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Ciclos Biogeoquímicos:
Ciclo do Nitrogênio
Nome: Adriano Silvestre
Disciplina: Bioquímica Metabólica
Profa. Dra. Deuvânia Carvalho da Silva
Tecnologia em Biocombustíveis
Fatec Araçatuba
2015
Ciclo Biogeoquímicos
O trajeto das substâncias do ambiente abiótico para o
mundo dos seres vivos e o seu retorno ao mundo abiótico
completam o que chamamos de ciclo biogeoquímico.
Ecossistemaorganismos vivos (“bio”)
ambiente geológico
(“geo”)
Adriano Silvestre
Nitrogênio
O azoto ou nitrogênio é um elemento
químico com símbolo N, número atómico 7 e número de
massa 14, representado no grupo (ou família) 15 (antigo
VA) da tabela periódica.
N
exp
lica
toriu
m.c
om
alu
nosonlin
e.c
om
.br
2.b
p.b
logspot.c
om
/
Adriano Silvestre
Nitrogênio
O nitrogênio é gás em maior quantidade na atmosfera,
compondo aproximadamente 78% de toda sua extensão.
Entretanto, sua falta é um dos mais importantes limitantes
da produtividade na grande maioria dos ecossistemas.
Gases Presente na Atmosfera
Nitrogênio Oxigênio Outros (CO2, Ar)
Adriano Silvestre
info
escola
.com
Base Nitrogenada
Nitrogênio
wikimedia.org
qw
ika
.co
m
musculacao.net
Proteína
Proteína
Adriano Silvestre
O nitrogênio, em sua forma inerte, não pode ser
absorvida diretamente pelo humano devido a grande força
da tripla ligação covalente apolar existente nessa
molécula.
Sua assimilação na forma inerte ocorre somente
em algumas bactérias, como as cianobactérias, que usam
o N2 na síntese de moléculas orgânicas nitrogenadas.
Para a assimilação pelos organismos, há a
necessidade de sua quebra para transformação em
moléculas mais reativas como amônia (NH3), amônio
(NH4-) ou nitrato (NHO3
-). Essa transformação é chamada
de fixação.
Nitrogênio
Adriano Silvestre
Fixação
A fixação do nitrogênio realizada por bactérias,
fungos ou algas azuis associado ás raízes das plantas ou
de vida livre é denominada fixação biológica ou
biofixação.
Há diferentes espécies desses microrganismos,
podendo ser separadas como radícolas* ou fixadores de
vida livre.
vestibulandoweb.com.br *que vive ou aparece nas raízes
Adriano Silvestre
Fixação
A fixação pode também ocorrer por descargas
elétricas, como ocorre nos raios. Essa fixação é chamada
de fixação física, porém representa uma parcela mínima
de toda a fixação global.
Além da física, indústrias
captam o nitrogênio atmosférico
(N2) para a fabricação de
fertilizantes agrícolas, chamado
de fixação industrial.
Adriano Silvestre
Os microrganismos que fazem a fixação do
nitrogênio associados ás plantas por meio de redução
catalisada por enzimas* – geralmente leguminosas – são
as bactérias do gênero Rhizobium, algas azuis do
gênero Anabaena e Nostoc e alguns fungos.
Eles vivem em nódulos das plantas em relação de
mutualismo ou simbiose, ou seja, eles recebem proteção
da planta em troca de suprimento de nitrogênio
aproveitável (NH3).
Fixaçãosobiologia.com.brwordpress.com
*Nitrogenase
Adriano Silvestre
Fixação
slideplayer.com.br
Adriano Silvestre
Já os microrganismos de vida livre decompõem
substrato presente no solo – como húmus – e o
transforma em amônia. Esse processo ocorre com
proteínas, aminoácidos, ácidos nucléicos e nucleotídeos
que compõem o substrato.
Os microrganismos que fazem essa decomposição
transformam esse substrato em amônia (NH3).
Combinando-se com a água do solo, a amônia forma
hidróxido de amônio que ionizando-se produz o íon
amônio (NH4+) e hidroxila. Esse processo é denominado
de amonização.
Fixação
Adriano Silvestre
Os microrganismos que fazem essa decomposição são do
gênero Clostridium (anaeróbicas), Azotobacter e
Cyanobacteria (aeróbicas).
