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Ciclo dell'Azoto
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Il ciclo dell'Azoto
Cervesato Chiara
Stinat Matteo
Bomben Samuele
Pasquali Davide 2*Dsca
Ciclo dell'Azoto
E' un ciclo biogeochimico con il quale l'azoto si muove principalmente tra l'atmosfera, il terreno e gli esseri viventi. Questo ciclo viene definito gassoso perchè è l'atmosfera il luogo con la maggior quantità di azoto.
Introduzione
https://drive.google.com/file/d/1H2_Na6VwdRoT7X7SiukLZbwHbinBX5H2/view?usp=sharing
Origine del nome
Il nome è stato coniato da Lavoisier in Francia: “azote”. Significa “senza vita”. Deriva dal greco in cui al termine “zotos” (che viene da zoe, vivere) si associa la alfa privativa, da cui “a-zoto”, ovvero “azoto”.
L' importanza
Ruolo del ciclo
L' azoto ha un ruolo fondamentale sia per le forme di vita animali, che vegetali.
UMANI E ANIMALI: produzione di composti organici vitali
VEGETALI: intervento nella produzione di zuccheri e regolamento della crescita
Azoto negli animali
Per gli esseri umani e animali, l'azoto svolge un importante ruolo nella creazione di acidi nucleici e proteine.
Umani ed Animali
Basi Azotate
Negli acidi nucleici, è presente una base azotata, in cui è presente dell'azoto.
Acidi Nucleici
Gruppo Amminico
Proprio negli amminoacidi,anello fondamentale delle proteine, è presente un gruppo amminico, con un atomo di azoto.
Proteine
Cos'è la fissazione dell'azoto
La fissazione dell’azoto è un processo biologico grazie al quale l’azoto N2 viene ridotto in ione ammonio NH4+ e ammoniaca (NH3), tale da farlo entrare suo ciclo biogeochimico.
Azotofissazione
Da dove proviene...
- ORGANICA: decomposizione di materia organica, svolta dalla microflora e micro fauna
- DISGREGAZIONE: alcune rocce contengono azoto, che tramite la corrosione viene sciolto e viene poi assorbito
Da dove proviene
l'azoto
... e dove va a finire
L'azoto viene prelevato dal terreno:
- dalle piante (per il loro fabbisogno)
- per liscivazione delle forme
solubili, tramite acque di percolazione
- erosione delle sostanze organiche
- denitrificazione, svolta batteri nel terreno
Asportazioni
Chi svolge la fissazione?
Dove avviene
la fissazione
L'azoto-fissazione è operata dai batteri azoto-fissatori e da alcune alghe verdiazzurre ( o cianobatteri). Tali microrganismi costituiscono un gruppo molto eterogeneo.
Batteri
SIMBIONTI: organismi che vivono obbligatoriamente un rapporto con altri organismi viventi e non per forza traggono reciproco vantaggio della vita in comune.
La Fissazione
N2 + 3 H2 --> 2 NH3
Fissazione
Questa reazione richiede tra i 12 e i 24 ATP,essendo che l'azoto è un atomo molto poco reattivo. Viene svolta dal complesso della nitrogenasi.
Piante
La notevole energia necessaria per la reazione di fissazione, fa sì che solo poche specie (fagiolo, cece, trifoglio, lenticchia) siano in grado
di affrontare il costo metabolico della fissazione dell’azoto.
Ammonificazione
Ammonificazione
L'ammonificazione dell'azoto è un processo che consiste nella degradazione di sostanze organiche azotate, con la liberazione di NH3.
Nitrificazione
L'ammoniaca (NH3) e l'ammonio (NH4) vengono trasformati prima in nitriti (NO2) e poi in nitrati (NO3).
Nitrificazione
Nitrificazione
- Ammoniaca monossigenasi
NH3 + O2 + 2 H+ + 2 e- → NH2OH + H2O
Nitrificazione
- Idrossilammina ossidoriduttasi
NH2OH + H2O → NO2– + 5 H+ + 4 e–
Nitrosomonas
Ossidano l'ammoniaca in nitrito (meno tossico), e vengono usati anche per il trattamento di acque fognarie e industriali
Nitrosomonas
- ambiente di vita ideale con pH tra 6.0 e 9.0 e temperatura tra 20° e 30°
Nitratazione
- Il nitrito viene ossidato e diventa nitrato
2 NO2– + O2 → NO3–
Nitratazione
- il processo avviene per merito di batteri nitrificanti
Nitrobacter
- Sono detti chemiolitotrofi autotrofi e vivono in ambiente aerobico
Nitrobacter
ANAMMOX
- Teorizzato nel 1977 da Engelbert Broda, individuato in un sistema vivente negli anni Novanta
Anammox
NH4+ + NO2– → N2 + 2 H2O
- ANaerobic AMMonium OXidation
Anammoxosoma
Anammoxosoma
- Membrana estremamente densa
- contiene nitrito reduttasi, idrazina idrolasi e idrazina deidrogenasi
Denitrificazione
- Il nitrato viene convertito in azoto gassoso che ritorna nell’atmosfera (N2 o NO2)
Denitrificazione
- Questo processo è realizzato da batteri dei generi Pseudomonas e Clostridium negli strati
profondi del suolo
Pseudomonas
"Falsa unità"
Si trovano nel terreno e nelle acque ma anche sulle piante. Producono pigmenti che possono provocare danno ai tessuti.
Pseudomonas
Generalmente le varie specie di Pseudomonas sono resistenti alla maggior parte degli antibiotici.
Pseudomonas aeruginosa :non fermentante, con semplici richieste nutrizionali, considerato un patogeno opportunista nell'uomo.
Clostridium
E' possibile isolarli nel suolo, in acqua, negli scarichi fognari, e costituiscono la normale flora batterica del tratto gastrointestinale degli animali e dell'uomo.
Clostridium
Muore quando viene a contatto con l'acqua ossigenata
Denitrificazione delle acque reflue
Una serie di processi necessari a rimuovere dall’acqua reflua una serie di sostanze indesiderate, in modo da non danneggiare l'ecosistema.
La fase principale del processo depurativo è la Denitrificazione.
Denitrificazione
e l'uomo
I microbi denitrificatori utilizzano il nitrato al posto dell’ossigeno per ottenere l’energia per crescere e moltiplicarsi.
Come funziona?
E' in genere una vasca a forma quadrata e divisa in due parti uguali, comunicanti tra loro solo superficialmente, che consentono di dare continuità al trattamento.
Impianto
Riassumendo
Conclusioni
Mangiatori di monossido di Azoto
Monossido di
Azoto
Il monossido di azoto (NO) è una molecola molto versatile con un ruolo importante per i viventi e gli ecosistemi.
L' Anammox e gli HDH
Alcuni batteri prendono parte a un importante processo chimico, quello dell'ossidazione anaerobica dell'ammonio.
Usano il monossido di azoto come fonte diretta di sostentamento e di crescita e questi infine ne producono
azoto molecolare (N2): un gas innocuo.
HDH
"Si potrebbe paragonare il complesso HDH a una cella a combustibile con prese elettriche che si adattano solo a determinati tipi di spine"
https://drive.google.com/file/d/1THO8SCMiuNae87ZyT_PvkcvxFFCV8AFb/view?usp=sharing
Max Planck Institute for Marine Microbiology
(Germania)