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EL NITRÓGENO SE ENCUENTRA EN UNA VARIEDAD SORPRENDENTE DE BIOMOLÉCULAS, INCLUIDOS LOS AMINOÁCIDOS Y LAS BASES NITROGENADAS QUE SE USAN en la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos, respectivamente. Otras biomoléculas esenciales que contienen nitrógeno incluyen las porfirinas (p. ej., hem y clorofila), ciertos lípidos de las membranas y un grupo diverso de biomoléculas de importancia metabólica que se sintetizan en menores cantidades (p. ej., varios neurotransmisores y glutatión). En este capítulo se revisa el nitrógeno, desde su fijación por el proceso que convierte al nitrógeno inerte en amoniaco (NH3) con utilidad biológica y hasta la síntesis de las principales biomoléculas que contienen nitrógeno.
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El ciclo del nitrógeno es el ciclo bioquímico en el que los átomos de este elemento fluyen por la biosfera. Varios procesos bioquímicos convierten al nitrógeno de una forma en otra. La fijación del nitrógeno, su incorporación a moléculas orgánicas, inicia con la unión (reducción) de N2 por los microorganismos procariotas para formar amoniaco (NH3). Los vegetales como el maíz dependen de la absorción del NH3 y del NO−3 (nitrato) que sintetizan las bacterias del suelo o que se suministran en los fertilizantes artificiales. Como en general el nitrógeno fijado disponible para las plantas es poco, el aporte de N es con frecuencia el factor limitante del crecimiento y del desarrollo de éstas.
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Sin importar la forma en que las plantas adquieren NH3, sea por fijación de nitrógeno, por absorción del suelo o por reducción del NO−3 absorbido, éste se asimila por la conversión en el grupo amida de la glutamina. A continuación, este “nitrógeno orgánico” se transfiere a otros compuestos carbonados para producir los aminoácidos que utiliza la planta para sintetizar las moléculas nitrogenadas (p. ej., proteínas, nucleótidos y grupos hem). El nitrógeno orgánico, principalmente en forma de aminoácidos, fluye luego por todo el ecosistema cuando los animales y los microorganismos de descomposición consumen las plantas. Cuando los organismos mueren, el nitrógeno orgánico se mineraliza (es decir, se convierte mediante la acción de muchos tipos de microbios en NH3, NO−3, NO−2 [nitrito] y al final, N2).
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Después de una revisión sobre la fijación del nitrógeno, se describen las características esenciales de la biosíntesis de los aminoácidos. A continuación se realiza una descripción de la biosíntesis de moléculas nitrogenadas seleccionadas. Se hace énfasis especial en las vías ...