La Nitrificación
El nitrógeno es el compuesto mayoritario de la atmósfera de la Tierra, alrededor del 80% del aire es nitrógeno molecular, N2. Es por eso que tiene su lógica que sea uno de los compuestos indispensables para la vida, puesto que existía en tanta cantidad no utilizarlo sería complicado. Sin embargo el nitrógeno molecular no es asimilable por la mayoría de formas de vida actuales. Tan solo un pequeño número de bacterias son capaces de captar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en moléculas que sí son asimilables por otros seres vivos. Puedes leer más sobre la fijación de nitrógeno en el artículo que le dedicamos aquí. Además existe el proceso contrario a la nitrificación, la desnitrificación. Gracias a ella el nitrógeno vuelve a la atmósfera y cierra el ciclo del nitrógeno.
En los procesos de fijación de nitrógeno se convierte el N2 en amonio, NH3, este compuesto es convertible (mediante la nitrificación) a otras formas de nitrógeno que pueden incorporarse, como el nitrato NO3 y el nitrito NO2. Fue el microbiólogo ruso Sergéi Vinogradski el que descubrió el proceso de nitrificación de las bacterias del suelo y, con ello, dio el primer paso para el conocimiento de la quimioautotrofía (la utilización de compuestos inorgánicos reducidos para obtener energía, en contraposición de la quimioheterotrofía, que emplea compuestos orgánicos para obtener energía).
Se emplean nitratos como abono, obtenidos de forma industrial por bacterias.
Al proceso por el que los seres vivos transforman el amonio (NH3) en nitrito (NO2) se conoce como nitritación, posteriormente el NO2 podrá ser oxidado a nitrato, NO3, en el proceso conocido como nitratación. Al conjunto de estos dos procesos, que en muchas ocasiones ocurren de forma enlazada se conoce por nitrificación. Ambos procesos, al igual que la fijación de nitrógeno lo realizan exclusivamente algunos géneros de bacterias.
El proceso de nitritación lo llevan a cabo especies de los géneros Nitrosomonas y Nitrococcus y la generación de NO3 la llevan a cabo las bacterias del género Nitrobacter. Estas bacterias son autótrofas, es decir usan CO2 como fuente de carbono para vivir y emplean la energía resultante de la oxidación de estos compuestos para la obtención del ATP como molécula de almacenamiento de energía. Tanto en la nitritación como en la nitratación se obtienen los electrones y dos protones, que serán utilizados por la ATPasa y la cadena de transporte de electrones para la obtención de energía. El rendimiento energético de estos procesos contrasta con la gran demanda energética que requiere la fijación del nitrógeno.
En el proceso de nitritación la molécula de amonio (NH3) se oxida con una molécula de oxígeno molecular (O2), liberándose los 3 hidrógenos en forma protonada y dos electrones. Por su parte, durante la nitratación el NO2 es oxidado con una molécula de agua (H2O) liberándose dos hidrógenos (2H+) y 2 electrones más, obteniéndose NO3.
El nitrato es una forma de nitrógeno asimilable por los vegetales y hongos, que lo toman del suelo. En ocasiones se establecen relaciones de simbiosis entre algunas especies vegetales y las bacterias nitrificantes en la que las bacterias aportan nitrato a la planta y ésta aporta compuestos orgánicos a la bacteria para su crecimiento. Es por eso que muchas de estas especies bacterianas son habituales de la rizosfera.