Ciclo do Nitrogênio

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Ciclo do Nitrogênio com apresentação clara e didática, de forma completa, com bactérias, processos e explicações.

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Ciclo do Nitrogênio

  1. 1. Ciclos Biogeoquímicos: Ciclo do Nitrogênio Nome: Adriano Silvestre Disciplina: Bioquímica Metabólica Profa. Dra. Deuvânia Carvalho da Silva Tecnologia em Biocombustíveis Fatec Araçatuba 2015
  2. 2. 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. Ecossistema organismos vivos (“bio”) ambiente geológico (“geo”) Adriano Silvestre
  3. 3. 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 explicatorium.com alunosonline.com.br 2.bp.blogspot.com/ Adriano Silvestre
  4. 4. 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
  5. 5. infoescola.com Base Nitrogenada Nitrogênio wikimedia.org qwika.commusculacao.net Proteína Proteína Adriano Silvestre
  6. 6. 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
  7. 7. 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
  8. 8. 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
  9. 9. 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). Fixação sobiologia.com.brwordpress.com *Nitrogenase Adriano Silvestre
  10. 10. Fixação slideplayer.com.br Adriano Silvestre
  11. 11. 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
  12. 12. Os microrganismos que fazem essa decomposição são do gênero Clostridium (anaeróbicas), Azotobacter e Cyanobacteria (aeróbicas). Fixação Cyanobacteria silviapvadi.wordpress.com Clostridium botulinum microbewiki.kenyon.edu Azotobacter vinelandii jic.ac.uk Adriano Silvestre
  13. 13. Exemplos de bactérias fixadoras de azoto De vida livre Em simbiose com plantas Aeróbicas Anaeróbicas Com 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
  14. 14. 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
  15. 15. 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 europaea Nitrosococcus oceanus Nitrossomonas → oxidam amônio a nitrito Nitrobacter → oxidam nitrito a nitrato Adriano Silvestre
  16. 16. Nitrificação Adriano Silvestre
  17. 17. O processo de nitrificação pode ser dividido em duas partes: • Nitrosação: a amônia é transformada em nitrito (NO2 -): Nitrificação Adriano Silvestre
  18. 18. • Nitração: ocorre a transformação do íon nitrito em íon nitrato (NO3 -): Nitrificação Adriano Silvestre
  19. 19. 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
  20. 20. 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
  21. 21. 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
  22. 22. • Queima de combustíveis fósseis; • Ciclo no nitrogênio na água; • Erosão; • Enzima nitrogenase. Adriano Silvestre
  23. 23. Sem mais delongas, vamos ao esquema... Adriano Silvestre
  24. 24. sobiologia.com.br Adriano Silvestre
  25. 25. Circulação do nitrogênio entre organismos e o ambiente Adriano Silvestre
  26. 26. Diagrama do ciclo do nitrogênio representando estoques e fluxos globais por ano, em bilhões de toneladas cúbicas (109) Adriano Silvestre
  27. 27. 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
  28. 28. 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
  29. 29. “Não passamos de nitrogênio falante.” Arthur Miller Adriano Silvestre
  30. 30. Fatec Araçatuba fatecaracatuba.edu.br (18) 36259917 Adriano Júnior adrisil_junior@hotmail.com (18) 996759615

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