ciclo de nitrogeno y azufre

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIASESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE AGRONOMÍA CICLO DEL NITRÓGENO Y DEL AZUFRE CURSO: BIOQUÍMICA DOCENTE: ALUMNO: CICLO: III

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Page 1: Ciclo de Nitrogeno y Azufre

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIASESCUELA ACADÉMICO

PROFESIONAL DE AGRONOMÍA

CICLO DEL NITRÓGENO Y DEL AZUFRE

CURSO: BIOQUÍMICA

DOCENTE:

ALUMNO:

CICLO: III

Cajamarca, julio de 2011

CICLO DEL NITROGENO

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I. CONCEPTO

El ciclo del nitrógeno es cada uno de los procesos biológicos y abióticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio dinámico de composición de la biosfera.

Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo.

Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias). Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2

del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas. El amonio (NH4

+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar

las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales. En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ión amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias. Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.

Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera.

A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos que escasean y que es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrícolas. Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el guano o el nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis artificial de amoniaco por el proceso Haber fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminación en las aguas: la eutrofización.

Como se podrá observar, los átomos de nitrógeno pueden tener varios estados de oxidación, desde la forma más oxidada en el nitrato hasta la más reducida en el amoniaco. Los cuales se enumeran en la tabla N° 1.

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Tabla N° 1: formas de nitrógeno inorgánico presente en la atmosfera y la biosfera

Nombre Estructura Numero de oxidación del átomo de nitrógeno

Ion nitrato

Ion nitrito

Ion hiponitrito

Gas nitrógeno

Hidroxilamina

Amoniaco

NO3-

NO2-

N2O2-2

N2

NH2OH

NH3

+5 (mas oxidado)

+3

+1

0

-1

-3 (menos oxidado)

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II. PASOS DEL CICLO DEL NITROGENO

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A.Fijación del Nitrógeno

El primer paso en el ciclo es la fijación (reducción) del nitrógeno atmosférico( N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos, como el ion amonio (NH4

+) o los iones nitrito (NO2–) o nitrato (NO3

–) (aunque el amonio puede ser usado por la mayoría de los organismos vivos, las bacterias del suelo derivan la energía de la oxidación de dicho compuesto a nitrito y últimamente a nitrato); y también su conversión a sustancias atmosféricas químicamente activas, como el dióxido de nitrógeno (NO2), que reaccionan fácilmente para originar alguna de las anteriores.

a.Fijación abiótica. La fijación natural puede ocurrir por procesos químicos espontáneos, como la oxidación que se produce por la acción de los rayos, que forma óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosférico.

b.Fijación biológica de nitrógeno. Es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos pocos organismos, llamados diazótrofos en relación a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrógeno orgánico:

N2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

a. Fijación Biológica La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:

1.Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, de géneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador Rhodospirillum, una bacteria purpúrea.

2.Bacterias simbióticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmente endosimbiótica en nódulos, principalmente localizados en las raíces. Hay multitud de especies encuadradas en el género Rhizobium, que guardan una relación muy específica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya, aunque hay excepciones.

3.Cianobacterias de vida libre o simbiótica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los principales fijadores en el mar. Además hay casos de simbiosis, como el de la cianobacteria Anabaena en cavidades subestomáticas de helechos acuáticos del género Azolla, o el de algunas especies de Nostoc que crecen dentro de antoceros y otras plantas.

La fijación biológica depende del complejo enzimático de la nitrogenasa, se efectúa a temperatura ambiente y a 1 atmosfera de presión; tambien se necesita una cantidad considerable de ATP y un agente reductor fuerte. Los componentes de este complejo y su mecanismo de acción son muy similares en todos los

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organismos que fijan nitrógeno, ya sean simbióticos o no simbióticos.los componentes esenciales del complejo son:

1.Un agente reductor2.Una fuente de energía (ATP)3.Una proteína que transfiere electrones y que se puede transformar en un fuerte agente reductor.4.Una proteína con hierro y molibdeno (proteína con Mo-Fe)5.Una proteína ferro-azufrada no hemo (proteína Fe-S)6.Un aceptor final de electrones (N2 u otro sustrato)

