Assimilação de Nutrientes Minerais -...
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Assimilação de Nutrientes Minerais
plantas são organismos fotoautoróficos:
• todos os compostos orgânicos necessários são formados em seu próprio corpo (macro e micro moléculas)
• a energia necessária para a seu metabolismo vem da captação de energia luminosa
o elemento C é fixado durante a fotossíntese.os outros elementos são absorvidos do ambiente e alguns, incorporados em esqueletos de C via reações metabólicas da planta.
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composição elementar da litosfera (% peso)
Classificação dos nutrientes minerais (não inclui H, O, C):
Grupo 1 N*S
Grupo 2 PSiB**
Grupo 3 KCa
1 000 00030 000
60 00030 0002 000
250 000125 000
80 000MgNaMnCl
Grupo 4 FeCuZnMoNi
*macronutrientes > 20 mg/L
** micronutrientes < 500 µµµµg/L
***quantidade relativa de átomos
80 000400
1 0003 000
2 0001003001***
2
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Para que a planta se desenvolva é necessário que haja concentração adequada de nutrientes disponível
a acidez do solo é um dos fatores que influencia a
disponibilidade de nutrientes minerais para a
planta
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O principal órgão de absorção de nutrientes é a raiz
• plantas podem utilizar grande parte do C fixado para formação das raízes
• o crescimento das raízes é influenciado pela disponibilidade de nutrientes
http://ehleringer.net/Biology_5460/Lectures/071004_Plant_nutrients.pdf
exemplos de sistemas radiculares
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Os nutrientes estão dissolvidos na água do solo
os pelos da raiz absorvem a maior parte da água e minerais do solo
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N na nutrição mineral
• N é geralmente o elemento limitante para o crescimento das plantas• plantas absorvem principalmente N no seu estado mais oxidado: NO3• somente algumas bactérias são capazes de fixar N2 (bactérias
nitrificantes)• recentemente foi criado um método químico para a fixação de N2
(método de Haber e Bosch, prêmio Nobel...)• Adubação intensa é necessária para alta produtividade na agricultura
essencial para a alimentar a crescente população humana
apesar da produção de alimentos no mundo ser suficiente para alimentar toda a humanidade sua distribuição é desigual
adubação intensa na agricultura
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Ciclo do N
78 % do N está na atmosfera na forma de N2
N2: N N
gás inerte!
http://www.britannica.com/EBchecked/media/118424/The-nitrogen-cycle
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Fixação biológica de N2
via metabólica presente apenas em alguns procariontes: principal forma de entrada de N na biosfera
organismos fixadores de N:
• cianobactérias• algumas bactérias
reação inibida por:• O2
• NH4+
12 g de C orgânico por g de N fixado
1asparagina e glutamina2alantoina, ác. alantóico e citrulina
reações de alto custo energético (16 ATP) e só atuante quando há deficiência de N
heterotróficas (Gram positivas e negativas)
• arquéias
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A principal forma de N absorvido pela planta é o nitrato (NO3-)
no solo há bactérias nitrificantes e denitrificantes:bactérias anaeróbicas que usam nitrato ao invés de O2
como aceptor final de elétrons.
associação simbiótica de plantas com plantas com microorganismos contribui para o aproveitamento do N fixado.
microorganismos associados:• fungos• bactérias
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Absorção de NO3- do solo
bactérias denitrificantes transformam a amônia em NO3-
plantas absorvem tanto NO3- quanto amônia
amônia é tóxica para animais e plantasa assimilação de amônia se dá próxima ao local de absorção
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Micorrizas contribuem para a captação de nutrientes do solo pela planta:
ectomicorrizas endomicorrizas
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Associação simbiótica de Rhizobium com leguminosas
Os organismo formam associação quando N é limitante
o produto da reação, NH4+, é
tóxico e logo transformado em amidas1 ou ureidas2 para
o transporte via xilema para o resto da planta
linha de infecção
simbiosomasfixação de N2
http://dx.doi.org/10.1016/j.pbi.2010.04.005
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glutamina sintetase reação de incorporação de N
Incorporação do N fixado em compostos orgânicos
reações ocorrem na raiz e nas folhas
incorporação de N em compostos orgânicos
nitrato redutase (luz e açúcares)
nitritoredutase
os intermediários do metabolismo de assimilação são altamente tóxicos e sua formação fortemente regulada
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Biossíntese de amino ácidos
αααα-ceto glutarato = 2-oxoglutarato
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Incorporação do N fixado em compostos orgânicos
poder redutor e ATP necessários derivados da fotossíntese
esqueleto de C
derivado do ciclo de Krebs
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aspartato aminotransferase
Reações de transaminação
O N incorporado no glutamato é transferido para vários outros compostos em reações de transaminação
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Literatura indicada
Ashley, K., 2011, A brief history of phosphorus: From the philosopher’s stone to nutrient recovery and reuse, http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.03.001
Gilws, E. D., 2011, The Rules of Engagement in the Legume-Rhizobial Symbiosis. Annual Review of Genetics. 15:119-144