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Transcript of O conteúdo total de nitrogênio está distribuído em três locais: * Atmosfera; * Solo (incluindo...
O conteúdo total de nitrogênio está distribuído
em três locais:
* Atmosfera; * Solo (incluindo os lençóis
subterrâneos de água); * Biomassa.
O processo de troca de N entre os três ambientes é
conhecido como CICLO DO NITROGÊNIO.
CICLO DO NITROGÊNIO
Nitrogênio é o nutriente mineral mais
exigido pelas plantas;
N2 é uma fonte natural gasosa e
não diretamente aproveitado pelas plantas;
O nitrogênio pode ser absorvido pelas raízes das plantas
nas formas: NH+4 (amônio) e NO-
3 (nitrato);
Pode ser fixado biologicamente numa associação
simbiótica com microorganismos em que o N2 é convertido
inicialmente para NH3 (amoníaco).
Cerca de 270 milhões de toneladas do N2 da atmosfera são
transferidos para o solo por ano.
I - AMONIFICAÇÃO
MINERALIZAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICAMETABOLISMO DO N
II - NITRIFICAÇÃOIII - ASSIMILAÇÃO DO NITROGÊNIO
(na forma de nitrato NO-3)
Síntese e assimilação de NH+4
Aminação e transaminação
CICLO DO NITROGÊNIO
I - AMONIFICAÇÃO
Formação de amônia (NH3) pela decomposição
microbiana (bactérias saprófitas e fungos) de compostos
orgânicos
1) Hidrólise de proteínas em aminoácidos;
2) Desaminação dos aminoácidos: remoção dos
grupamentos amina e conversão em íons amônio (NH+4);
II - NITRIFICAÇÃO
Oxidação dos íons amônia (NH+3) a nitrito (NO-
2) e
nitrato (NO-3) por bactérias nitrificadoras dos gêneros
Nitrossomonas e Nitrobacter;
1º ) NITRIFICAÇÃO NITROSA OU NITROSAÇÃO: oxidação
dos íons amônio (NH+4) a nitrito (NO-
2)
2 NH+4 + 3/2 O2 2 NO-
2 + 2 H2O +2H+
Nitrossomonas
2º) NITRIFICAÇÃO NÍTRICA OU NITRAÇÃO: oxidação do
nitrito (NO-2 ) a nitrato (NO-
3)
NO-2 + 1/2 O2 NO-
3Nitrobacter
Nitrato (NO-3):
Absorvido pelas raízes;
Acumulado ou reduzido nas células da raiz;
Translocado para as folhas: acumulado e reduzido.
Um outro processo que ocorre nos solos é a DESNITRIFICAÇÃO.
Processo é comum em ambientes pobres em oxigênio (solos
inundados ou compactados), podendo acarretar perdas
consideráveis de nitrogênio.
Bactérias anaeróbicas reduzem o nitrato (NO3 )para nitrogênio
gasoso (N2, NO, N2O e NO2), o qual é perdido para a atmosfera.
São bactérias que utilizam nitrato , ao invés de O2, como receptor
final de elétrons na respiração celular.
III - ASSIMILAÇÃO DO NITROGÊNIO (na forma de nitrato NO-
3)
1º ) etapa: no citoplasma
NO-3 NO-
2 (nitrito)
2º ) etapa: cloroplastos ou plastídeos (raiz)
NO-2 NH+
4 redutase do nitratoRNO2 : contém Fe e S
redutase do nitrato RNO3 : contém Fe e Mo
a) Redução do nitrato com formação de íons amônio
(amônio)
b) Assimilação do NH+4
Células jovens da planta (em crescimento)
Aminação: transferência dos íons amônio para
compostos carbonados (aminoácidos) para síntese de
vários outros aminoácidos.
1º ) O amônio absorvido é inserido no aminoácido
glutamato pela enzima sintetase da glutamina (GS);
Glutamato + NH+4 + ATP Glutamina + ADP + Pi
Co-fatores: Mg+2, Mn+2 ou Co+2
2º ) A enzima sintase do glutamato (GOGAT =
glutamina 2-oxoglutarato amino transferase) transfere o
grupo amida da glutamina para o alfa-cetoglutarato,
produzindo duas moléculas de glutamato.
