Fósforo y microorganismos del suelo

Bueno amigos: vamos a meternos en el mundo del P orgánico.

Antes de iniciarlo conviene decir que la materia orgánica natural está directamente relacionada con la biología que vive en y sobre el suelo. Durante mi formación como farmacéutico tenía un asignatura que se llamaba Bioquímica Estática y con ella aprendíamos cómo se conformaban todas las estructuras químicas que participaban de una u otra manera en la configuración de un ser vivo ya fuera, animal, vegetal o microbiano. Y en esto, los compuestos orgánico-biológicos son un "pequeño apartado" .

Y en el suelo ¡tenemos que contemplarlo también¡.

Para empezar a racionalizar las cosas, debemos de pensar que las propiedades atribuidas al P (solubilidad, reactivilidad, movilidad, etc) que atribuimos al elemento cuando es inorgánico, varían considerablemente, pues el componente orgánico al que está unido el P modifica radicalmente su comportamiento, y en muchos casos la actividad de la molécula fosforada va a depender de la composición iónica del medio en el que opera.

Un ejemplo clásico: El ATP (adenosil trifosfato) es una molécula orgánica que tiene asociados tres fosfatos unidos a la Ribosa, de los que uno de ellos se une mediante un enlace ester y los otros dos por enlaces anhidrido. y por cierto, esta molécula no es operativa si no está rodeada de una nube de iones de potasio (Por ello en personas cansadas, la ingesta de alimentos con K es un estimulante energético)

Un segundo aspecto es que la entrada o salida de P de una molécula orgánica ocurre con participación de unos catalizadores llamados enzimas. Estas pueden actuar con sintetizadores de compuestos organo-fosforados (quinasas o fosfosintetasas) o como liberadoras de P (fosfohidrolasas o fosfatasas).

El fosfato se encuentra unido a moléculas simples (como los monosacáridos, el ATP o los cofactores que intervienen en procesos de ósido-reducción , NAD, NADP o FAD) o complejas (como las proteínas, los lípidos, los ácidos nucléicos.

Si establecemos algún tipo un orden podremos decir que hay compuestos orgánicos fosforilados solubles (presentes en el citosol de todas las células) y no solubles (con múltiples actividades funcionales (estructurales de membrana, funcionales como los mensajeros químicos o las proteínas enzimáticas, los estructuras genéticas etc.). Además el P actúa como regulador de función (activación o desactivación de enzimas, retención de monosacáridos como la glucosa dentro de las células).

Como pueden vislumbrar, el P es un elemento fundamental en todos los procesos químico-biológicos.

Se esta forma cuando muere un ser vivo (del tamaño, forma o reino) el aporte de P al suelo es algo muy importante. Y en su degradación molecular / liberación de P, siempre aparecerán enzimas. Pero ello también ocurre en otros procesos (como el de la digestión de los alimentos en el tracto intestinal de todos los seres vivos o en las vacuolas digestivas de los microorganismos.

Por ello a partir de ahora podremos decir que hay dos tipos de digestión: Exocelular, si nos referimos al proceso de degradación que se hace fuera de las células, y endocelular, al que ocurre en el interior de las mismas.

Creo que para primer día, es suficiente.

Saludos, Salvador González Carcedo

Gonzalo muy buen artículo, felicidades te esperamos para el segundo día

Dr. Salvador, muchas gracias por sus comentarios, ilustranos con procesosexocelulares o de degradación referidos a los organismos del suelo. MUCHAS GRACIAS
Dr. Germán Lizarzaburu A.

Gracias, D. Salvador. Un artículo excelente que ayuda a comprender mejor los procesos en los que el P está presente.

Ing. Carlos Abecasis y Dr. Salvdor Gonzalez Carcedo, me facinaria saber su opinion con respecto a lo siguiente: teoricamente si hago una mezcla de roca fosforica con P2O5 al 27% + acidos humicos + microorganismos beneficos (hongos y bacterias) basillus turingensis, azotobacter, hongos micorrizicos etc. + elementos menores + levadura; se podria desarrollar un nutriente de fosforo con disponibilad inmediata para la planta?

Excelente artículo.
Entonces las enzimas y/o micro organismos que sintetizan P, son diferentes si este es orgánico o inorgánico?
Gracias por la respuesta Dr González y/o cualquiera de los foristas de este sitio.

Calurosas felicitaciones por la excelencia didáctica que usted despliega con autoridad, estimado Salvador Gonzalez Carcedo.

