Interacciones Microbianas 2011

Mutualismo: sistemas de nódulos radiculares fijadores de nitrógeno

Integrantes: Bustos Maximiliano, Da Pieve Romina, Peano Antonella.

Objetivos:

Conocer que beneficios brinda la simbiosis de las bacterias fijadoras de nitrógeno con el sistema radicular de ciertas plantas.

Conocer la importancia ecológica de la asociación simbiótica mencionada.

Resumen:

Todos los compuestos nitrogenados provienen del nitrógeno molecular, que representa el 80% de los gases que forman la atmósfera terrestre. Los organismos vivos necesitan de una fuente nitrogenada para poder crecer, dado que muchos de los principales compuestos celulares, como las proteínas y ácidos nucleicos, contienen en su estructura nitrógeno. Solo existen unos organismos capaces de asimilar el N2, estos son bacterias que se conocen con el nombre de bacterias nitrificantes o fijadoras de nitrógeno. Los demás organismos de la naturaleza no pueden asimilar el N2 de la atmósfera y por lo tanto para adquirirlo dependen del metabolismo de éstas bacterias.

Algunas especies de plantas se asocian en relación simbiótica con las bacterias nitrificantes formando nódulos radiculares. Debido a esta simbiosis, la planta recibe nitrógeno que puede utilizar para la producción de aminoácidos, mientras que las bacterias obtienen moléculas que les proporciona la planta como producto de la fotosíntesis. La simbiosis es inhibida si existe un exceso de nitrato o amonio en el suelo. El mayor costo de la planta es el crecimiento reducido, que surge del consumo de fotosintatos por el nódulo, pero el éxito de la simbiosis viene determinado por el establecimiento y supervivencia del vegetal en ambientes con concentraciones insuficientes de nitrógeno. Las bacterias nitrificantes son, o bien miembros del género gramnegativo Rhizobium, localizados en los nódulos de Leguminosae (legumbres), o bien actinomicetos filamentosos (por ejemplo Frankia), en las plantas no leguminosas. Los Rhizobium se clasifican de acuerdo con la planta que infectan. Hay dos tipos fisiológicamente distintos: aquellas cepas de crecimiento rápido, con flagelos perítricos y productoras de ácidos (NH4), y aquellas de crecimiento lento, con flagelos polares y productoras de bases (NH3). Las bacterias del género Rhizobium habitan naturalmente en algunos suelos. Para iniciar la simbiosis, las leguminosas secretan señales químicas que atraen a dichas bacterias, las cuales proliferan y forman un hilo de infección que se extiende hasta la corteza de la raíz en donde se desarrollan unas estructuras llamadas nódulos, lugar que les permite a las bacterias vivir y así fijar el nitrógeno.

Interacciones Microbianas 2011

Dentro de los nódulos las bacterias se convierten en bacteroides que son

células más grandes que los Rhizobium de vida libre. Los bacteroides tienen la

enzima nitrogenasa que es responsable de la conversión del nitrógeno

molecular en amonio llevándose a cabo de esta manera la fijación del

nitrógeno. A su vez, en el nódulo el O2 se mantiene a un nivel suficientemente

bajo para que se produzca la respiración ya que en exceso de oxígeno se

inactiva la nitrogenasa deteniéndose así la biofijación, esto es posible por la

producción de la proteína leghemoglobina en el citoplasma de las células de los

nódulos.

Estas bacterias ceden a la planta hasta el 90% del nitrógeno que fijan y excretan algunos aminoácidos al suelo, lo que deja nitrógeno disponible para otros organismos. Por otro lado, las interacciones entre Frankia y los vegetales no leguminosos, son menos conocidas debido a la dificultad para su aislamiento. En general, su función es similar a la de los nódulos de las leguminosas con la diferencia que no existe un pigmento equivalente a la leghemoglobina.

Conclusión:

Solo los procariontes pueden convertir el nitrógeno gaseoso, que no es útil biológicamente, en las formas del nitrógeno necesarias para la constitución y mantenimiento de las células vivas. Cuando estos microorganismos forman sociedades simbióticas con plantas superiores, aumenta considerablemente la fijación de nitrógeno. La planta suministra un sitio ideal que protege a las bacterias de un exceso de oxigeno y les aporta la energía que requieren. A cambio, las plantas obtienen un suministro asimilable de nitrógeno fijado, lo que permite que sean capaces de crecer en terrenos secos y pobres en nitrógeno, siendo de esta manera las primeras colonizadoras tras la degradación de ecosistemas incrementando la fertilidad de los suelos.

A su vez, la capacidad de esta relación simbiótica para fijar nitrógeno evita el uso de fertilizantes sintéticos nitrogenados, logrando reducir la contaminación que estos producen al ambiente.

Bibliografía:

- Grant 1989. Microbiología Ambiental. - Purves et al. 2008. Vida, la Ciencia de la Biología, octava edición.

Editorial Panamericana. - Cerda Castilla M.. 2008. Aislamiento de Micromonospora de nódulos de

leguminosas. Departamento de Microbiología y Genética, Universidad de Salamanca.

- Odum. 2006. Fundamentos de Ecología, quinta edición. Editorial Cengage.