Ejercicio resuelto de Ciclos biogeoquímicos · Biología · 2020

En la naturaleza, la materia pasa de unos elementos del ecosistema a otros de manera cíclica, originando lo que denominamos ciclos biogeoquímicos. Entre ellos, tiene un papel relevante el ciclo del nitrógeno. En este ciclo biogeoquímico tienen un papel muy importante un grupo de microorganismos.

1. Identifique los microorganismos implicados en el ciclo del nitrógeno, describiendo el papel que juegan. [1 punto]

2. Describa las diferencias entre las células que constituyen estos microorganismos y las células de las levaduras. [1 punto]

$\textbf{1. Identifique los microorganismos implicados en el ciclo del nitrógeno, describiendo el papel que juegan. [1 punto]}$

Casi todo el nitrógeno del planeta está en la atmósfera como N$_2$, una molécula con un triple enlace que ni los animales ni las plantas saben romper. Solo ciertas $\textbf{bacterias}$ pueden hacerlo, y por eso el ciclo del nitrógeno depende de ellas por completo:

Grupo	Microorganismos	Papel en el ciclo Fijadoras	$\textit{Rhizobium}$ (simbiótica en nódulos de leguminosas), $\textit{Azotobacter}$ (libre, aerobia), $\textit{Clostridium}$ (libre, anaerobia) y cianobacterias como $\textit{Nostoc}$	Reducen el $\mathrm{N_2}$ atmosférico a amoniaco mediante la nitrogenasa: es la puerta de entrada del nitrógeno a la biosfera Amonificantes	Bacterias y hongos saprofitos del suelo	Descomponen las proteínas y los ácidos nucleicos de los restos orgánicos y los excrementos, liberando amoniaco Nitrificantes	$\textit{Nitrosomonas}$ y luego $\textit{Nitrobacter}$	Oxidan el amoniaco a nitrito y el nitrito a nitrato; obtienen energía de esa oxidación (son quimiolitótrofas) y dejan el nitrógeno en la forma que las plantas absorben Desnitrificantes	$\textit{Pseudomonas}$, $\textit{Thiobacillus denitrificans}$	En suelos anegados y sin oxígeno reducen el nitrato hasta $\mathrm{N_2}$, que vuelve a la atmósfera y cierra el ciclo

Las plantas toman el nitrato del suelo y lo incorporan a sus aminoácidos y bases nitrogenadas; los animales lo obtienen comiendo. Al morir unos y otros, las amonificantes reinician la vuelta.

$\textbf{2. Describa las diferencias entre las células que constituyen estos microorganismos y las células de las levaduras. [1 punto]}$

Los microorganismos del ciclo del nitrógeno son en su mayoría bacterias, es decir, $\textbf{células procariotas}$; las levaduras son hongos unicelulares, es decir, $\textbf{células eucariotas}$. La diferencia es la mayor que existe en biología celular:

Rasgo	Bacteria (procariota)	Levadura (eucariota) Núcleo	No hay: el ADN está en el nucleoide, sin envoltura	Núcleo verdadero, con envoltura y nucléolo ADN	Una sola molécula circular, sin histonas; a veces plásmidos	Varias moléculas lineales asociadas a histonas (cromatina) Orgánulos membranosos	Ausentes: no hay mitocondrias, retículo, Golgi ni vacuolas	Presentes: mitocondrias, retículo, Golgi, vacuolas, peroxisomas Ribosomas	70 S (subunidades 50 S y 30 S)	80 S en el citosol (60 S y 40 S); 70 S en las mitocondrias Pared celular	De peptidoglucano (mureína)	De quitina y glucanos, sin peptidoglucano Citoesqueleto	Muy rudimentario	Desarrollado: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios División	Bipartición o fisión binaria, sin huso	Mitosis con huso acromático; las levaduras suelen hacerlo por gemación Tamaño	1-5 µm	5-10 µm o más

Una consecuencia práctica de la última diferencia de la tabla: como el ribosoma bacteriano es distinto del eucariota, muchos antibióticos (estreptomicina, tetraciclinas, cloranfenicol) bloquean el ribosoma 70 S y matan a la bacteria sin dañar a la levadura ni a nuestras células.