A.1.Amonificación

La amonificación es la conversión a ion amonio del nitrógeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos amino (-NH2) o imino (-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrógeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos. Los acuáticos producen directamente amoníaco (NH3), que en disolución se convierte en ion amonio. Los terrestres producen urea, (NH2)2CO, que es muy soluble y se concentra fácilmente en la orina; o compuestos nitrogenados insolubles como la guanina y el ácido úrico, que son purinas, y ésta es la forma común en aves o en insectos y, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua. El nitrógeno biológico que no llega ya como amonio al sustrato, la mayor parte en ecosistemas continentales, es convertido a esa forma por la acción de microorganismos descomponedores.

A.2.Fabricación del Nitrógeno

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La necesidad de nitratos para la fabricación de explosivos condujo al desarrollo de un proceso industrial de fijación del nitrógeno. En este proceso, el hidrógeno (derivado generalmente del gas natural o del petróleo) y el nitrógeno reaccionan para formar amoníaco, NH3. Para que la reacción pueda desarrollarse eficientemente, tiene que efectuarse a elevadas temperaturas (600ºC), bajo gran presión y en la presencia de un catalizador. Hoy en día, la mayor parte del nitrógeno fijado industrialmente se utiliza como fertilizante. Quizás un tercio de toda la fijación del nitrógeno que hoy en día tiene lugar en la biosfera se efectúa industrialmente.

Las bacterias son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico tanto para su huésped como para sí mismas. En efecto, la capacidad para fijar nitrógeno parece ser exclusiva de los procariotes.

Otras bacterias fijadoras del nitrógeno viven libremente en el suelo. También algunas algas verde-azules son capaces de fijar en nitrógeno y desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la fertilidad en medios semiacuáticos como campos de arroz.

A pesar de la amplia investigación desarrollada, todavía no es claro de que manera los fijadores del nitrógeno son capaces de vencer las barreras de alta energía inherentes al proceso. Ellos requieren de una enzima, llamada nitrogenasa, y un alto consumo de ATP. Aunque el primer producto estable del proceso es el amoníaco, este es incorporado rápidamente en las proteínas y en otros compuestos orgánicos que contienen nitrógeno. Podemos decir, entonces, que la fijación del nitrógeno en las proteínas de la planta (y de los microbios). Las plantas carentes de los beneficios de la asociación con fijadores del nitrógeno, sintetizan sus proteínas con fijadores de nitrógeno absorbido del suelo, generalmente en forma de nitratos.

B.Descomposición

Las proteínas sintetizadas por las plantas entran y atraviesan redes alimentarias al igual que los carbohidratos. En cada nivel trófico se producen desprendimientos hacia el ambiente, principalmente en forma de excreciones. Los beneficiarios terminales de los compuestos nitrogenados orgánicos son microorganismos de descomposición. Mediante sus actividades, las moléculas nitrogenadas orgánicas de las excreciones y de los cadáveres son descompuestas y transformadas en amoniaco.

C.Nitrificación

La nitrificación es la oxidación biológica del amonio al nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxígeno molecular (O2) como receptor de electrones, es decir, como oxidante. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energía, al modo en que los heterótrofos la consiguen oxidando alimentos orgánicos a través de la respiración celular. El C lo consiguen del CO2 atmosférico, así que son organismos autótrofos. El proceso fue

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descubierto por Sergéi Vinogradski y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes:

a.Nitritación. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2–). Lo realizan bacterias de,

entre otros, los géneros Nitrosomonas y Nitrosococcus.

b.Nitratación. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3–). Lo realizan bacterias del

género Nitrobacter.

La combinación de amonificación y nitrificación devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrógeno que ellas tomaron del suelo y pusieron en circulación por la cadena trófica.

