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Fixação

Biológica de

Nitrogênio

Nitrogênio

• Essencial para qualquer organismo vivo

Crosta

94%

Restante

6%

N do Planeta

N2 atmosférico

99,96%

Formas

orgânicas e inorgânicas

dos ecossistemas

0,04%

N fora da crosta

Maior parte do N

não é acessível

nutricionalmente

80% do ar é

composto por N

Produtores primários

Consumidores – cadeia

FBN

• 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

Transformação do N atmosférico em formas assimiláveis para plantas e

animais.

O N é transformado em amônia solúvel em água (posteriormente

Nitrato).

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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

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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

D) Relação superfície/volume celular

• Célular maiores possuem razão superfície/conteúdo menor,

impedindo a absorção de excesso de O2

• Ex. Azotobacter

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)

Associação simbiótica entre Anabaena e Azolla

Frankia -

Nódulos

caulinares e

na raíz

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• Lenha, revegetação, polpa de celulose, carvão, madeira

Alnus

Casuarina

F) Locomoção das células

• Microaerofílicos com locomoção

• Ex.: Azospirillum, Herbaspirillum

G) (leg)-hemoglobina e nodulação

• Nódulos

• Efeito tampão, mantendo baixa a pressão de O2

Genética da FBN 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

Azospirillum Azotobacter

Paenibacillus

Azoarcus

Gluconacetobacter diazotrophicus - Cana

Herbaspirillum Burkholderia

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