NUTRICIÓN VEGETAL

Fijación biológica del nitrógeno. Medición de la fijación de nitrógeno. Reducción asimiladora de los nitratos. Transporte. Almacenamiento.Exposición Lectura 1. Nutrición mineral vs nutrición orgánica

Nitrógeno

EN EL SUELO: Principalmente como N orgánico (no

asimilable). Necesario mineralización x microorganismos

EN LA PLANTA (1.5 a 5% en peso seco):

>50% son proteínas, ácidos nucleicos

<50%

aa, amidas, aminas (N soluble)

N inorgánico principalmente como NO3- y NH4

+

Equación de Nernst Se refiere a la diferencia de potencial eléctrico. Fórmula que establece

que en el equilibrio la diferencia de concentración de un ión entre dos compartimentos es balanceada por la diferencia de voltaje entre los compartimentos.

ΔE i = RT ln int CONC i zF ext CONC i

The Variable Definitions Ei : The equilibrium potential for the ion i. R : the thermodynamic gas constant T : the absolute temperature z : the charge/valence of the ion F : the Faraday (96485.309 C/mol) Extra_Con_i : the extracellular concentration of the ion i. Intra_Con_i : the intracellular concentration of the ion i.

Esta ecuación puede ser usada para determinar si el ión es distribuido pasiva o activamente a través de la membrana celular

Efecto del cambio de la concentración externa de nitrato [N]out en la concentración de N de los tejidos [N]in, la absorción neta de nitrato y la tasa de crecimiento

Nitrógeno - Importancia

Especies silvestres dependen de:

descomposición de vegetales

N2 fijado

N2 - Características

N2 78% en atmósfera

Tiene un fuerte triple enlace covalente

N2 puede combinarse con oxígeno o hidrógeno (NO3

-, ammonia, NH3)

Fijación de N2

Fijación :

química (síntesis: proceso de Haber -Bosch),

atmosféricos (relámpago) y

biológica

• (bacteria del suelo de vida libre,Clostridium y Azotobacter, y

• simbiótica, bacteria y cianobacterias)

Fijación Biológica de Nitrógeno

Fijación biológica en simbiosis con leguminosa

o Dentro de los nódulos bacteria desarrolla a

formas llamadas bacteroides

o bacteroides toman carbohidratos, plantas

toman amino ácidos

o raíces permiten el retorno de compuestos

nitrogenados orgánicos al suelo

o rotación de cultivo mantiene fertilidad del

suelo

Nitrogenasa – medición de actividad

Reduce moléculas pequeñas con triple enlace ej HC ≡ CH a H2C = CH2 (acetileno a etileno). Medición por cromatografía de gases.

Acetileno, comercialmente se prepara por reacción del dicarburode calcio con el agua

Medida directa de reducción del N2 por espectroscopía de masas

Descomposición y amonificación:

por hongos y bacteria

Nitrificación: amonio a NO3-

(cond aeróbicas). Nitrito (NO2-) es formado por bacteria nitrificantes (Nitrobacter y Nitrocystis).Nitrato (NO3-) es formado por Nitrosomonas y Nitrosococcos. Requiere pH › c.5.0

Denitrificación: NO3- a N2, NO, N2O, NO2

(bacterias anaeróbicas), ocurre en suelos inundados. O el amonio, nitrito y nitrato son lavado(lluvia y riego). Suelo pierde nutrientes (ejnitrógeno)

Ciclo del Nitrógeno

Reducción del Nitrógeno

Reducción del nitrato

NO3 + 8H + 8e NH3 + 2H2O + OHpH se eleva. Es compensado por liberación de H cuando NH4 a

proteina, por absorción de H, por formación de ác. Málico

Pasos:

NO3 + NADH + H NO2 + NAD + H2O (en citoplasma)

NO2 + 8H + 6 Fd red NH4 + 6Fd ox + 2H2O (en plastidios). Fd en cloroplastos y NADH en (pro)

plastidios raíz

Nitrato reductasa: NR

Localizado en citosol

Parte de NR en plasmalema: transporte de NO3- al interior

Poder reductor (NADH) exportado al citosol mediante lanzaderas triosa fosfato-fosfoglicerato y malato-oxalacetato

NR

Enzima compleja que incluye FAD, citocromo, Mo

actividad controla síntesis de proteinas

actividad es controlada por

NO3 (de citosol): inductor. NH4 tiene efecto negativo

luz incrementa actividad (› reducción en el día)

síntesis y degradación es continua

NH4 a compuestos orgánicos

NH4 es tóxico (inhibe formación ATP)

Conversión rápida a glutamina (forma más importante de almacenamiento en mayoría de especies)

REGULACIÓN DE ABSORCIÓN Y REDUCCIÓN

Luz: a través del fitocromo (Pfr) modula transcripción génica inducida por NO3-. Síntesis durante día

NO3-

Formas reducidas de N

Nitrito reductasa: NiR

Reducción de NO2- a NH4+ depende de luz (x ferredoxina)

Asimilación de nitratos

Plantas absorben mayormente como NO3-

Forma nitrogenada en el xilema depende de:

edad

interacción con organismos simbiontes

condiciones ambientales (conc. NO3-en el suelo)

Cantidades relativas de nitrato y otros compuestos nitrogenados en exudados del xilema de varias especies

Ruta del Nitrógeno

en la planta:

absorción,

asimilación y

transporte, y

acumulación en la

semilla

Mecanismos de regulación de la síntesis y de la actividad de nitrato reductasa y nitrito reductasa

FR factor plastídico,

NiR nitrito reductasa,

NR nitrato reductasa,

Pi fosfato inorgánico

PL proteína inactivadora,

Pr y Pfr forma inactiva y activa respectivamente del fitocromo

Procesos metabólicos que generan amonio, su asimilación y transporte. AS asparagina sintetasa, AT: aminotransferasas, GDH glutamato deshidrogenasa, GOGAT glutamato sintetasa, GS glutamina sintetasa

Modelo de translocación y utilización del Nitrógeno en trigo, por un día durante la fase lineal de llenado de grano.

Flechas abiertas translocación por xilema y flechas negras translocación por floema. El grosor de las flechas es proporcional a la cantidad de N traslocado (g d-1 pl-1)

Principales ureidos en el transporte de nitrógeno

Estructura del mioinositol (izq.) y su exafosfato(ácido fítico (der.)

Microfotografía electrónica de transmisión de: A) cuerpos protéicos (PB) en células de semilla de Lupinus albus. B) de radícula de lechuga sin germinar y C)germinada

AlmacenamientoA

B

C