El amoniaco puede ser absorbido directamente por las plantas a través de sus raíces y, como se ha demostrado en algunas especies, a través de sus hojas. (Estas últimas, cuando se exponen a gas de amoniaco previamente marcado con isótopos radiactivos, incorporan amoniaco en sus proteínas). Sin embargo, la mayor parte del amoníaco producido por descomposición se convierte en nitratos. Este proceso se cumple en dos pasos. Las bacterias del género nitrosomonas oxidizan el NH3 y lo convierten en nitritos (NO2-). Los nitritos son luego oxidados y se convierten en nitratos (NO3-) mediante bacterias del género Nitrobacter. Estos dos grupos de bacterias quimioautotróficas se denominan bacterias nitrificantes. A través de sus actividades (que les suministran toda la energía requerida para sus necesidades), el nitrógeno es puesto a disposición de las raíces de las plantas.

D.Desnitrificación

Es la reducción del ion nitrato (NO3–), presente en el suelo o el agua, a nitrógeno

molecular o diatómico (N2) la sustancia más abundante en la composición del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrógeno este proceso es el opuesto a la fijación del nitrógeno.

Si el proceso descrito antes comprendiera el ciclo completo del nitrógeno, estaríamos ante el problema de la reducción permanente del patrimonio de nitrógeno atmosférico libre, a medida que es fijado comienza el ciclaje a través de diversos ecosistemas. Otro proceso, la desnitrificación, reduce los nitratos a nitrógeno, el cual se incorpora nuevamente a la atmósfera. Así, otra vez, las bacterias son los agentes implicados. Estos microorganismos viven a cierta profundidad en el suelo y en los sedimentos acuáticos donde existe escasez de oxígeno. Las bacterias utilizan los nitratos para sustituir al oxígeno como aceptor final de los electrones que se desprenden durante la respiración. Al hacerlo así, las bacterias cierran el ciclo del nitrógeno.

La desnitrificación lo realizan ciertas bacterias heterótrofas, como Pseudomonas fluorescens, para obtener energía. El proceso es parte de un metabolismo degradativo de la clase llamada respiración anaerobia, en la que distintas sustancias, en este caso el

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nitrato, toman el papel de oxidante (aceptor de electrones) que en la respiración celular normal o aerobia corresponde al oxígeno (O2). El proceso se produce en condiciones anaerobias por bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxígeno si está disponible.El proceso sigue unos pasos en los que el átomo de nitrógeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes formas:

nitrato → nitrito → óxido nítrico → óxido nitroso → nitrógeno molecular

Expresado como reacción redox:

2NO3- + 10e- + 12H+ → N2 + 6H2O

Como se ha dicho más arriba, la desnitrificación es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmósfera, la única manera de que no termine disuelto íntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin él la fijación de nitrógeno, abiótica y biótica, habría terminado por provocar la depleción (eliminación) del N2 atmosférico.La desnitrificación es empleada, en los procesos técnicos de depuración controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofización y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a nitrito por la flora intestinal, y éste es cancerígeno.

E.Reducción desasimilatoria

Es la respiración anaerobia del nitrato y nitrito a la forma gaseosa N2O y a la forma ion amonio. Se produce en estercoleros y turberas donde residen bacterias del género Citrobacter sp. Este género es típico de las coliformes enterofecales, por lo que también forma parte de la flora intestinal de mamíferos, ya que procesan parte de la lactosa que ingieren. En principio se estudió esta bacteria en las turberas debido a que son productoras de NO2, un gas de efecto invernadero, en la actualidad se realizan estudios de las baterías enzimáticas relacionadas con el retorno de amonio al suelo y su inhibición en presencia de sulfatos.

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III.LA ALTERACIÓN HUMANA DEL CICLO DEL NITROGENO Y SUS CONSECUENCIAS AMBIENTALES

A principios del siglo 20, un científico alemán llamado Fritz Haber descubrió como acortar el ciclo del nitrógeno fijando químicamente el nitrógeno a altas temperaturas y presiones, creando así fertilizantes que podían ser añadidos directamente al suelo. Esta tecnología se extendió rápidamente durante el último siglo. Junto al advenimiento de nuevas variedades de cultivo, el uso de fertilizantes de nitrógeno sintético ha traído un