Fixação
Cyanobacteria
silv
iapvadi.w
ord
pre
ss.c
om
Clostridium botulinum
mic
robew
iki.k
enyon.e
du
Azotobacter vinelandii
jic.a
c.u
k
Adriano Silvestre
Exemplos de bactérias fixadoras de azotoDe vida livre Em simbiose com plantas
Aeróbicas AnaeróbicasCom leguminosas
(ex: trevo, feijão)Com outras plantas
Azotobacter Clostridium(algumas)
Beijerinckia Desulfovibrio
Klebsiella(algumas)Bactérias sulfurosas
purpúreas*Rhizobium Frankia azospirillum
Cyanobacteria*
(algumas)
Bactérias não-
sulfurosas
purpúreas*
Bactérias sulfurosas
verdes*
*bactéria fotossintética
Adriano Silvestre
Amonização
O nitrogênio pode ser fornecido sob a forma de gás
amoníaco (NH3), mas este processo ocorre geralmente
apenas durante a decomposição de grandes
quantidades de materiais ricos em nitrogênio, como
numa grande porção de adubo ou fertilizante.
Em geral, a amônia produzida por amonização é
dissolvida na água do solo, onde se combina a prótons
para formar o íon amônio, conforme equação:
Adriano Silvestre
Nitrificação
A conversão dos íons amônio em nitrito e nitrato
chamamos de nitrificação, que ocorre pela ação de
bactérias nitrificantes (Nitrossomonas, Nitrosococcus,
Nitrobacter).
Seu processo produz energia que é utilizada pelas
bactérias. Esse organismos são conhecidos como
autotróficos quimiossintetizantes.
Nitrosomonas europaeaNitrosococcus oceanusNitrossomonas → oxidam
amônio a nitrito
Nitrobacter → oxidam nitrito
a nitrato
Adriano Silvestre
Nitrificação
Adriano Silvestre
O processo de nitrificação pode ser dividido em
duas partes:
• Nitrosação: a amônia é transformada em
nitrito (NO2-):
Nitrificação
Adriano Silvestre
• Nitração: ocorre a transformação do íon
nitrito em íon nitrato (NO3-):
Nitrificação
Adriano Silvestre
Assim, o ciclo do nitrogênio envolve três etapas:
• Nitrosação (ou nitritação): conversão de
íons amônio em nitratos
• Nitração: conversão de nitritos em nitratos
• Nitrificação: conversão da amônia em
nitratos
Nitrificação
Adriano Silvestre
Desnitrificação
A desnitrificação ocorre principalmente em meio
anaeróbicos, geralmente encontrados no fundo águas
marinhas e continentais. Sua ocorrência se dá no
sedimento comumente pelas bactérias desnitrificantes
como as Pseudomonas denitrificans.
Seu processo consiste na utilização do nitrato como
aceptor de elétrons, na chamada respiração de nitrato.
Em meios aquáticos pode ocorrer também a
nitrificação e desnitrificação simultânea.
Adriano Silvestre
Aparentemente indesejável, a desnitrificação é
necessária porque, se não ocorresse, a concentração de
nitratos no solo aumentaria de maneira desastrosa.
A seguir temos um esquema da oxidação do
nitrogênio, fechando então o ciclo:
NO3- → NO2
- → NO → N2O → N2
Desnitrificação
Adriano Silvestre
• Queima de combustíveis
fósseis;
• Ciclo no nitrogênio na água;
• Erosão;
• Enzima nitrogenase.
Adriano Silvestre
Sem mais
delongas, vamos
ao esquema...
Adriano Silvestre
so
bio
log
ia.c
om
.br
Adriano Silvestre
Circulação do nitrogênio entre organismos e o ambiente
Adriano Silvestre
Diagrama do ciclo do nitrogênio representando estoques e
fluxos globais por ano, em bilhões de toneladas cúbicas (109)
Adriano Silvestre
Ciclagem de Nitrogênio:
o caso da cana-de açúcar
Existe um método de adubação do solo através do
nitrogênio, a chamada adubação verde que consiste na
rotação de culturas leguminosas entre não-leguminosas
para a ciclagem do nitrogênio.
A cana-de-açúcar por exemplo, tem uma rotação
na entressafra com soja ou amendoim.
Adriano Silvestre
Conclusões
Devido à grande necessidade do nitrogênio para a
perpetuação da vida, o elemento se constitui essencial à
sobrevivência, uma vez que sem ela, não haveria vida.
Usos e técnicas avançaram desde a descoberta da
necessidade, levando à estudos mais sofisticados na
inter-relação gênica que as bactérias exercem sobre o
ciclo.
Adriano Silvestre
“Não passamos de
nitrogênio falante.”
Arthur Miller
Adriano Silvestre
