos nitrógeno de las plantas que comió ese animal. Ya sabemos que todas las células contienen nitrógeno, pero ¿por qué más los humanos necesitan este elemento?

Los seres humanos necesitan nitrógeno para producir proteínas. Las proteínas están formadas por unidades más pequeñas llamadas aminoácidos. El nitrógeno es una parte esencial de los aminoácidos y, por lo tanto, de las proteínas. Se pueden encontrar ejemplos de proteínas en humanos en músculos, cabello, piel, sangre y uñas. El nitrógeno también es un componente importante del ADN, que contiene nuestra información genética.

El nitrógeno juega un papel esencial para las plantas y los animales.

Al igual que en las plantas, las proteínas pueden ayudar a controlar la actividad metabólica en los seres humanos. Las enzimas también se encuentran en los seres humanos y ayudan a regular la velocidad de las reacciones. Las proteínas también son necesarias para el crecimiento, la función inmunológica, la reparación de tejidos e incluso la producción de hormonas.

Resumen de la lección

Aunque casi el 80% de nuestra atmósfera es nitrógeno, la mayoría de plantas y animales no pueden utilizar este nitrógeno atmosférico. Para que podamos utilizar este nitrógeno, primero debemos fijarlo. La fijación de nitrógeno es el proceso de creación de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico. Este proceso lo llevan a cabo bacterias específicas que se encuentran cerca de las legumbres como la soja y los guisantes. La relación entre las bacterias y las legumbres es mutualista , lo que significa que ambos organismos se benefician.

Las plantas y los seres humanos necesitan nitrógeno por innumerables razones. Específicamente, las plantas necesitan nitrógeno porque es un componente de la clorofila, que es el pigmento verde responsable de la fotosíntesis. Las plantas también requieren nitrógeno para un crecimiento y desarrollo adecuados. Los seres humanos necesitan nitrógeno para las proteínas y el ADN. Sin las bacterias fijadoras de nitrógeno, los seres humanos y las plantas no podrían acceder al nitrógeno que nos rodea.

Los resultados del aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder:

• Describir el papel que juega la fijación de nitrógeno en la distribución del nitrógeno atmosférico a la vida en el planeta.
• Identificar las formas en que los humanos y las plantas usan el nitrógeno.
• Explicar la relación mutualista entre bacterias y leguminosas.