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enorme crecimiento en la productividad agrícola. Esta productividad agrícola nos ha ayudado a alimentar a una población mundial en rápido crecimiento, pero el aumento de la fijación del nitrógeno también ha traído algunas consecuencias negativas. Aunque las consecuencias no sean tan obvias como el aumento de las temperaturas globales o el agujero de la capa de ozono, son muy serias y potencialmente dañinas para los humanos y otros organismos. No todos los fertilizantes de nitrógeno aplicados a los campos de la agricultura se mantienen para alimentar los cultivos. Algunos son barridos de los campos de agricultura por la lluvia o el agua de irrigación, y son lixiviados en la superficie o en el agua del suelo y pueden acumularse. En el agua del suelo que se usa como fuente de agua potable, el nitrógeno excesivo puede provocar cáncer en los humanos y dificultades respiratorias en los niños. La U.S. Environmental Protection Agency (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos) ha establecido un standard de nitrógeno para el agua potable que es de 10 mg por litro de nitrato-N. Desafortunadamente, muchos sistemas (particularmente en las áreas de agricultura) ya exceden estos niveles. En comparación, los niveles de nitrato en las aguas que no han sido alteradas por la actividad humana y rara vez son mayores de 1 mg/L. En las aguas de la superficie, el nitrógeno añadido puede provocar un enriquecimiento excesivo de nutrientes, particularmente en las aguas de la costa que reciben afluencia de los ríos polucionados. A este enriquecimiento excesivo de nutrientes, también llamado eutroficación, se lo acusa del aumento de la frecuencia de eventos que matan a los peces de la costa, del aumento de la frecuencia del florecimiento de algas dañinas y de cambios en las especies dentro del ecosistema de la costa. El nitrógeno reactivo (como el NO3

- and NH4+) que se

encuentra en el agua y suelos de la superficie, también puede ingresar en la atmósfera como el componente del smog óxido nítrico (NO) y el gas de invernadero óxido nitroso (N2O). Eventualmente, este nitrógeno atmosférico puede ser soplado en ambientes terrestres que son sensibles al nitrógeno causando cambios de largo plazo. Por ejemplo, los óxidos de nitrógeno contienen una porción significativa de la acidez en la lluvia ácida que es la causante de la deforestación en partes de Europa y del Noreste de Estados Unidos. El aumento de depósitos de nitrógeno atmosférico también causa los cambios más sutiles en las especies dominantes y funciones del ecosistema en algunos bosques y prados. Por ejemplo, en los suelos serpentina con poco nitrógeno de los prados del Norte de California, los conjuntos de plantas se han limitado históricamente a las especies nativas que pueden sobrevivir sin mucho nitrógeno. En este momento, hay evidencia que los niveles elevados de entrada de N atmosférico proveniente del desarrollo industrial y agrícola, han allanado el camino para una invasión de plantas no nativas. Como se ha señalado con anterioridad, el NO es un factor esencial en la formación del smog, que también causa enfermedades respiratorias como el asma en niños y adultos.

Actualmente, hay muchas investigaciones dedicadas a entender los efectos del enriquecimiento del nitrógeno en el aire, en el agua del subsuelo, y en el agua en la

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superficie. Los científicos también están explorando prácticas agrícolas alternativas, que sostendrán una alta productividad, a la vez que disminuirán los impactos negativos causados por el uso de fertilizantes. Estos estudios no sólo nos ayudan a cuantificar cómo los humanos hemos alterado el mundo natural, sino también a aumentar nuestro conocimiento sobre los procesos que forman el ciclo del nitrógeno.

IV. BIBLIOGRAFIA

Boyer, Rodney. 2000. Conceptos en Bioquimica. Mejico. International Thomson Editores, S.A.. Pag 694

Capone, D. G., Popa, R., Flood, B., and Nealson, K. H. 2006. Geochemistry. Follow the nitrogen. Science 312(5774), 708-709.