Igualmente, espero el segundo día.. una pregunta. ¿ El pH ácido en el suelo como influye en los procesos exocelulares tanto en hongos y bacterias?. Gracias por las respuestas.

Queridos amigos y seguidores:
Me vais a perdonar, pero antes de continuar voy a contestar o aclarar algunas cuestiones que me chirrían mentalmente cuando leo los mensajes que enviáis.

1.- El fosfato NO SE SINTETIZA INDUSTRIALMENTE. Si hablamos de un fosfato inorgánico (o mineral) ¡Solo se prepara a partir de los yacimientos minerales encontrados: Se extrae, se preparan presentaciones con distinta riqueza, se granula, se mezcla (en su caso) se etiqueta indicando la riqueza de fosfato expresada en P2O5 y se pone a disposición de la agricultura.

Los yacimientos son el resultado de una gran acumulación de restos óseos (fundamentalmente animales) que ocurrió en determinados lugares de la tierra, que se han mantenido juntos y han sufrido la total mineralización del componente orgánico al que estaban asociados. Pueden provenir de grandes animales que acostumbraban a morir en un lugar determinado, o agrandes migraciones motivadas por Dios sabe que razones geológicas.

2.- En las fabricas de fertilizantes, es frecuente verlas asociadas con otros componentes inorgánicos. En realidad son sales, fundamentalmente de calcio, aunque la contaminación con otros metales como el Cd hacen que el precio descienda, y eso dependerá de los avatares contaminantes que sufrió el yacimiento. Su presentación puede ser en polvo, en gránulos de distinto tamaño (de esto saben Vds mas que yo).

Los fabricantes también los mezclan con otras cosas como materiales orgánicos (ácidos húmicos, fúlvicos) ho0rmonas, seres vivos como bacterias solubilizadoras de fosfato. etc. La mezcla dependerá de los equipos científico-técnico de la empresa, de las modas y de la orientación compradora de cada momento, que marcan los precios del mercado y el cultivo al que se destinan.

3.- Silvia Agüero me pregunta ¿El pH ácido en el suelo como influye en los procesos exocelulares tanto en hongos y bacterias?.

Aunque solo sea por lo expuesto de que el pH condiciona el estado del P en sus iones monoácido o diácido, que el pH (la concentración de protones en la solución del suelo) condiciona la estructura y la funcionalidad de la proteinas y que las proteinas condicionan la actividad de los procesos exocelulares. la respuesta viene dada.

El concepto de bacterias y hongos es genérico. Silvia, tienes que discernir que de que bacteria u hongo me hablas. No separes éste concepto de otro, y es que hongos y bacterias viven en un medio acuoso, cuyo pH es específico. Ciertamente abundan mas bacterias en medio neutro-básico y mas hongos en medios ácidos-neutros, pero este concepto dependerá de las especies de las que hablemos. Tampoco olvides que los líquenes son asociaciones de ciertas bacterias fotosintetizadoras y hongos, mientras que las micorrizas son asociaciones de ciertos hongos y raíces.

Y la participación de bacterias, hongos, liquenes y micorrizas en la movilización del fosfato mineral depende de cada conjunto biológico que opera en cada región del suelo pues no es lo mismo la rizosfera que otras áreas de interés edafogénico como la superficie de los oxihidróxidos de Fe y Al por ejemplo.

Si lo que ne preguntas es quien empieza los procesos de degradación, en edafología decimos que quien ataca inicialmente a la materia orgánica son los pequeños (y no tan pequeños animales) que conforma cada bioma. pero la degradación de los restos orgánicos que contienen las excretas de aquellos, si hay cantidad adecuada de oxígeno y agua, la inician los hongos, y la rematan las bacterias. En caso contrario, si la inician las bacterias del suelo, se genera un proceso fermentativo, al encontrarnos con exceso de agua y escasez de oxígeno (caso de la formación de turberas).

A Carlos Flavio le contestaré de forma integrada dentro de la exposición siguiente

Un saludo
Salvador González Carcedo "el profesor jubileta"

Y a renglón seguido continúo mi exposición sobre el "P orgánico".

Voy a intentar ir despacio y aclarar a que grupo de moléculas se asocian las funciones de las formas órgano-biológicas. También iré indicando si hay diferencias entre ellas cuando hablemos de animal, vegetal o microorganismo.

En general, una primera clasificación orientada hacia su comportamiento en el suelo (quizás la mas sencilla) sea en formas solubles (que configuran el metabolismo) y no solubles. biodegradables o no (que configuran las estructuras biológicas).

