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METABOLISMO DO NITROGÊNIO

CICLO DO NITROGÊNIO

As plantas requerem certo número de elementos além daqueles que obtém diretamente da atmosfera (carbono e oxigênio sob a forma de dióxido de carbono) e da água do solo (hidrogênio e oxigênio). Todos estes elementos, com exceção de um, provêm da desintegração das rochas e são captados pelas plantas a partir do solo. A exceção é o nitrogênio, que representa 78% da atmosfera terrestre. Embora as rochas da superfície terrestre constituam também a fonte primária de nitrogênio, este penetra no solo, indiretamente por meio da atmosfera, e, através do solo, penetra nas plantas que crescem sobre ele. Entretanto, a maioria dos seres vivos é capaz de utilizar o nitrogênio atmosférico para sintetizar proteínas e outras substâncias orgânicas. (Ao contrário do carbono e do oxigênio, o nitrogênio é muito pouco reativo do ponto de vista químico, e apenas certas bactérias e algas azuis possuem a capacidade altamente especializada de assimilar o nitrogênio da atmosfera e convertê-lo numa forma que pode ser usada pelas células. A deficiência de nitrogênio utilizável constitui muitas vezes, o principal fator limitante do crescimento vegetal.
O processo pelo qual o nitrogênio circula através das plantas e do solo pela ação de organismos vivos são conhecidos como ciclo do nitrogênio.

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Amonificação.

Grande parte do nitrogênio encontrado no solo provém de materiais orgânicos mortos, nos quais existe sob a forma de compostos orgânicos complexos, tais como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos e nucleótides. Entretanto, estes compostos nitrogenados são, em geral, rapidamente decompostos em substâncias mais simples por organismos que vivem nos solos. As bactérias saprófitas e várias espécies de fungos são os principais responsáveis pela decomposição de materiais orgânicos mortos. Estes microrganismos utilizam as proteínas e os aminoácidos como fonte para suas próprias proteínas e liberam o excesso de nitrogênio sob a forma de amônio (NH4+ ).

Este processo é denominado amonificação. 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 amonificação é dissolvida na água do solo, onde se combina a prótons para formar o íon amônio.

Formação dos aminoácidos

Os aminoácidos formam-se a partir de íons, amônio e cetoácidos. Os cetoácidos são geralmente produtos da fragmentação dos açúcares. A figura abaixo mostra a reação global pela qual um cetoácido se combina ao amônio para formar um aminoácido. O principal aminoácido formado desta maneira é o ácido glutâmico. O ácido glutâmico é o principal transportador de nitrogênio na planta.

Além dos aminoácidos produzidos pela aminação de um cetoácido, outros são formados por transaminação.

A transaminação é a transferência do grupamento amino (-NH2) de um aminoácido para um cetoácido, formando outro aminoácido. A figura abaixo mostra a formação do acido glutâmico (aa) pela transferência do grupamento amino do de um L amino acido para o ácido alfa ceto glutarato.

As plantas, quer por aminação ou transaminação são capazes de sintetizar todos os aminoácidos necessários a partir do nitrogênio inorgânico. Os animais são capazes de sintetizar apenas cerca de 8 dos 20 aminoácidos necessários, devendo adquirir os outros por meio da alimentação. Por conseguinte, o mundo animal depende totalmente do reino vegetal para suas proteínas, bem como para seus carboidratos.