ciclos organicos

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA

Integrantes:

Díaz Jaime Karen Lizbeth

Llamas Fernández Cintia Ileana

Martínez Galindo Diana Alejandra

Najera Sánchez Gloria Guadalupe

Grupo: 1601 Equipo: 7

Ciclo del azufre y del fósforo

CICLO DEL AZUFRE

AZUFRE

• Es un elemento blando, frágil de color amarillo.• Desprende un olor característico a huevo podrido

al mezclarse con hidrogeno• Elemento muy abundante en la corteza terrestre.• Se encuentra en grandes cantidades combinado

en forma de sulfuros (pirita) y de sulfatos (yeso).• En forma nativa se encuentra en las cercanías

de aguas termales

FUNCION • 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

sulfhidrilo (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).

CICLO DEL AZUFRE• Es un ciclo de oxidación-reducción con

depósitos orgánicos e inorgánicos.

ETAPAS DEL CICLO

• Inmovilización/ Asimilación del azufre• Mineralización del azufre• Reacciones de oxidación y reducción• Organismos que oxidan el azufre

ASIMILACIÓN/INMOVILIZACIÓN

Esta etapa se lleva a cabo en las hojas que son generalmente mucho mas activas que las raíces.La asimilación del sulfato es un proceso reductor. Requiere la reducción del sulfato a cisteína. La reducción del sulfato cambia su estado de oxidación de +6 a -4.Se dice que está inmovilizado porque no está disponible para las reacciones del suelo.

MINERALIZACIÓN

• La mineralización del azufre ocurre en las capas superiores del suelo.

• La mineralización es la transformación de un compuesto no disponible en otro disponible (por ejemplo, azufre orgánico → azufre inorgánico).

• Implica la rotura del éster y de los enlaces de C-SH para liberar productos como metionina y cisteína.

• En los ambientes anaerobios pueden producirse compuesto como el metil mercaptano.

• Una vez en la atmósfera, el H2S y el CH3SH se oxidan para formar SO2 y se precipitan como azufre inorgánico.

REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓNReducción. Los microorganismos y las plantas reducen los sulfatos hasta sulfuros que utilizan para sintetizar todos los constituyentes que contienen azufre. Los animales obtienen sus compuestos de sulfuro a partir de alimentosLos compuestos orgánicos de azufre no son la única fuente de H2S en el agua, existen las bacterias Desulfovibrio

• El SO42- puede ser utilizado como

aceptor terminal de electrones por parte de ciertos microorganismos en un proceso de respiración anaeróbica para generar ATP y reducirlo finalmente a sulfuro H2S por el Desulfovibrio desulfuricans

• Las bacterias reductoras de sulfato viven en ambientes anaeróbicos ricos en sulfato como los lodos

• Entre otras bacterias reductoras de azufre destacan:

Desulfuromonas acetoxidans Desulfococcus multivorans

Desulfobacter postgatei Desulfosarcina variabilis

Desulfobacter curvatus Desulfovibrio gigas

Desulfobacterium thermoautotrophicum

Desulfovibrio vulgaris

Desulfobacterium evacuolatum Desulfomonas pigra

Oxidación Cuando los desechos de las plantas y de los animales son degradados por los microorganismos, la mayor parte del azufre es convertido en H2S. Este gas es oxidado para producir sulfato completándose así el ciclo.Este proceso es llevado por bacterias como las bacterias purpuras y verdes del azufre.

• Las bacterias púrpura del azufre incluyen rodoespiriláceos y cromatiáceos. Depositan azufre dentro de la célula y lo reutilizan cuando las concentraciones de azufre del ambiente son bajas.

• Las bacterias verdes del azufre están representadas por clorobiáceas y cloroflexiáceas como el Clorobium. Depositan el azufre elemental (S0) en el exterior de la célula.

Otros organismos que oxidan al azufre

• Los mesófilos (Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans) pueden ser activos en una pila de biolixivación a temperaturas superiores a 40°C.

• Los termófilos moderados pueden crecer a temperaturas de 40 a 60°C.

• El Sulfolobus acidodurans es un agente oxidante del azufre termófilo, cuya temperatura óptima es de 60 a 80°C .

TIOBACILOS• Las especies de Thiobacillus y otras bacterias

que oxidan el azufre son fundamentales en el ciclo del azufre. Estas bacterias quimioautotrofas pueden obtener energía mediante la oxidación de las formas reducidas del azufre, como el sulfuro de hidrogeno o el azufre elemental, en sulfatos.

• Los tiobacilos pueden ser responsables del deposito del azufre elemental.

CICLO DEL FÓSFORO

GENERALIDADES

• Es u nutriente primario.

• Está presente en ADN, ARN, fosfolípidos de membrana y ATP.

• El fósforo no es un componente abundante del ambiente y un cultivo a lo larga plazo sin la debida fertilización agota sus reservas.

• Bacterias y hongos lo almacenan como polifosfatos.

• En tejidos vegetales se tiene aproximadamente 0.3-0.5%, en microorganismos puede llegar hasta el 3%, pero varía con las especies

• Existen ambientes como lagos de agua pura y las corrientes en los que el fósforo es probablemente el nutriente mas determinante para las plantas y el crecimiento microbiano

• .

Formas del fosforo• El fósforo inorgánico (Pi) se presenta generalmente

fuertemente fijado en forma de fosfatos de Ca 2+, Fe

2+, Mg2+ y Al3+

• La mayor parte del fosforo se deposita en las rocas y en el suelo y, una vez vertida en el mar se pierde definitivamente.

