azufre

El Ciclo del carbono es bsico en la formacin de las molculas de carbohidratos, lpidos, protenas y cidos nucleicos; pues todas las molculas orgnicas estn formadas por cadenas de carbonos enlazados entre s.Es un elemento qumico de nmero atmico 6 y smbolo C. Es slido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formacin, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrpicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar bsico de la qumica orgnica. Se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.El ciclo del carbono (CO2) es la sucesin de transformaciones que sufre el carbono a lo largo del tiempo. Es un ciclo biogeoqumico de gran importancia para la regulacin del clima de la Tierra, y en l se ven implicadas actividades bsicas para el sostenimiento de la vida. El ciclo comprende dos ciclos que se suceden a distintas velocidades.esta comprende de sus componentes los cuales participan para todo este ciclo.Ciclo del fosforo

La proporcin de fsforo en la materia viva es relativamente pequea, pero el papel que desempea es vital. Es componente de los cidos nucleicos como el ADN, muchas sustancias intermedias en la fotosntesis y en la respiracin celular estn combinadas con el fsforo, y los tomos de fsforo proporcionan la base para la formacin de los enlaces de alto contenido de energa del ATP, se encuentra tambin en los huesos y los dientes de animales, incluyendo al ser humano. Este elemento en la tabla peridica se denomina como "P"La mayor reserva de fsforo est en la corteza terrestre y en los depsitos de rocas marinas.El ciclo del fsforo es un ciclo biogeoqumico, describe el movimiento de este elemento en su circulacin en el ecosistema.Los seres vivos toman el fsforo, P, en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante meteorizacin se descomponen y liberan los fosfatos. stos pasan a los vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales. Cuando stos excretan, los descomponedores actan volviendo a producir fosfatos.Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano, el cual se usa como abono en la agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos; los restos de las algas, peces y los esqueletos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orognicos.De las rocas se libera fsforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales. Los animales obtienen fsforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido. En la descomposicin bacteriana de los cadveres, el fsforo se libera en forma de ortofosfatos (PO4H2) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgnico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuferos o a los ocanos. El ciclo del fsforo difiere con respecto al del carbono, nitrgeno y azufre en un aspecto principal. El fsforo no forma compuestos voltiles que le permitan pasar de los ocanos a la atmsfera y desde all retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fsforo desde el ocano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fsforo que pasa a travs de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Adems de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geolgico de los sedimentos del ocano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de aos.El hombre tambin moviliza el fsforo cuando explota rocas que contienen fosfato.Ciclo del azufre

El azufre forma parte de incontables compuestos orgnicos; algunos de ellos llegan a formar parte de protenas. Las plantas y otros productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4 -2). Estos organismos lo incorporan a las molculas de protena, y de esta forma pasa a los organismos del nivel trfico superior. Al morir los organismos, el azufre derivado de sus protenas entra en el ciclo del azufre y llega a transformarse para que las plantas puedan utilizarlos de nuevo como ion sulfato.Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de bixido de azufre SO2, se realizan entre las comunidades acuticas y terrestres, de una manera y de otra en la atmsfera, en las rocas y en los sedimentos ocenicos, en donde el azufre se encuentra almacenado. El SO2 atmosfrico se disuelve en el agua de lluvia o se deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrgeno (H2S), producido durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SO2.La contaminacin atmosfrica procedente de la actividad humana representa una introduccin de este elemento de gran importancia

Ciclo del Oxgeno

El oxgeno molecular (O2) representa el 20% de la atmsfera terrestre. Este oxgeno abastece las necesidades de todos los organismos terrestres que lo respiran para su metabolismo, adems cuando se disuelve en agua, cubre las necesidades de los organismos acuticos. En el proceso de la respiracin, el oxgeno acta como aceptor final para los electrones retirados de los tomos de carbono de los alimentos. El producto es agua. El ciclo se completa en la fotosntesis cuando se captura la energa de la luz para alejar los electrones respecto a los tomos de oxgeno de las molculas de agua. Los electrones reducen los tomos de oxgeno de las moleculas de agua. Los electrones reducen los tomos de carbono (de dixido de carbono) a carbohidrato. Al final se produce oxgeno molecular y as se completa el ciclo.

Por cada molcula de oxgeno utilizada en la respiracin celular, se libera una molcula de dixido de carbono. Inversamente, por cada molcula de dixido de carbono absorbida en la fotosntesis, se libera una molcula de oxgeno.

Ciclo del Nitrgeno

Ciclo del Carbono

Es la sucesin de transformaciones que sufre el carbono a lo largo del tiempo. Es un ciclo biogeoqumico de gran importancia para la regulacin del clima de la Tierra, y en l se ven implicadas actividades bsicas para el sostenimiento de la vida. El ciclo comprende dos ciclos que se suceden a distintas velocidades:

Ciclo biolgico: comprende los intercambios de carbono (CO2) entre los seres vivos y la atmsfera, es decir, la fotosntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiracin que lo devuelve a la atmsfera. Este ciclo es relativamente rpido, estimndose que la renovacin del carbono atmosfrico se produce cada 20 aos.

El almacenamiento del carbono en los depsitos fsiles supone en la prctica una rebaja de los niveles atmosfricos de dixido de carbono. Si stos depsitos se liberan, como se viene haciendo desde tiempo inmemorial con el carbn, o ms recientemente con el petrleo y el gas natural; el ciclo se desplaza hacia un nuevo equilibrio en el que la cantidad de CO2 atmosfrico es mayor; ms an si las posibilidades de reciclado del mismo se reducen al disminuir la masa boscosa y vegetal.

