1.4. Asimilación del nitrógeno, fósforo y azufre

Las plantas absorben por las raíces el nitrato (NO₃¯) y, en ocasiones, el amoníaco (NH₃) del agua o de la porción soluble del suelo. Los nitratos se reducen en varias etapas:

El nitrato se reduce a nitrito gracias a la reductasa del nitrato, enzima que contiene molibdeno:

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El nitrito (producto muy tóxico para la planta) se reduce rápidamente a amoniaco, en la reacción de la reductasa del nitrito:

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El NH₄⁺ formado se combina con un aminoácido —el glutamato— para formar otro aminoácido —la glutamina—. El grupo amino de la glutamina puede entonces transferirse al α-cetoglutarato —un intermediario del ciclo de Krebs—, dando dos moléculas de glutamato. A partir del glutamato o de la glutamina, el nitrógeno puede transferirse, mediante reacciones de transaminación —catalizadas por aminotransferasas—, a otros cetoácidos, para formar los restantes aminoácidos.

El fósforo, que forma parte de moléculas tan importantes como el ATP, los fosfolípidos de la membrana plasmática y los ácidos nucleicos, no aparece aislado en la naturaleza, sino que se encuentra siempre combinado con otros elementos formando fosfatos. Las raíces de las plantas absorben el fosfato presente en la solución acuosa del suelo y, dentro de la planta, el fosfato inorgánico pasa a fosfato orgánico sin que se produzca un cambio de valencia.

Las plantas asimilan el azufre en forma de ión sulfato (SO₄^2–) que está en la porción soluble del suelo. En los cloroplastos, este sulfato es reducido a sulfito (SO₃^2–) y después a sulfuro de hidrógeno (H₂S), que se une a la acetilcisteína como grupo tiol (–SH) para formar el aminoácido cisteína.

Los procesos de fijación del nitrógeno, fosfato y azufre que acabamos de ver, junto con la asimilación del CO₂ esquematizada en la ecuación (2), pueden resumirse en una ecuación global de la fotosíntesis:

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donde a, b, c y d son cantidades relativas. La materia orgánica será utilizada por los seres vivos como fuente de energía y como elementos plásticos para la construcción de las estructuras celulares.