• El fosforo se encuentra en el ambiente como fosforo absorbido (anión ortofosfato PO4

3- , mono H2PO4- y

fosforo dibásico H2PO42-, fosforo orgánico (inositol

fosfato y fitina), y fosforo mineral (apatitas).

• No posee ninguna etapa atmosférica, es sedimentario.

• La reserva de fósforo en los ecosistemas son las rocas, así como en depósitos de guano de aves marinas.

• No es completamente equilibrado, los fosfatos son llevados al mar como sedimentos más rápidamente de lo que lo hacen los animales marinos.

Reacciones de oxidación y reducción

• Las transformaciones microbianas del fosforo no suelen alterar su estado de oxidación +5 (PO4

3- ) cuando lo incorporan a la materia organica.

• Algunos microorganismos usan el PO43- como aceptor final

de electrones, esto es poco habitual especialmente cuando las reducciones se producen hasta el nivel de PH3

• Se ha demostrado que algunos miembros de los géneros Bacillus, Pseudomonas y Clostridium reducen los fosfatos a hipofosfitos y fosfitos en condiciones anóxicas (oxígeno agotado)

Ciclo microbiano: la solubilización

• El ciclo microbiano del fósforo implica la transformación del fósforo entre los depósitos orgánicos e inorgánicos. Los microorganismos juegan un papel importante en la solubilidad, la inmovilización y la mineralización.

• Las bacterias que solubilizan activamente el fosforo representan un 10% de la población microbiana del suelo. Fundamentalmente: Bacillus, Mycrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas y algunos hongos.

Mecanismos para solubilizar el fosforo mineral La quelación: los compuestos organicos fabricados

por los m.o. como acido oxálico pueden quelar Ca2+ Mg2+ y Fe3+

desestabilizando el mineral del fosfato y solubilizando el fosforo.

La reducción del hierro: el hierro ferroso Fe2+es mas soluble que el férrico Fe3+en consecuencia todos los minerales en los que quepa encontrar Fe2+se disuelven finalmente.

• La acidificación: la producción de acido por parte de los microorganismo disuelve minerales. Los acidos organicos, el acido nítrico, acido sulfúrico, acido carbonico liberan fosforo prodecente de formas mineral.

INMOVILIZACIÓN

• La concentración de fósforo en el suelo suele ser de 0.1 a 1.9 ppm. Las concentraciones microbianas de fósforo suelen ser diez veces más elevadas en plantas.

• La mayor parte del fósforo presente en los microorganismos está en el ARN, a bajas concentraciones de fósforo, los microorganismos acumulan un exceso de fósforo para cubrir sus necesidades

• El fósforo penetra en las células después de su conversión en ésteres de fosfato o ATP y se almacena. El resultado final es que las bacterias pueden inmovilizar el fosforo que deja de estar disponible para las plantas. Ésta inmovilización depende de la demanda de crecimiento de los microorganismos.

MINERALIZACIÓN• El fósforo orgánico constituye entre el 30 y el 50% del

fósforo total del suelo, debe mineralizarse antes de estar disponible.

• La mineralización se ve favorecida por temperaturas elevadas, un pH neutro a alcalino y una materia orgánica rifa en fósforo

• .• Las enzimas principales que intervienen en la

mineralización son la fitasa y la fosfatasa

• Las fitasas están limitadas por la pequeña cantidad de fitina en el suelo, la cual es adsorbida cuando el pH de éste es ácido. Las fitasas eliminan un grupo fosfato cada vez de los compuestos fíticos. Un suministro inadecuado de fósforo estimula la producción de fosfatasa y la mineralización de fosforo orgánico lábil. Los suelos con elevado contenido de fósforo inorgánico inhiben las actividad de la fosatasa y laa mineralizacion del fósforo orgánico.

Problemas por desequilibrioen el ciclo

• Reducción de la producción agrícola debido a que las tierras pierden su fertilidad.

• Acumulación de fosfatos en aguas de ríos y mares

puede provocar muerte de la fauna.

EUTROFICACIÓN

• Hace referencia a una situación que tiene lugar en los sistemas acuáticos, donde los nutrientes son tan abundantes que las plantas y las algas crecen de forma descontrolada.

Cuando las plantas mueren la población microbiana residente descompone el material y agota el oxígeno disponible durante su respiración. La eutroficación es un proceso natural que tiene lugar a medida que los lagos envejecen.

TRATAMIENTO DEL SUELO• Las concentraciones de fósforo y la mineralización

están afectadas por el tratamiento del suelo debido a que se precipita por si solo. En consecuencia se estratifica la superficie en las que el suelo no es cultivado.

Fósforo y naturaleza

• Cuando el fósforo amarillo se oxida en aire, emite una luminiscencia verde.

MICORRIZAS

• Las micorrizas son hongos que infectan las raíces de las pantas, en ocasiones en relaciones simbióticas obligatorias.

• Solubilizan el fósforo mineral, produciendo ácidos orgánicos y CO2 durante la respiración. Expanden el volumen del suelo desde el cual se absorbe el fósforo, puesto que crecen a partir de las raíces de las plantas que se extienden por la superficie disponible para el contacto con los minerales que contienen el fósforo.

• Algunas micorrizas pueden liberar fosfatasa que mineralizan fósforo orgánico en el

suelo.

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AGT EDITOR. , 1980