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

Fatec Araçatuba

fatecaracatuba.edu.br

(18) 36259917

Adriano Júnior

adrisil_junior@hotmail.com

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