Duvigneaud, P. 1978. La síntesis ecológica. Alhambra, Madrid. Ramade, F. 1977. Elementos de ecología aplicada. Mundi- Prensa, Madrid. Svend Jørgen Binnerup. 1992. Appl Environ Microbiol. 1992 January; 58(1): 303-

313 M. Scott Smith. 1982. Appl Environ Microbiol. 1982 April; 43(4): 854-860

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CICLO DEL AZUFRE

I. INTRODUCCIÓN

El azufre se transforma en diversos compuestos y circula a través de la biosfera en el ciclo del azufre, principalmente sedimentario. Entra en la atmósfera desde fuentes naturales como: Sulfuro de hidrógeno (H2S), gas incoloro y altamente venenoso con olor

a huevo podrido, desde volcanes activos y la descomposición de la materia orgánica en pantanos, ciénegas y llanuras cubiertas por las mareas. Dióxido de azufre (SO2), gas

incoloro y sofocante proveniente de volcanes activos. Partículas de sulfatos (SO42,-),

como el sulfato de amonio de la aspersión marina.

Cerca de un tercio de todos los compuestos de azufre y 99% del dióxido de azufre que llegan a la atmósfera desde todas las fuentes, provienen de las actividades humanas. La combustión de carbono y petróleo que contienen azufre, destinada a producir energía eléctrica, representa cerca de dos tercios de la emisión de dióxido de azufre a la atmósfera. El tercio restante proviene de procesos industriales como la refinería del petróleo y la conversión (por fundición) de compuestos azufrosos de minerales metálicos en metales libres como el cobre, plomo y zinc.

Las bacterias desempeñan un papel crucial en el ciclaje del azufre. Cuando está presente en el aire, la descomposición de los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas) produce sulfato (SO4=). Bajo condiciones anaeróbicas, el ácido sulfhidrico (gas de olor a huevos podridos) y el sulfuro de dimetilo (CH3SCH3) son los productos principales. Cuando estos dos últimos gases llegan a la atmósfera, son oxidadas y se convierten en bióxido de azufre. La oxidación ulterior del bióxido de azufre y su disolución en el agua lluvia produce ácido sulfhidrico y sulfatos, formas principales bajo las cuales regresa el azufre a los ecosistemas terrestres.

El carbón mineral y el petróleo contienen también azufre y su combustión libera bióxido de azufre en la atmósfera.

El azufre esta incorporado prácticamente en todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos. Se desplaza a través de la biosfera en dos ciclos, uno interior y otro exterior. El ciclo interior comprende el paso desde el suelo (o desde el agua en los ambientes acuáticos) a las plantas, a los animales, y de regreso nuevamente al suelo o al agua. Sin embargo, existen vacíos en este ciclo interno. Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra (por ejemplo, el suelo) son llevados al mar por los ríos. Este azufre se perdería y escaparía del ciclo terrestre si no fuera por un mecanismo que lo devuelve a la tierra. Tal mecanismo consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhidrico (H2S) y el bióxido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y son llevados a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del bióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.

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La intemperización extrae sulfatos de las rocas, los que recirculan en los ecosistemas. En los lodos reducidos, el azufre recircula gracias a las bacterias reductoras del azufre que reducen sulfatos y otros compuestos similares, y a las bacterias desnitrificantes, que oxidan sulfuros.

El H2S que regresa a la atmósfera se oxida espontáneamente es acarreado por la lluvia. Los sulfuros presentes en combustibles fósiles y rocas sedimentarias son oxidados finalmente a ser empleados como combustible por el hombre, debido a movimientos de la corteza terrestre, y a la intemperización, respectivamente.

La mineralización del azufre ocurre en las capas superiores del suelo, el sulfato liberado del humus es fijado en pequeñas escala por el coloide del suelo, la fuerza de absorción con la cual son fijadas los aniones crecen en la siguiente escala:

CLֿ –NO3ֿ – SO4ֿ –PO4═ –SiO3 –OHֿ

El sulfato es ligado correspondientemente mucho más débilmente que el fosfato del cual pequeñas cantidades es suficiente para reemplazar el SO4 a través de las raíces. El sulfato

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es la forma soluble del tratamiento del azufre en la planta donde es reducido para integrar compuestos orgánicos. La reabsorción del SO4, depende del catión acompañante y crece en el sentido siguiente.

