Procesos Clave de la Microbiología del Suelo: Descomposición y Ciclo del Nitrógeno
Descomposición de la Materia Orgánica en el Suelo
La celulosa es un compuesto carbonado que se incorpora en mayor cantidad en un suelo agrícola.
Componentes y Velocidad de Degradación
- La quitina es un componente principal de la pared celular de los hongos.
- La degradación de la quitina sirve a los microorganismos como fuente de carbono y nitrógeno.
- La velocidad de descomposición de un material aumenta a medida que disminuye su tamaño.
- A medida que un resto vegetal envejece, desciende la proporción relativa de proteínas y sustancias hidrosolubles.
- La degradación del almidón ocurre más rápido que la de la celulosa.
- Se descomponen con menor velocidad los materiales ricos en lignina que los pobres en este compuesto.
Influencia de la Relación Carbono/Nitrógeno (C/N)
- El porcentaje de N sí influye sobre la velocidad de descomposición: a mayor nitrógeno, más rápido se descompone.
- El bajo contenido de nitrógeno en un material orgánico se asocia con una lenta degradación.
Ciclo del Nitrógeno
Desnitrificación
DESNITRIFICACIÓN: Es una respiración anaeróbica donde el nitrato actúa como aceptor final de electrones.
- Se estimula en ausencia de O₂ y la nitrificación se inhibe.
- La realizan bacterias quimioheterótrofas que usan NO₃⁻ como aceptor final.
- Los microorganismos que realizan este proceso son aerobios facultativos.
- Es una respiración anaerobia que puede realizarse solo por bacterias.
- El rendimiento del ATP en este proceso es mayor que el que se obtiene por fermentación.
- La desnitrificación ocasiona pérdida total de N en el suelo.
Nitrificación y Amonificación
- En la nitrificación, el amonio es la fuente de energía.
- SUSTANCIAS AMONIFICABLES: urea, ácidos nucleicos, lipoproteínas.
- NO AMONIFICABLES: (NH₄)NO₃, NaNO₃, celulosa.
Efectos de la Inundación del Suelo
Un suelo inundado o anegado por varios meses tiene los siguientes efectos:
- Amonificación (ocurre más lento).
- Nitrificación (se detiene).
- Desnitrificación (se estimula).
Inmovilización del Nitrógeno
INMOVILIZACIÓN DEL NITRÓGENO
- Se produce en situaciones en que se presenta una alta relación C/N en el suelo.
- Este proceso ocurre cuando el nitrógeno escasea en el suelo.
- El NO₃⁻ es un compuesto asimilado que formará parte del material celular.
- La relación C/N va disminuyendo durante la inmovilización como consecuencia de la liberación de CO₂.
- Mientras dura este proceso, el N se encuentra formando parte de la biomasa microbiana.
- La inmovilización NO ocurre de manera simultánea con la mineralización.
- En la inmovilización, el N total del suelo queda retenido en la biomasa microbiana, no se pierde.
- El tratamiento de inmovilización es en suelo con rastrojo.
Fijación Biológica del Nitrógeno (FBN)
FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO
- Azospirillum es un fijador de vida libre en condiciones de microaerofilia.
- La simbiosis Azolla-Anabaena ocurre entre el helecho y una cianobacteria.
- La FBN es un proceso reductivo y numerosos compuestos orgánicos pueden ser empleados por los microorganismos fijadores heterótrofos como fuente de carbono, energía y poder reductor. La ferredoxina y la flavodoxina pueden actuar de donadores de electrones.
- Fijadores en vida libre: aquellos que expresan su nitrogenasa sin requerir la protección o la colaboración de otro organismo.
Nódulos Determinados
- Se encuentran principalmente en leguminosas de clima cálido.
- Se forman cuando el rizobio invade a la planta por vía intracelular directa.
- Se caracterizan porque el N fijado ingresa como ureido.
Determinación de FBN
- Determinación de FBN por método de isótopo N-15.
- El N₂ atmosférico marcado radiactivamente aparece luego en la proteína del vegetal.
Procesos Bioquímicos Específicos
Sulfoxidación y Lluvia Ácida
PROCESO DE SULFOOXIDACIÓN
- La realizan las bacterias fotosintéticas que usan compuestos con azufre como dadores de electrones.
- Libera la energía necesaria para fijar el CO₂ en bacterias quimioautótrofas.
LLUVIA ÁCIDA: Se produce por:
- Óxidos de S reaccionan con el H₂O de la atmósfera y originan ácidos.
- Óxidos de S provenientes de la actividad industrial reaccionan con O₂ y generan ácido orgánico.
Interacciones Microbianas en la Agricultura
Mecanismos de PGPR (Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal)
MECANISMOS DIRECTOS DE PGPR
- Producción de fitohormonas.
- Enzima ACC desaminasa.
- Movilización de fosfatos.
Micorrizas
- Las plantas micorrizadas presentan ventaja competitiva en la adquisición de nutrientes.
- Su principal efecto es la solubilización de fosfatos.
Promoción Directa e Indirecta
- PROMOCIÓN DIRECTA: Los sideróforos secuestran el hierro del suelo, facilitándoselo a la planta.
- PROMOCIÓN INDIRECTA: Reducen las enfermedades de la planta.
Agrobacterium y Microbiología Agrícola
AGROBACTERIUM Y MICROBIOLOGÍA AGRÍCOLA
- Al inicio de la infección, las bacterias toman contacto con el tejido vegetal a través de una herida.
- Componentes fenólicos liberados por la planta activan los genes VIR de Agrobacterium.
- Las opinas son aminoácidos modificados que la planta produce para alimentar a la bacteria.
- Se origina un tumor por desbalance hormonal.
- La función del Agrobacterium en la obtención de plantas resistentes al glifosato es transferir genes que codifican una enzima resistente a herbicidas.
Métodos Analíticos y Aplicaciones Ambientales
Potabilización del Agua
QUÉ SIGNIFICA POTABILIZAR EL AGUA
Proceso mediante el cual se somete a tratamientos físicos, químicos y biológicos, como la filtración y desinfección, para eliminar impurezas y microorganismos patógenos, haciéndola apta para el consumo humano.
Pasos de la Potabilización
- Sedimentación de grandes partículas.
- Floculación de partículas coloidales.
- Filtración.
- Desinfección por cloración u ozonificación.
- Almacenamiento para el consumo.
Determinación de Actividad Biológica
- En la experiencia de actividad biológica se determina la liberación del gas CO₂.
- Similares resultados obtendríamos si medimos O₂.
- El gas liberado reacciona con una solución de HIDRÓXIDO DE SODIO contenido en un vaso de precipitado.
- El exceso de esta solución es valorado con HCl, previo agregado de CLORURO DE BARIO y dos gotas de FENOLFTALEÍNA.
Método de Kjeldahl
MÉTODO DE KJELDAHL
El nitrógeno puede determinarse por digestión en caliente de la materia orgánica, destilación y posterior titulación con NH₃ liberado.
