Nitrógeno, otro de los cuatro elementos de la vida. Ciclo del nitrógeno

Hace mucho tiempo empecé así :

La llamé la fuerza atómica del azul y sin saber por qué lo relacioné con la fiebre, agregando “que es la forma que tiene el organismo para eliminar la materia tóxica.”

Entonces Moony, Caja de Caricias (una bióloga y educadora excelente), me dijo:

“¿Sabes que el nitrógeno es azul?
Y es más azul en la parte más electronegativa…

Es que estoy pensando en eso: en la fiebre y en las toxinas.

El nitrógeno funciona con valencia 3 normalmente, la urea es un compuesto de nitrógeno y el ácido úrico también, claro; cuando el organismo funciona mal produce compuestos nitrogenados que se acumulan y se expulsan por el sudor y la orina.

Cuando hay fiebre, los compuestos nitrogenados son típicos, se llaman metabolitos de malfuncionamiento.

¿No has notado alguna vez que la gente con fiebre tiene un olor de aliento particular?
Dicen que a manzana. Es acetona que como su nombre indica lleva nitrógeno.”

Vaya… vaya…

Pues el nitrógeno es otro de los cuatro elementos que constituyen la vida

Fue descubierto por el botánico escocés Daniel Rutherford en 1772.
Este científico observó que cuando encerraba un ratón en un frasco sellado, el animal consumía rápidamente el oxígeno y moría. Cuando se eliminaba el aire fijo (CO2) del recipiente quedaba un aire nocivo, el nitrógeno.

El nitrógeno constituye el 78% en volumen de la atmósfera terrestre donde está presente en forma de moléculas de N2. Aunque es un elemento clave en los organismos vivos los compuestos de nitrógeno no abundan en la corteza terrestre

Propiedades
• Gas incoloro, inodoro, insípido compuesto por moléculas de N2
• Punto de fusión es de –210ºC
• Punto de ebullición normal es de –196ºC
• La molécula es muy poco reactiva a causa del fuerte enlace triple entre los átomos de nitrógeno
• Cuando las sustancias arden en el aire normalmente reaccionan con el O2 pero no con el N2. Sin embargo cuando el Magnesio arde en el aire, también ocurre la reacción con el N2 para formar nitruro de magnesio (Mg3N2)
• El elemento exhibe todos los estadios de oxidación desde +5 hasta –3, los estados +5, 0 y –3 son los más comunes (HNO3, N2 y HN3 resp.) y estables.

Preparación y usos del nitrógeno

El nitrógeno elemental se obtiene en cantidades comerciales por destilación fraccionada de aire líquido. A causa de su baja reactividad se usan grandes cantidades de N2 para excluir el O2 durante el almacenamiento y empaque de alimentos, en la manufactura de productos químicos, fabricación de metales, etc.

En forma liquida se lo utiliza como medio de enfriamiento para congelar alimentos con rapidez.

El mayor uso esta destinado en la manufactura de fertilizantes nitrogenados los cuales proporcionan una fuente de nitrógeno fijado.

Compuestos hidrogenados de nitrógeno

El amoníaco (NH3) es uno de los compuestos más importantes de nitrógeno. Es un gas tóxico incoloro que tiene un olor irritante característico. En el laboratorio se puede preparar por la acción del NaOH con una sal de amonio (NH4). El ion NH4+ que es el ácido conjugado del amoniaco (NH3) transfiere un protón al OH-. El NH3 resultante es volátil y se expulsa de la solución por calentamiento moderado:
NH4Cl (ac) + NaOH (ac) NH3 (g) + H2O (l) + NaCl (ac)

El nitrógeno forma tres óxidos comunes:

Oxido nitroso (N2O): se conoce también como gas hilarante, gas incoloro, fue la primera sustancia utilizada como anestésico general. Se emplea como gas comprimido en varios aerosoles y espumas. Se lo puede preparar en el laboratorio por calentamiento de amonio (NH4NO3) a 200°.

Oxido nítrico (NO): gas incoloro pero a diferencia del oxido nitroso, es ligeramente tóxico. Se lo puede preparar en el laboratorio por reducción del ácido nítrico usando cobre o hierro como agente reductor.

Dióxido de nitrógeno (NO2): gas de color amarillento constituyente importante del smog, venenoso y de olor asfixiante.

Los dos oxiácidos comunes del nitrógeno son:

Acido nítrico (NO3): liquido corrosivo incoloro, las soluciones suelen tomar un color ligeramente amarillento como resultado de la formación de pequeñas cantidades de NO2. por descomposición fotoquímica. Es un ácido fuerte y poderoso agente oxidante, ataca casi todos los metales excepto el oro (Au) y platino (Pt)

Acido nitroso (HNO2): menos estable que el ácido nítrico, se produce normalmente por la acción de un ácido fuerte como el ácido sulfúrico (H2SO4) sobre una solución fría de una sal de nitrito como en nitrito de sodio (NaNO2).

Aunque el nitrógeno molecular es un componente principal de la atmósfera terrestre no es fuente apropiada de nitrógeno para la mayoría de los organismos debido a que la molécula de este elemento es químicamente inerte. Desde el punto de vista nutritivo, casi todos los animales, plantas superiores y microorganismos dependen del nitrógeno combinado.

Éste, en forma de amoniaco, nitrato y compuestos orgánicos, es relativamente escaso en los suelos y en las aguas y con frecuencia su concentración es el factor limitaste para el crecimiento de los organismos vivos. Las transformaciones cíclicas de las sustancias nitrogenadas incluida la mineralización de los compuestos orgánicos de nitrógeno tienen por lo tanto una importancia extraordinaria en el recambio total de este elemento en la biosfera.

