T12. Nutrició mineral del nitrogen. (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Nutrición y Metabolismo Vegetal
Año del apunte 2016
Páginas 3
Fecha de subida 09/04/2016 (Actualizado: 09/04/2016)
Descargas 1
Subido por

Vista previa del texto

T12. NUTRICIÓ MINERAL DEL NITROGEN La Font de Nitrogen més abundant és a l’atmosfera en forma de gas (N2). Les plantes no el poden incorporar a les seves estructures ni usar per al metabolisme (encara que és el 4rt element en abundància a les plantes). Es troba en una forma molt estable, gracies al triple enllaç.
La única forma de fixar el N2 és mitjançant organismes fixadors que s’anomenen diazòtrofs.
El N2 el necessiten en gran quantitat, acumulen 2,4 milions de tones a l’any. A més a més del triple enllaç admet molts estats d’oxidació (+5-3) es poden generar molts compostos diferents.
La fixació, del total del sòl són 300 M tones/any, un 10% correspon a la fotoxidació, per causes naturals. Un 30% és la fixació industrial, requereix molta energia, aquesta és per fer fertilitzants de N2 i per últim hi ha la fixació biològica que és un 60%.
FIXACIÓ BIOLÒGICA DEL NITROGEN La planta no pot absorbir el N2.
Són necessaris els bacteris fixadors de N2. Tenen la capacitat de captar-lo i passar-lo a NH4+.
Els bacteris nitrificants el passen a nitrits i després a nitrats. Gracies a aquests bacteris nitrats tornen a incorporar-se a la atmosfera.
Subcicle, ja que el nitrat és el que pot absorbir la planta, l’animal hervivor que menja la planta capta el nitrat i quan mor, mitjançant bacteris i fongs descomponedors torna a passar a amoni o amoníac.
RIZOSFERA Petita porció de sòl que rodeja a les arrels. Regió on les arrels actuen de forma directa i on els microorganismes del sòl interaccionen amb les plantes a través de les seves arrels.
Microorganismes - Simbiosis - Beneficiosos - Patògens ORGANISMES FIXADORS DE NITROGEN Hi ha 2 grans grups d’organismes fixadors, els fixadors no simbiòtics que sempre son procariotes i els simbiòtics, on la planta és l’hoste i el simbiont els que que pot fer la reducció del nitrogen (bacteri).
Es poden dividir segons l’associació: - Rhizobium-lleguminoses on hi ha els de creixement ràpid i el de creixement lent.
- Rhizobium amb no lleguminoses PROCÉS FISIOLÒGIC DE SIMBIOSI Interacció biològica entre dos o més organismes de diferents espècies. Als organismes involucrats se’ls anomena simbionts.
Per a establir la simbiosis, la planta i els rizobis han d’intercanviar senyals moleculars amb un alt grau d’especificitat. Aquesta determina l’efectivitat en termes de fixació biològica del nitrogen.
Fases de la infecció: 1. Reconeixement cel·lular.
2. infecció.
3. Establiment del simbiosoma.
1 FASE: RECONEIXEMENT CEL·LULAR 1. Reconeixement: Les plantes lleguminoses exsuden compostos específics que atrauen a Rhizobium. Entre aquests compostos es troben els flavonoids i en resposta a aquests els rizobis activen una sèrie de gens implicats en la nodulació (factors Nod) 2. Adherència: en una 1a etapa el rizobi d’adhereix mitjançant una unió depenent de Ca2+ gracies a una proteïna d’adherencia (ricadesina). Les lectines són exudades als pèls radiculars i tenen una funció d’adherència especifica planta-bacteri. Hi ha una curvatura dels pèls radiculars, es produeix una deformació de la paret cel·lular del pèl i s’indueix la curvatura. Aquest és el punt d’ingrés dels rizobis al teixit vegetal i on es produirà el canal d’infecció.
2 FASE: INFECCIÓ El procés d’infecció de la planta està regulat genèticament tant por la planta com pel microsimbiont: doble resposta Microsimbiont: gens Nod (nodulació), nif i fix (fixació del nitrogen).
Planta: gens de nodulació o nodulines. El bacteri degrada enzimàticament la paret cel·lular del pèl en el lloc d’infecció. AL degradar-se la pared cel·lular del apoplast es produeix una curvatura en el pèl. El bacteri entra dins el pel radicular i la planta indueix la formació d’un tub de composició semblant a la paret cel·lular que rep el nom de tub d’infecció i que creix cap a l’interior del pèl. Els rizobis creixen i es divideixen en aquests tub. Posteriorment el tub d’infecció penetra la paret cel·lular de les cèl·lules epidèrmiques.
Això permet que els bacteris passin a l’espai intracel·lular. La formació del tub avança fins arribar a les cèl·lules del còrtex on els factors Nos dels bacteris provoquen la seva divisió, els bacteris s’alliberen del tub d’infecció per endocitosi i arriben a les cèl·lules vegetals en divisió. 3 FASE: ESTABLIMENT DEL SIMBIOSOMA Un cop han entrat els bacteris (rizobis) a les cel·lules queden separats del citoplasma per una membrana derivada de la planta que s’anomena membrana peribacteriodal. Els bacteris es van dividint de forma continua i sincronitzada dins d’aquesta membrana peribacteriodal. En aquesta etapa els rizobis Adquireixen la capacitat de fixar el nitrogen.
Els bacteroides queden rodejats, individualment o en partits grups per la MPB.
A l’estructura que conté aquests grups de bacteroides se l’anomena simbiosoma.
• Tipus de nodulació - Indeterminada: hi ha un creixement per la part apical durant tot el seu cicle de vida.
- Zona de diferenciació de bacteroides - zona de fixació del N2 - zona de senescència.
- Determinada: al mig trobem cèl·lules no vaquolades actives simbioticament, envoltades per cèl·lules vaquolades. Tot envoltat pel sistema endomembranos.
Sistema tancat.
PROCÉS BIOLÒGIC DE SIMBIOSIS Nitrogenasa: enzim dels microorganismes, encarregat de la captació de N2. L’enzim està format per 2 estructures o complexos proteics - Complex I, Nitrogenasa: conté ferro - Complex II, Nitrogenasa reductasa: conté ferro i molibdè. Es un complex molt sensible al oxigen, s’activa amb aquest. —-> El bacteri i la planta protegeixen al complex del contacte amb el O2. Cal Mg per a que funcioni.
El primer component agafa els electrons de la ferredoxina reduïda, la oxida cedint els electrons a la nitrogenasa, que reduirà el N2 a amoni, que requereix ATP, per cada mol de N2 es necessiten 16 ATP. La ferredoxina és la que dona el poder reductor.
METABOLISME DEL SIMBIOSOMA Els productes de la fotosíntesi arriben per el floema en forma de sacarosa i entren dins de la cèl·lula vegetal Sacarosa —> malat (aquest pot entrar dins del bacteriode. La sacarosa no pot, es queda en el citoplasma) Dins del bacteriode hi ha la ferredoxina reduïda que s’oxida cedint els é a la nitrogensa.
Aquesta fixa el N2 i el passa a amoni.
Amb aquests amoni es poden formar aa’s que via xilema son transportats a les parts de la planta que es necessiten.
La cèl·lula vegetal produeix leghemoglobina que segresta el O2 de manera que no arriba directament a l’enzim nitrogenasa.
...