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Il ciclo dell’azoto
Nonostante l’atmosfera sia costituita per circa il 78% da azoto gassoso e costituisca
pertanto la maggior riserva di azoto della biosfera, la maggior parte degli organismi
viventi non può utilizzare l’azoto atmosferico per formare amminoacidi e altri composti
azotati; vi riescono solo gli organismi azoto fissatori i quali riescono a risolvere i
problemi che comporta un processo che richiede un elevato dispendio energetico ed
utilizza un complesso enzimatico, quello della nitrogenasi, labile all’ossigeno. La fonte
principale di azoto per gli organismi viventi è rappresentata pertanto dall’azoto
presente nei minerali del suolo. I vegetali assorbono l’azoto principalmente sotto forma
di nitrati (ione NO3-), che rappresentano uno dei fattori limitanti per la crescita delle
piante, e lo convertono in azoto organico. Una volta che i nitrati sono assimilati dalle
cellule vegetali, essi sono ridotti di nuovo a ioni ammonio, processo che, al contrario
della nitrificazione, richiede energia, e quindi trasferiti a composti organici contenenti
carbonio per dare amminoacidi e altri composti azotati. Dai vegetali l’azoto passa agli
animali lungo tutta la catena alimentare. Alla morte degli animali e dei vegetali l’azoto
liberato dai loro corpi dal processo di decomposizione sotto forma di composti azotati
organici complessi (proteine, peptoni, amminoacidi, acidi nucleici, nucleotidi) subisce il
processo di ammonificazione ed è trasformato nello ione ammonio (NH4+). Gli organismi
che effettuano tale trasformazione sono noti come proteolitico-ammonizzanti e sono
costituiti da batteri e funghi saprofiti. Lo ione NH 4+ da loro prodotto è tossico per le
piante ed è convertito in ione NO3- ad opera dei batteri nitrificanti, un gruppo di
organismi la cui presenza è di enorme importanza nel determinare la fertilità di un
terreno. Dapprima intervengono i batteri nitrificanti del gruppo dell’acido nitroso, che
ossidano lo ione NH4+ a NO2- (ione nitrito), e poi quelli del gruppo dell’acido nitrico, che
ossidano ulteriormente lo ione NO2- a NO3-. Mentre gli organismi proteoliticoammonizzanti sono eterotrofi chemiosintetici, i batteri nitrificanti sono autotrofi
chemiosintetici che utilizzano l’energia liberata dall’ossidazione dello ione NH4+ per
fosforilare l’ADP ad ATP. Su tale ciclo principale si innesta poi un ciclo secondario che
coinvolge l’azoto presente nell’atmosfera sotto forma di N2. Un primo gruppo di batteri,
i batteri denitrificanti, riduce i nitrati del suolo a N2, sottraendo azoto dai terreni e
diminuendone la fertilità. Vi appartengono batteri come Pseudomonas e Bacillus il cui
metabolismo è di tipo eterotrofo chemiosintetico: essi ossidano normalmente il glucosio,
ma l’accettore finale di elettroni non è l’ossigeno ma lo ione nitrato che è ridotto ad
azoto molecolare. Tale processo si verifica in particolare in terreni poco areati nei quali
l’ossigeno è scarso. Diversi tipi di organismi (Azotobacter, Rizobium, alcune Cianoficee)
sono invece in grado di fissare l’azoto, trasformando l’N2 in NH4+, ed aggiungendo
fertilità al terreno. Essi presentano diversi tipi di metabolismi. Piccole quantità di NH4+
possono essere fissate anche grazie ai fulmini, ai fenomeni vulcanici ed in alcuni processi
industriali. Nel complesso i processi di fissazione dell’azoto controbilanciano le perdite
dovute alla denitrificazione ed alla perdita di azoto dal terreno dovuta alla raccolta
delle messi ed alle acque dilavanti che trasportano via i composti azotati che sciolgono
in soluzione.
Tratto da V. Boccardi, Moduli di Biologia, Volume B, La Scuola, Brescia, 2002
Il ciclo dell’azoto
Immagine tratta da V. Boccardi, Dalla cellula all’uomo, La Scuola, Brescia, 2009.