Asimilación

Predominantemente las plantas verdes asimilan nitrógeno como nitrato, si bien el amoniaco puede también servir como fuente de nitrógeno.
El nitrógeno que se asimila bajo la forma de nitrato tiene que ser reducido en la célula a amoniaco para que pueda incorporarse como grupo amino a dos aminoácidos: el ácido glutámico y ácido apartijo. Estos dos aminoácidos son los precursores de todos los compuestos nitrogenados de la materia viva. Las proteínas y ácidos nucleicos son los principales componentes nitrogenados del material celular.


Transformaciones del nitrógeno orgánico y formación de amoniaco

Los compuestos orgánicos nitrogenados que sintetizan las plantas son utilizados como fuentes de nitrógeno por todo el reino animal. Cuando los animales asimilan materias vegetales, hidrolizan en mayor o menor grado los complejos compuestos nitrogenados pero el nitrógeno queda en su mayor parte en forma orgánica reducida.
La excreción del nitrógeno varía según los grupos: los invertebrados excretan predominantemente amoniaco, en tanto que los vertebrados eliminan además productos orgánicos. El ser humano (como los animales) elimina el nitrógeno en forma de urea. La urea que desechan los animales es rápidamente mineralizada por microorganismos del suelo transformándola en CO2 y NH3.

Algunos grupos de bacteria que producen la ureasa están adaptados especialmente para llevar a cabo esta reacción, por lo tanto se benefician no solo por obtener una fuente de amoniaco sino por provocar la inhibición de otros microorganismos que no resisten ambientes alcalinos.
Cuando una planta o animal muere las sustancias que componen sus cuerpos son atacadas por microorganismos, y los compuestos nitrogenados se descomponen formando amoniaco. Parte de ese nitrógeno es asimilado por los microorganismos pasando a formar parte de los componentes de la célula microbiana. Al morir estas células el nitrógeno se convierte en amoniaco nuevamente

Amonificacion

Consiste en la hidrólisis de proteínas y ácidos nucleicos con liberación de aminoácidos y bases orgánicas nitrogenadas. Estos compuestos se descomponen por respiración o fermentación.

Nitrificación

Es la conversión de amoniaco en nitrato, forma en que el nitrógeno es asimilado por las plantas. La nitrificación tiene lugar en dos fases
• la primera, el amoniaco es oxidado a nitrito por la acción de los organismos del grupos Nitrosomas
• la segunda, el nitrito es oxidado a nitrato por acción de los organismos del grupo Nitrobacter
Como consecuencia de la acción combinada de estas bacterias, el amoniaco que se forma durante la mineralización de la materia orgánica se oxida rápidamente a nitrato, que es la principal sustancia nitrogenada del suelo.

Desnitrificaron

Muchos tipos de bacterias usan nitrato en lugar de oxígeno como aceptor final de hidrógeno. Cuando, a consecuencia de la respiración de las bacterias, la materia orgánica del suelo se descompone y el ambiente se hace anaerobio, el nitrato que puede haber, principal producto de la desnitrificación, es el nitrógeno molecular.
Por lo tanto, por medio de este proceso, el nitrógeno es removido del suelo y se convierte en gas pasando nuevamente a la atmósfera.


Fijación de nitrógeno: clases

IMPORTANTE: Pinchar aquí Caja de Caricias para una interesantísima y gráfica interpretación de la fijación del nitrógeno.

En la naturaleza existen dos tipos principales de fijación de nitrógeno:

fijación simbiótica: es consecuencia de la asociación intima entre una planta y una bacteria (en este caso), ninguna de las cuales puede fijar nitrógeno aisladamente.
fijación no simbiótica: es poco significativa.

En resumen:

Todas las plantas y animales necesitan nitrógeno para elaborar aminoácidos, proteínas y DNA; pero el nitrógeno en la atmósfera no se encuentra en forma que lo puedan usar. Los seres vivos pueden hacer uso de las moléculas de nitrógeno en la atmósfera cuando éstas son separadas por rayos o fuegos, por cierto tipo de bacterias, o por bacterias asociadas con plantas de frijoles.

La mayoría de las plantas obtienen el oxígeno que necesitan para crecer de los suelos o del agua donde viven. Los animales obtienen el nitrógeno que necesitan alimentándose de plantas u animales que contienen nitrógeno. Cuando los organismos mueren, sus cuerpos se descomponen y hacen llegar nitrógeno hacia los suelos o tierra, o hacia el agua de los océanos. Las bacterias alteran el nitrógeno para que adquiera una forma que las plantas pueden usar. Otros tipos de bacterias pueden cambiar al nitrógeno y lo disuelven en vías acuáticas en forma tal que les permite regresar a la atmósfera.

Ciertas acciones de los humanos están causando cambios en el ciclo del nitrógeno y en la cantidad de nitrógeno que es almacenado en la tierra, agua, aire y organismos.
El uso de fertilizantes ricos en nitrógeno puede agregar demasiado nitrógeno a vías acuáticas cercanas, a medida que los fertilizantes caen en corrientes y pozos.

Los restos asociados con la ganadería también agregan gran cantidad de nitrógeno a la tierra y al agua. Los crecientes niveles de nitrato hacen que las plantas crezcan muy rápido hasta que agotan los suministros y mueren. El número de animales que comen plantas aumentará cuando aumente el suministro de plantas y se quedan sin alimento cuando las plantas mueren.

Ciclo del nitrógeno

Ciclo de la urea Ver aquí

This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s