La explotacin de combustibles fsiles para sustentar las actividades industriales y de transporte (junto con la deforestacin) es hoy da una de las mayores agresiones que sufre el planeta, con las consecuencias por todos conocidas: cambio climtico (por el efecto invernadero), desertizacin, etc.

Los pasos ms importantes del ciclo del carbono son los siguientes:a. El dixido de carbono en la atmsfera es absorbido por las plantas y convertido en azcar, por el proceso de fotosntesis.

b. Los animales comen plantas y al descomponer los azcares dejan salir carbono a la atmsfera, los ocanos o el suelo.

c. Otros organismos descomponen las plantas muertas y las materias animales, devolviendo carbono al medio ambiente.

d. El carbono tambin se intercambia entre los ocanos y la atmsfera. Esto sucede en ambos sentidos en la interaccin entre el aire y el agua.

Ciclo del Nitrgeno

Es el conjunto cerrado de procesos biolgicos y abiticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los importantes ciclos biogeoqumicos en que se basa el equilibrio dinmico de composicin de la biosfera.

EfectosLos seres vivos cuentan con una caca en proporcin de nitrgeno en su composicin. ste se encuentra en el aire en grandes cantidades (78% en volumen) pero en esta forma slo es accesible a un conjunto muy restringido de formas de vida, como las cianobacterias y las azotobactericeas. Los organismos fotoauttrofos (plantas o algas) requieren por lo general nitrato (NO3) como forma de ingresar su nitrgeno; los hetertrofos (p. ej. los animales) necesitan el nitrgeno ya reducido, en forma de radicales amino, que es como principalmente se presenta en la materia viva. Gracias a los mltiples procesos que conforman el ciclo, todos los tipos metablicos de organismos ven satisfecha su necesidad de nitrgeno.

Fijacin abitica. La fijacin natural puede ocurrir por procesos qumicos espontneos, como la oxidacin que se produce por la accin de los rayos, que forma xidos de nitrgeno a partir del nitrgeno atmosfrico.

Fijacin biolgica de nitrgeno. Es un fenmeno fundamental que depende de la habilidad metablica de unos pocos organismos, llamados diazotrofos en relacin a esta habilidad, para tomar N2 y reducirlo a nitrgeno orgnico:

N2 + 8H+ + 8e + 16 ATP 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 PiLa fijacin biolgica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:

AmonificacinLa amonificacin es la conversin a ion amonio del nitrgeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos amino (-NH2) o imino (-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrgeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos. Los acuticos producen directamente amonaco (NH3), que en disolucin se convierte en ion amonio. Los terrestres producen urea, (NH2)2CO, que es muy soluble y se concentra fcilmente en la orina; o compuestos nitrogenados insolubles como la guanina y el cido rico, que son purinas, y sta es la forma comn en aves o en insectos y, en general, en animales que no disponen de un suministro garantizado de agua. El nitrgeno biolgico que no llega ya como amonio al sustrato, la mayor parte en ecosistemas continentales, es convertido a esa forma por la accin de microorganismos descomponedores.

NitrificacinLa nitrificacin es la oxidacin biolgica del amonio a nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxgeno molecular (O2) como aceptor de electrones, es decir, como oxidante. A estos organismos el proceso les sirve para obtener energa, al modo en que los hetertrofos la consiguen oxidando alimentos orgnicos a travs de la respiracin celular. El C lo consiguen del CO2 atmosfrico, as que son organismos auttrofos. El proceso fue descubierto por Sergei Vinogradski y en realidad consiste en dos procesos distintos, separados y consecutivos, realizados por organismos diferentes:

Nitrosacin. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2). Lo realizan bacterias de, entre otros, los gneros Nitrosomonas y Nitrosococcus.

Nitratacin. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3). Lo realizan bacterias del gnero Nitrobacter.

La combinacin de amonificacin y nitrificacin devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrgeno que ellas tomaron del suelo y pusieron en circulacin por la cadena trfica.

DesnitrificacinLa desnitrificacin es la reduccin del ion nitrato (NO3), presente en el suelo o el agua, a nitrgeno molecular o biatmico (N2) la sustancia ms abundante en la composicin del aire. Por su lugar en el ciclo del nitrgeno este proceso es el opuesto a la fijacin del nitrgeno.

Lo realizan ciertas bacterias hetertrofas, como Pseudomonas fluorescens, para obtener energa. El proceso es parte de un metabolismo degradativo de la clase llamada respiracin anaerobia, en la que distintas sustancias, en este caso el nitrato, toman el papel de oxidante (aceptor de electrones) que en la respiracin celular normal o aerobia corresponde al oxgeno (O2). El proceso se produce en condiciones anaerobias por bacterias que normalmente prefieren utilizar el oxgeno si est disponible.

El proceso sigue unos pasos en los que el tomo de nitrgeno se encuentra sucesivamente bajo las siguientes formas:

nitrato nitrito xido ntrico xido nitroso nitrgeno molecularExpresado como reaccin redox:

2NO3- + 10e- + 12H+ N2 + 6H2OComo se ha dicho ms arriba, la desnitrificacin es fundamental para que el nitrgeno vuelva a la atmsfera, la nica manera de que no termine disuelto ntegramente en los mares, dejando sin nutrientes a la vida continental. Sin l la fijacin de nitrgeno, abitica y bitica, habra terminado por provocar la deplecin (eliminacin) del N2 atmosfrico.

La desnitrificacin es empleada, en los procesos tcnicos de depuracin controlada de aguas residuales, para eliminar el nitrato, cuya presencia favorece la eutrofizacin y reduce la potabilidad del agua, porque se reduce a nitrito por la flora intestinal, y ste es cancergeno.

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