Los compuestos orgánicos que son solubles se encontraran en solución (gran afirmación), es decir en cualquier fluido biológico: Citosol de todas las células, en el espacio entre la membrana y la pared bacteriana, en las vacuolas, en el interior de los hongos, en la savia que circula por el floema o el xilema, en la sangre de todos los animales, en la hemolinfa de los insectos.......

En ningún caso son moléculas de gran tamaño. En muchos casos se sintetizan en el interior de cada célula siempre que se hable de metabolismo intermediario.

Un caso muy particular es la Fotosíntesis (tanto vegetal como bacteriano, cíclica o acíclica) pues determinadas radiaciones procedente del sol, tras la excitación de los fotosistemas (PSII en su caso y PSI siempre) acaban cediendo esa energía a los sistemas ATPásicos presentes y conformando ATP y potencial reductor (NAD y NADP reducidos) precisos para la biosíntesis de monosacáridos, entre los que predomina la glucosa 6 fosfato en todos y es de gran interés la eritrosa 4 fosfato en la producción de lignina o de la xilosa en la producción de las estructuras de soporte.

Estas y otras moléculas que constituyen el fotosintato usan al fosfato como un marcador molecular cargado de energía. Sin embargo el monofosfato no es la única forma de activación energética, pues la sintesis de todas las moléculas derivadas del isopreno (esencias como el citronelol, hormonas sexuales y una variada gama de compuestos) se crean a partir de esta ruta metabólica.

Cuando célula muere, la muerte queda definida en todos los casos por la pérdida de las membranas de ser impermeables. Ello conlleva que el contenido citosólico se extravase y desparrame por el medio.

En el suelo, elevaciones de la temperatura, cambios bruscos del pH, y sobretodo choques osmóticos hacen que ocurra una gran mortalidad celular. y aparecen las moléculas citosólicas en el medio edáfico. Cuando esto ocurre, es evidente que un gran número de moléculas orgánicas de pequeño tamaño y muy móviles enriquecerán la solución del suelo.

Claro, separar el fosfato de estas moléculas orgánicas no ocurre espontáneamente, Precisan de unos enzimas llamados fosfatasas, que las excretan, facilitando la aparición de fosfato libre y biodisponible, pues el pH de la solución del suelo marca cual será la forma aniónica, biodisponible para la planta o la bacteria que haya sobrevivido y que precise de fosfato..

Nota. Para ver estas moléculas repasen alguno de los libros de bioquímica o de fisiología vegetal que tengan a su alcance.

El próximo día mas

Saludos, Salvador González Carcedo

Muchas Gracias Dr. Salvador González Carcedo. Iniciaré el desarrollo del producto. con los elementos con que cuento.

Hijole, ahora resulta que hay un elemento fósforo que es orgánico y otro que es inorganico, !! Como está de adelantada la ciencia!!!

El Fosfato como componente esencial, organizador molecular de las membranas biológicas.

Cuando uno observa el crecimiento de un vegeral o el desarrollo de una colonia microbiana, un hongo, o cualquier ser vivo del bioma de un suelo, debe de aceptar la multiplicación celular. Y ello conlleva el continuo desarrollo de membranas celulares

Si ayer hablaba sobre las moléculas organo-fosforadas que como formas solubles solubles en la naturaleza, hoy podemos hacerlos de otras formas, no solubles, y con responsabilidades especificas en la conformación de la estructura celular o de su capacidad genética.

Todas las células vegetales y microbianas presentan un pared y un membrana que limitan espacios intercelulares (intracitoplásmico y plasmático) del exterior.

Si las paredes celulares de un vegetal están conformadas por celulosas, lignias, peptido glicanos y una largo etc de componentes moleculares, en las membranas de las bacterias aeróbicas y de las células animales, su organización mayoritaria se basa en la presencia de un conjunto de componentes básicos y mayoritarios denominados glicerofosfopípidos. Están conformados por el ácido fosfatídico (glicerol al que se le unen dos ácidos grasos y un fosfato). a nuestro elemento se le unir un aminoalcohol (serina, etanolamino o colina).

En la membrana citosólica de las células vegetales vegetales este amino-alcohol es sustituido por un poli-alcohol llamado fitato, con un contenido el P esterificado muy superior (cada molécula de fitato tiene 6 átomos de P). Y aunque no siempre, la membranas de los orgánulos subcelulares también poseen una organización molecular semejante.

El P orgánico y la división celular.

