CICLO DO
NITROGÊNIO
O nitrogênio é necessário à síntese de proteínas, ácidos nucléicos e vários outros compostos. Porém, sua utilização na forma como é encontrado na atmosfera está restrita à um pequeno grupo de microorganismos. Além disso, o nitrogênio é componente de um nucleotídeo essencial a todos os seres vivos da biosfera: o ATP. Para ser utilizado pelas plantas e outros organismos que não possuem a capacidade de fixação do N2, este deve ser combinado com outros elementos, entre eles o oxigênio e o hidrogênio, para que possa ser possível sua incorporação na matéria orgânica. Os microrganismos têm um importante papel na conversão de nitrogênio para formas aproveitáveis.
O ciclo do nitrogênio é composto por uma serie de etapas, estando os microorganismos presentes se maneira substancial.
Amonificação
A amonificação é realizada por bactérias e fungos e, consiste na liberação de amônia no processo de decomposição microbiana, a qual resulta na quebra hidrolítica de proteínas em aminoácidos. No processo de desaminação os grupamentos amina dos aminoácidos são removidos e convertidos em amônia.
A liberação de enzimas proteolíticas extracelulares que decompõem as proteínas ocorre através do crescimento microbiano; os micróbios participam de mais este importante processo do ciclo do nitrogênio, do qual resultam os aminoácidos que são transportados para as células microbianas, onde a amonificação ocorre.
Nitrificação
Bactérias autotróficas nitrificadoras vivem no solo, como as dos gêneros Nitrossomonas e Nitrobacter. Estes micróbios obtêm energia através da oxidação da amônia ou nitrito. No primeiro estágio, chamado de nitrificação nitrosa ou nitrosação, bactérias do gênero Nitrossomonas oxida amônia a nitrito:
2 NH3 + O2 → 2 HNO2 + 2 H2O + Energia
Num segundo estágio, nitrificação nítrica ou nitração, Nitrobacter oxida nitritos a nitratos:
2 HNO2 + 2 O2 → 2 HNO3 + Energia
Denitrificação
Os micróbios utilizam a forma de nitrogênio resultante da nitrificação (oxidada e sem energia biologicamente utilizável) como aceptor final de elétrons, ao metabolizar fontes de energia na ausência do oxigênio. Este processo pode causar a perda do nitrogênio para a atmosfera. Espécies de Pseudomonas são consideradas essenciais na denitrificação do solo. Na ausência de oxigênio como aceptor de elétrons, as bactérias denitrificadoras utilizam o nitrato dos fertilizantes agrícolas.
Fixação do nitrogênio
Apenas algumas espécies de bactérias (incluindo as cianobactérias) são capazes de utilizar o gás nitrogênio como fonte de nitrogênio. O processo pela qual elas convertem o gás nitrogênio em amônia é chamado de fixação do nitrogênio. Essa fixação é realizada por dois tipos de microrganismos: os de vida livre e os simbióticos.
Bactérias de Vida Livre fixadoras do N2
Bactérias encontradas em grande número na rizosfera, onde o solo e as raízes entram em contato. Uma espécie que se pode citar neste processo, é a espécie aeróbica Azobacter. Este microorganismo, aparentemente protege a enzima nitrogenase do oxigênio através de uma alta taxa de utilização do mesmo, sendo que sua difusão dentro da célula é minimizada onde a enzima está situada. Outra espécie aeróbica que fixa o nitrogênio é Beijerinckia. Com relação às espécies anaeróbicas obrigatórias fixadoras de nitrogênio, pode-se citar: Clostridium; C. pasteurianun.
Muitas espécies de cianobactérias aeróbicas, fotossintetizantes são fixadoras de nitrogênio. Isso ocorre devido ao seu suprimento de energia ser independente de carboidratos no solo e na água; elas são úteis fornecedores de nitrogênio para o ambiente. As cianobactérias possuem estruturas especializadas denominadas heterocistos, nas quais são carregadas as nitrogenases. Estas estruturas fornecem condições anaeróbicas para fixação.
No solo existe uma pequena quantidade de carboidratos que fornecem energia necessária para a redução de nitrogênio à amônia, a qual é incorporada em proteínas. Entretanto, bactérias fixadoras de nitrogênio são de extrema importância no que diz respeito à economia de nitrogênio em pastagens, florestas e tundra ártica.
Bactérias Simbióticas fixadoras do N2
Membros dos gêneros Rhizobium e Bradyrhizobium, infectam as raízes de plantas leguminosas numa associação mutualística. Os rizóbios são adaptáveis às espécies de leguminosas, nas quais formam nódulos nas raízes. A bactéria se prende á raiz da leguminosa hospedeira e em resposta à infecção, forma-se uma depressão na raiz secundária, uma linha de infecção é sintetizada pela planta passando da raiz secundária à raiz principal. A bactéria segue esta linha de infecção e entra nas células da raiz. Dentro das células a bactéria modifica sua morfologia para formas maiores denominadas bacteróides, que eventualmente tomam conta da raiz da planta. Um estímulo é gerado nas células das raízes que formam nódulos semelhantes a tumores de células carregadas de bacteróides. O nitrogênio é fixado através de um processo simbiótico da planta e da bactéria A planta fornece condições anaeróbicas e nutrientes para o crescimento da bactéria e, a bactéria fixa o nitrogênio para ser incorporado às proteínas da planta. Toneladas de nitrogênio são fixadas desta forma a cada ano. Os líquens, combinações de fungos e algas, também têm contribuição na economia do nitrogênio em uma relação mutualística. Quando um simbionte é uma cianobactéria fixadora de nitrogênio, o nitrogênio fixado enriquece o solo de florestas. As cianobactérias podem fixar quantidades significantes de nitrogênio em solos desertos após as chuvas e na superfície do solo da tundra ártica. Os organismos fixadores de nitrogênio têm participação efetiva nas plantações de arroz. Também realizam simbiose com a pequena samambaia flutuante, Azolla, que cresce intensamente nas plantações de arroz. Tanto nitrogênio é fixado por estes micróbios que outros fertilizantes a base de nitrogênio são desnecessários para o cultivo de arroz.
Resumindo temos....
Este site foi atualizado em 22/05/09