Ca < Mg. < Na < NH < K

En cantidades limitadas el azufre puede absorberse, este proceso puede ser inhibido por el cloro, por el cloro, por las partes epigeas de la planta.

A.Circulación del azufre en la atmósfera

En la atmósfera, el dióxido de azufre interactúa con el oxígeno para producir trióxido de azufre (SO3), el cual reacciona con vapor de agua para producir minúsculas gotas de

ácido sulfúrico (H2SO4). También reacciona con otras sustancias químicas de la

atmósfera para originar partículas pequeñas de sulfatos; estas gotitas de ácido sulfúrico y partículas de sulfato caen a la tierra como componentes de lluvia ácida, que daña los árboles y la vida en general.

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Entre el azufre orgánico y el mineral, no existe una concreta relación en la planta; la concentración de S-mineral, depende en forma predominante de la concentración del azufre in situ, por la cual pueden darse notables variaciones. En cambio el azufre de las proteínas depende del nitrógeno, su concentración es aproximadamente 15 veces menos que el nitrógeno.

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El azufre es absorbido por las plantas en su forma sulfatado, SO4, es decir en forma aniónica perteneciente a las distintas sales: sulfatos de calcio, sodio, potasio, etc. (SO4 Ca, SO4 Na2)

El azufre no solo ingresa a la planta a través del sistema radicular sino también por las hojas en forma de gas de SO2, que se encuentra en la atmósfera, a donde se concentra debido a los procesos naturales de descomposición de la materia orgánica, combustión de carburantes y fundición de metales.

II.FUNCIONES

El azufre en el interior de las células tiene características de poca movilidad. Cumple fisiológicamente algunas funciones importantes, además de constituir distintas sustancias vitales, están son:

Forma parte constituyente de las proteínas (cistina, cisteína, metionina). Forma parte de las vitaminas (biotina). Es constituyente de las distintas enzimas con el sulfidrilo (SHˉ) como grupo activo,

que actúan en el ciclo de los hidratos de carbono y en los lípidos (en la oxidación de los ácidos grasos, como la coenzima A, CoA).

Interviene en los mecanismos de óxido-reducción de las células (con el glutation). Interviene en la estructura terciaria de las proteínas; las proteínas se ordenan en

grandes cadenas moleculares, el azufre ayuda a la constitución de estas macromoléculas además de formar parte de los aminoácidos (compuestos moleculares imprescindibles para la formación de los péptidos, que se unen a su vez para la formación de las proteínas).

Algunas especies como las crucíferas, y entre ellas las liliáceas, adsorben una gran cantidad de sulfatos, produciendo en su contenido celular gran cantidad de sulfuro de alilo que ocasiona el olor característico de algunos vegetales como la cebolla.

El contenido de azufre en las oleaginosas, y especialmente de aquellos frutos con alto contenido de aceite como la mostaza, es notablemente elevado. El azufre actúa sobre el contenido de azúcar de los frutos, a pesar de que el contenido de almidón también puede estimarse; sin embargo no puede hablarse de una elevación del contenido del almidón por la fertilización el azufre.

El azufre es un componente insustituible de algunas grasas (mostaza y ajo), y también forma parte de las vitaminas (tiamina y biotina). Este elemento contribuye en la formación de la clorofila, a un desarrollo más acelerado del sistema radicular y de las bacterias nodulares, que asimilan el nitrógeno atmosférico, que viven en simbiosis con las leguminosas. Parte del azufre se encuentran en las plantas en forma oxidada de compuestos inorgánicos.

Las gramíneas y la Papa requieren entre 10-15 Kg/Ha. Las coles 40-70 Kg/Ha.

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III.DEFICIENCIAS DEL AZUFRE

A. Deficiencias del Azufre en el Suelo

La deficiencia de azufre se observa en suelos pobres en materia orgánica, suelos arenosos franco arenosos.