En general todos conocemos que la división celular es un proceso en el que la multiplicación de los cromosomas precisa de la disponibilidad de elevadas cantidades de P.

Si este se uno con la desoxiribosa y las bases nucléicas (Adenina, Guanina, Citosina y Timina) tenenos un DNA y si las bases nucléicas son Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo hablamos de un RNA.

La síntesis de proteínas necesita también de grandes cantidades de P al conformar GTP como activador del proceso en el que los aminoácidos se unen para conformar.

Cuando mueren los individuos ( animales, vegetales, microorganismos...) todo este fosfato llega al suelo.

Si además en los animales contamos con estructuras óseas, conformadas por una red celular de osteoblastos/osteoclastos, al morir llega una importante cantidad de fosfato asociado a materiales orgánicos. La mineralización de este último apartado genera un acumulo puntual de fosfato (por ejemplo en los cementerios). Si el depósito de cuerpos muertos (de aves, mamíferos, etc) es muy grande y la acumulación se genero hace muchos siglos, tenemos los yacimientos de fosfatos como hoy los conocemos

Saludos, Salvador González Carcedo

En alguna de mis opiniones, tan respetuosas como desinformadas, deslicé que quizás se necesite más humedad en el suelo para captar el fósforo que para captar nitrógeno u otro nutriente; sin embargo si la humedad del suelo va más allá de determinada cantidad puede hacer pasar desapercibido ese diferencial. ¿Es esa opinión válida? Es obvio que esto influiría más según la fenología de la planta y, quizás, la clase de planta. Gracias.

Pues si, Omar. Hay que actualizar o elaborar una tabla peródica para elementos orgánicos e inorgánicos.

Los productores necesitan respuestas ya; para resolver problemas que se presentan cada día en campo. Habrá que escribir con términos tan extraños para quienes no se dedican mucho o dedicaron a la investigación cientifica; la verdad, las explicaciones de esta manera escritas..no los ayudan mucho.

Habrá que dividir estos foros en dos categorías: 1) a nivel cientifico y 2) a nivel práctico, aplicado.

Felicidades muestran su interés en actualizarnos y enriquecer nuestro conocimiento por este medio...pero.... aquí hay que aterrizar


Saludos afectuosos

Deseo hacer dos correcciones en mi escrito de opinión:

.....Habrá que escribir con términos NO tan extraños.....

....Felicidades A QUIENES muestran su interés en actualizarnos .....

Saludos... Gracias

Es cuestión de tener presente que la naturaleza usa los elementos en diferentes combinaciones según el uso que vaya a darle. Además tiene capacidad de intercambiar elementos para conseguir que hagan las funciones requeridas.
Respecto a todo el tema del Fosforo estoy de acuerdo con todo lo que dice Salvador, pero debemos considerar que las plantas pueden existir en todo el planeta,

Con las modificaciones naturales o mutaciones para adaptarse a su entorno. La quinoa es un ejemplo de adaptación a diferentes altitudes en el paso del tiempo. Como no en todos los sitios del planeta existen rocas de fósforo, ¿de dónde toman lss plantas lo que necesitan?. De diez partes minerales necesarias para las plantas, ocho deben estar conformsdas por los alcalis, ca , mg, k y na, una por el ac fosfórico y otra por los otros ácido, sulfúrico, silicico, etc.

Carlos R. Tamara Gomez, diz "En alguna de mis opiniones, tan respetuosas como desinformadas, deslicé que quizás se necesite más humedad en el suelo para captar el fósforo que para captar nitrógeno u otro nutriente; sin embargo si la humedad del suelo va más allá de determinada cantidad puede hacer pasar desapercibido ese diferencial." Perdão pelo português, Não passa, não. A unidade de solo é importantíssima para as transformações químicas dos ortosfosfatos no solo. Pois suas transformações se dão em base de reações bioquímicas, portanto envolvendo enzimas catalíticas como as fosfatases acida, alcalina e fitase produzidas pelos microorganismos que vivem em meio aquoso. A performance deste conjunto de enzimas estão relacionados com a quantidade de aguas contida no meio e sua renovação. Então a presença de água está direta a eficiência das reações bioquímicas para transformação do fosforo orgânico para fosforo mineral solúvel.

Como colaboracion adicional devemos comentar que confirmamdo la posicion del colega brasileño cuanto a la difinicion del tipo de suelo, en suelos ácidos con ph entre 4,5 y 6, la liberacion del fosforo se da en mqyor proporcion a medida que aumenta la humedad del msmo, donde el agua actua como efecto tampon elevando el ph.