La fijación de nitrógeno es un proceso químico mediante el cual el nitrógeno molecular ( N
2), con un fuerte enlace triple covalente , en el aire se convierte en amoniaco ( NH
3) o compuestos nitrogenados relacionados, normalmente en el suelo o en sistemas acuáticos [1] pero también en la industria . El nitrógeno atmosférico es dinitrógeno molecular , una molécula relativamente no reactiva que es metabólicamente inútil para todos menos unos pocos microorganismos. La fijación biológica de nitrógeno o diazotrofia es un proceso importante mediado por microbios que convierte el gas dinitrógeno (N 2 ) en amoniaco (NH 3 ) utilizando el complejo proteico nitrogenasa (Nif). [2] [3]
La fijación de nitrógeno es esencial para la vida porque los compuestos nitrogenados inorgánicos fijos son necesarios para la biosíntesis de todos los compuestos orgánicos que contienen nitrógeno , como los aminoácidos y las proteínas , los nucleósidos trifosfatos y los ácidos nucleicos . Como parte del ciclo del nitrógeno , es esencial para la agricultura y la fabricación de fertilizantes . También es, indirectamente, relevante para la fabricación de todos los compuestos químicos nitrogenados, que incluyen algunos explosivos, productos farmacéuticos y tintes.
La fijación de nitrógeno se lleva a cabo de forma natural en el suelo por microorganismos denominados diazótrofos que incluyen bacterias como Azotobacter y arqueas . Algunas bacterias fijadoras de nitrógeno tienen relaciones simbióticas con grupos de plantas, especialmente leguminosas . [4] Las relaciones no simbióticas más flexibles entre diazótrofos y plantas a menudo se denominan asociativas, como se ve en la fijación de nitrógeno en las raíces del arroz . La fijación de nitrógeno ocurre entre algunas termitas y hongos . [5] Ocurre naturalmente en el aire por medio deProducción de NO x por rayo . [6] [7]
Todas las reacciones biológicas que involucran el proceso de fijación de nitrógeno son catalizadas por enzimas llamadas nitrogenasas . [8] Estas enzimas contienen hierro , a menudo con un segundo metal, generalmente molibdeno, pero a veces vanadio .
La fijación biológica de nitrógeno fue descubierta por Jean-Baptiste Boussingault en 1838. [9] Más tarde, en 1880, el proceso por el cual ocurre fue descubierto por el agrónomo alemán Hermann Hellriegel y Hermann Wilfarth [10] y fue completamente descrito por el microbiólogo holandés . Martinus Beijerinck . [11]
"Las investigaciones prolongadas de la relación de las plantas con la adquisición de nitrógeno iniciadas por Saussure , Ville , Lawes y Gilbert y otros culminaron con el descubrimiento de la fijación simbiótica por Hellriegel y Wilfarth en 1887". [12]