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

2. Ciclos Biogeoquímicos:
Ciclo do Nitrogênio
Nome: Adriano Silvestre
Disciplina: Bioquímica Metabólica
Profa. Dra. Deuvânia Carvalho da Silva
Tecnologia em Biocombustíveis
Fatec Araçatuba
2015

3. 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

4. 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

5. 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

6. infoescola.com
Base Nitrogenada
Nitrogênio
wikimedia.org
qwika.commusculacao.net
Proteína
Proteína
Adriano Silvestre

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. Fixação
slideplayer.com.br
Adriano Silvestre

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. Nitrificação
Adriano Silvestre

18. O processo de nitrificação pode ser dividido em
duas partes:
• Nitrosação: a amônia é transformada em
nitrito (NO2
-):
Nitrificação
Adriano Silvestre

19. • Nitração: ocorre a transformação do íon
nitrito em íon nitrato (NO3
-):
Nitrificação
Adriano Silvestre

20. 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

21. 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

22. 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

23. • Queima de combustíveis
fósseis;
• Ciclo no nitrogênio na água;
• Erosão;
• Enzima nitrogenase.
Adriano Silvestre

24. Sem mais
delongas, vamos
ao esquema...
Adriano Silvestre

25. sobiologia.com.br
Adriano Silvestre

26. Circulação do nitrogênio entre organismos e o ambiente
Adriano Silvestre

27. Diagrama do ciclo do nitrogênio representando estoques e
fluxos globais por ano, em bilhões de toneladas cúbicas (109)
Adriano Silvestre

28. 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

29. 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

30. “Não passamos de
nitrogênio falante.”
Arthur Miller
Adriano Silvestre

31. Fatec Araçatuba
fatecaracatuba.edu.br
(18) 36259917
Adriano Júnior
adrisil_junior@hotmail.com
(18) 996759615