Glutamina + α - Cetoglutarato + NADH + H+
2 Glutamato + NAD+
3º ) Uma vez assimilado em glutamato e glutamina, o
nitrogênio é incorporado em outros aminoácidos, nas
reações de TRANSAMINAÇÃO catalisadas pelas
aminotransferases.
Exemplo: aminotransferase do aspartato (AAT)
Glutamato + Oxaloacetato Aspartato + α–cetoglutarato
c) Transaminação
FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO N
O N2 da atmosfera é convertido para NH3 (amônia) e
assimilado em compostos orgânicos pela simbiose
entre espécies de leguminosas e bactérias do solo dos
gêneros Rhizobium e Bradyhizobium (rizóbios)
em uma estrutura chamada nódulo.
1º) As raízes excretam atraentes químicos (flavonóides),
que atraem as bactérias para a superfície radicular e
estimulam a divisão celular para formação dos nódulos;
2º ) Células do córtex e do periciclo, próximas aos polos do
xilema se dividem e formam o meristema primário do
nódulo;
Nodulação
3º ) As bactérias se aderem aos pelos radiculares e iniciam
o processo de formação do cordão de infecção, que
cresce em direção ao meristema primário do nódulo;
4º ) O nódulo alonga-se e diferencia-se, com conexões
vasculares com o sistema vascular das raízes;
5º ) Na região infectada, as bactérias (3-4) são circundadas
por uma membrana que as separa do citosol da célula
hospedeira, fomando-se os “bacterióides” (bactérias
“maduras” capazes de fixar o N2);
Bacteriódes
Nódulo
Nódulo
Fixação do Nitrogênio
A enzima que catalisa a fixação do N2 é a nitrogenase.
N2 + 8e- + 8H+ + 16 ATP 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
1º ) O processo de fixação de N2 ocorre em condições
anaeróbicas;
2º ) Os nódulos são ricos em leghemoglobina (proteína),
que se liga ao oxigênio, tornando o meio anaeróbico para a
atividade da nitrogenase e transportando o O2 para que a
respiração das bactérias ocorra sem prejuízo;
3º ) A presença leghemoglobina fornece uma cor rósea ao
interior dos nódulos e é indicativo de que o nódulo está
ativo;
4º ) O N2 fixado pelas bactérias é trocado por nutrientes
fornecidos pela planta no interior do nódulo;
5º ) O NH3 formado é incorporado ao glutamato, no citosol
da célula hospedeira, por ação da enzima sintetase da
glutamina (GS), produzindo glutamina. Glutamato + NH3 + ATP Glutamina + ADP + Pi
6º ) A glutamina pode ser:
Transportada diretamente para a parte aérea, via
xilema;
Convertida em ácido úrico, que é translocado para
as células vizinhas, transformado em ureídeos
(alantoina, ácido alantóico e citrulina), que são, então,
translocados, via xilema;
7º ) Com base na composição da seiva do xilema, as
plantas podem ser divididas:
Exportadoras de N na forma de amidas:
Glutamina e asparagina, leguminosas
de clima temperado (ervilha, vicia etc.);
Exportadoras de N na forma de ureídeos:
Alantoina, ácido alantóico e citrulina, leguminosas de
clima tropical (soja, feijão, amendoim etc.)
8º ) Na parte aérea:
os ureídeos são catabolizados e liberam NH+4, que é
assimilado na rota GS-GOGAT, formando glutamato;
a glutamina dá origem a duas moléculas de
glutamato na presença da enzima sintase do glutamato
(GOGAT = glutamina 2-oxoglutarato amino transferase)
Glutamato + NH+4 + ATP Glutamina + ADP + Pi
GS
Glutamina + α - Cetoglutarato + NADH + H+ 2 Glutamato + NAD+
GOGAT
9º ) Transaminação