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Nitrogênio

Fixação
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sítio de ligação do substrato
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Proteção respiratória
Altas taxas de respiração – mesmo sem necessidade de ATP
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Aula da disciplina de Microbiologia do Solo do Prof. Dr. Juliano de Carvalho Cury no CSL-UFSJ

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Microbiologia do Solo - Fixação Biológica do Nitrogênio

  1. 1. 05/12/2013 Nitrogênio Fixação Biológica de Nitrogênio • Essencial para qualquer organismo vivo Restante 6% N do Planeta Produtores primários Crosta 94% 80% do ar é composto por N Formas orgânicas e inorgânicas dos ecossistemas 0,04% N fora da crosta N2 atmosférico 99,96% Maior parte do N não é acessível nutricionalmente Consumidores – cadeia FBN Transformação do N atmosférico em formas assimiláveis para plantas e animais. O N é transformado em amônia solúvel em água (posteriormente Nitrato). • Aproveitamento do N atmosférico • Nitrogenase (reduz N2 para a forma inorgânica NH3) • Poucos microrganismos • Produção industrial é cara (temperaturas > 400°C e altas pressão) e depende de petróleo • FBN – energia do ATP • Fotossintatos – ATP e esqueleto de C 1
  2. 2. 05/12/2013 2
  3. 3. 05/12/2013 3
  4. 4. 05/12/2013 Nitrogenase • 2 subunidades (domínios) – Fe, coleta de força (ATP); Fe-Mo, sítio de ligação do substrato • Tipos independentes do Mo: Vanádio no lugar do Mo; apenas Fe • Sensível ao O2 por mediar processos redutivos • Mecanismos de proteção ao sítio de ação na nitrogenase 4
  5. 5. 05/12/2013 A) • • • Proteção respiratória Altas taxas de respiração – mesmo sem necessidade de ATP Diminuição da pressão de O2 na superfície da célula Ex. Azotobacter B) Proteção conformacional • Enzima muda a conformação em caso de alta pressão de oxigênio • Sítio fica protegido e inativo • Sistema “liga-desliga” • Ex. Azotobacter C) Produção de polissacarídios extracelulares • • • Diminui a difusão do oxigênio Participa também da sinalização Ex.: Beijerinckia E) Formação de células especializadas • Heterocistos de Anabaena e Nostoc. • Paredes espessas • Apenas o fotossistema I, sem fotossistema completo • Vesículas com paredes espessas – ex.: Frankia (actino) • Simbiose com fungos (líquens) D) Relação superfície/volume celular • • Célular maiores possuem razão superfície/conteúdo menor, impedindo a absorção de excesso de O 2 Ex. Azotobacter Associação simbiótica entre Anabaena e Azolla Frankia Nódulos caulinares e na raíz 5
  6. 6. 05/12/2013 • Lenha, revegetação, polpa de celulose, carvão, madeira Alnus F) Locomoção das células • • Microaerofílicos com locomoção Ex.: Azospirillum, Herbaspirillum Casuarina Genética da FBN G) (leg)-hemoglobina e nodulação • • Nódulos Efeito tampão, mantendo baixa a pressão de O 2 Genes nif • • Genes responsável pela estruturação, síntese e regulação da nitrogenase, presentes, portanto em todos os fixadores de N Ex.: Klebsiella, Azospirillum, Acetobacter, Herbaspirillum, Rhodobacter, Nostoc, Frankia Genes fix • Bactérias simbióticas fixadoras de N Genes nod • • Simbióticas que formam nódulos Ex.: Frankia e bactérias que nodulam leguminosas Espécies (diversidade) Bactérias heterotróficas, bactérias fototróficas anoxigênicas, Archaeas e cianobactérias. • • • Endofíticas Associativas RPCP Herbaspirillum Burkholderia Gluconacetobacter diazotrophicus - Cana Paenibacillus Azospirillum Azotobacter Azoarcus 6
  7. 7. 05/12/2013 7
  8. 8. 05/12/2013 8

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