Una deficiencia de azufre en el suelo puede traer una disminución de la fijación de nitrógeno atmosférico que realizan las bacterias, trayendo consecuentemente una disminución de los nitratos en el contenido de aquél.

a. Deficiencias del Azufre en la Planta

Cuando el azufre se encuentra en escasa concentración para las plantas se altera los procesos metabólicos y la síntesis de proteínas. La insuficiencia del azufre influye en le desarrollo de las plantas.

b. Síntomas de Deficiencia de Azufre

Los síntomas de deficiencia de azufre son debidos a los trastornos fisiológicos, manifestándose en los siguientes puntos:

Crecimiento lento. Debilidad estructural de la planta, tallos cortos y pobres. Clorosis en hojas jóvenes, un amarillamiento principalmente en los "nervios"

foliares e inclusive aparición de manchas oscuras (por ejemplo, en la papa). Desarrollo prematuro de las yemas laterales. Formación de los frutos incompleta.

IV. CONCLUSIONES

Todos los nutrientes, ya sean macro o micro elementos son necesarios para un correcto balance para la nutrición de la planta.

La ausencia de un macro o micro elemento, provocaría un des balance no solo en el sistema fisiológico de la planta sino también en el sistema del suelo y medio ambiente.

V. OTRAS FUENTES DE AZUFRE

En aguas naturales las fuentes de compuestos de azufre son las rocas (meteorización), suelos (descomposición dela materia orgánica y fertilizantes), el transporte atmosférico como precipitación y depositación seca (que incluye sales del mar, gases y ácido sulfúrico de los combustibles fósiles). Las aguas oxidadas contienen principalmente sulfatos mientras que las aguas anóxicas acumulan sulfuros, los cuales provienen de la

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descomposición intensiva con potenciales redox reducidos a niveles menores de 100 mV, tales como humedales, aguas profundas y sedimentos. La precipitación mineral tienen lugar como yeso (CaSO4) o como sulfuro de metal, como la pirita (FeS).

VI. EL AZUFRE Y LOS SERES VIVOS

En los organismos la cantidad de azufre varía desde 0.02 a 5% en algunas bacterias que oxidan azufre, pero en general constituye el 0.25% de peso seco, semejante al fósforo. El azufre está casi siempre presente en las cantidades adecuadas para cubrir los requerimientos para la síntesis de proteínas, la cual es limitada por lo regular por la disponibilidad de nitrógeno. La fracción que usan los organismos no tiene una influencia significativa sobre el ciclo de azufre, ellos crean condiciones que directa o indirectamente influencian el ciclo. Finalmente podemos decir que las bacterias desempeñan un papel crucial en la circulación del azufre; cuando está presente en el aire, la descomposición de los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas), produce sulfato

(SO4=). Bajo condiciones anaeróbicas el ácido sulfúrico y el sulfuro de dimetilo

(CH3SCH3) son los productos principales; cuando estos últimos gases llegan a la

atmósfera son oxidados y se convierten en bióxido de azufre. La oxidación posterior del bióxido de azufre y su disolución en el agua de lluvia produce ácido sulfhídrico y sulfatos, formasprincipalmente bajo las cuales regresa el azufre a los ecosistemas terrestres. El carbón mineral y el petróleo contienen también azufre y su combustión libera bióxido de azufre a la atmósfera.

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VII. BIBLIOGRAFÍA

1. MILLER, G. TYLER, JR. 1992. Ecología y medio ambiente. Grupo Editorial Iberoamérica S.A. de C.V, México, D.F. 107-113 pp.

2. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/11700/lecciones/seccion1/capitulo04/tema05/01_04_05.htm

3. http://www.lenntech.com/espanol/ciclo-azufre.htm 4. http://danival.org/100%20biolomar/3600micromar/mm_240_azufre.html 5. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/11700/lecciones/seccion1/

capitulo04/tema05/01_04_05.htm 6. http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/s.htm 7. Fisiológico de los nutrientes en la vida de las plantas" Ing. M. Sc. Germán E. Matos

(La Paz-Bolivia) 1998.8. "Introducción a la Ecología" Paúl A. Colinvaux Editorial Limusa, S.A. de C.V.

México (1995).