Fixação de nitrogênio: diferenças entre revisões

A fixação de nitrogênio é o processo pelo qual o [[nitrogênio]] gasoso é convertido em [[amônia]] (N₂→NH₃)<ref>{{citar livro|título=Chemical Oceanography|ultimo=MILLERO|primeiro=Frank J.|editora=|ano=|local=|páginas=|acessodata=}}</ref>, ou outra molécula semelhante, para poder então ser incorporado na [[biomassa]] de organismos vivos. O processo é essencial, pois apesar do nitrogênio ser um composto crucial para a vida na Terra, sendo necessário para a construção de moléculas básicas como nucleotídeos, DNA, RNA e clorofila, ele se apresenta naturalmente e uma forma não disponível para a grande maioria dos organismos vivos. Nos continentes, bactérias diazotróficas . (através da associação principalmente do gênero ''[[Rhizobium]]'', com raízes de plantas da família das [[leguminosas]] ([[Fabaceae]])), alguns fungos e leveduras podem realizar a fixação do nitrogênio<ref>{{citar livro|título=Nitrogen Fixation: Global Perspectives: Proceedings of the 13th International Congress on Nitrogen Fixation|ultimo=FINAN|primeiro=T. M.|editora=|ano=|local=|páginas=|acessodata=}}</ref><ref>{{citar periódico|ultimo=HUBBEL|primeiro=D. H.|data=2009|titulo=Biological Nitrogen Fixation|jornal=University of Florida|doi=|url=|acessadoem=}}</ref>. Há evidências da associação de bactérias fixadoras de [[nitrogênio]] também com [[gramíneas]] ([[Poaceae]]), porém, não formando nódulos nas raízes como ocorre com as [[leguminosas]] e fixando o [[nitrogênio]] atmosférico somente quando não há acúmulo de [[oxigênio]] em seu entorno. As bactérias utilizam parte dos [[fotoassimilados]] da planta hospedeira para gerar a energia necessária para promover o processo de fixação biológica de nitrogênio. Por outro lado, a planta beneficia-se do nitrogênio fixado pela bactéria para síntese de suas proteínas. A inoculação de bactérias [[wikipedia:Diazotroph|diazotróficas]] em sementes de [[Fabaceae|leguminosas]], é uma tecnologia capaz de reduzir consideravelmente a [[adubação]] mineral nitrogenada e em alguns casos substituí-la, pois o N fixado pode alcançar em média 1500 kg/ha, resultando em expressiva redução do custo de produção da cultura. Essa tecnologia deve-se principalmente aos estudos de [[Johanna Döbereiner]] (1924-2000). Nos oceanos, as cianobactérias são os principais organismos fixadores do nitrogênio gasoso dissolvido na água do mar. ''[[wikipedia:Trichodesmium|Trichodesmium]]'' é o principal gênero de cianobactéria fixadora de nitrogênio no oceano<ref name=":0">{{citar periódico|ultimo=CAPONE|primeiro=DOUGLAS|data=2008|titulo=The marine nitrogen cycle|jornal=MICROBE-AMERICAN SOCIETY FOR MICROBIOLOGY|doi=|url=https://www.researchgate.net/profile/Douglas_Capone/publication/296900647_The_Marine_Nitrogen_Cycle/links/577a894708aec3b743357204.pdf|acessadoem=}}</ref>. A fixação do nitrogênio também tem um importante papel na agricultura e na indústria, com destaque para as [[Indústria farmacêutica|indústrias farmacêutica]] e [[Industria Bélica|bélica]]. Por exemplo, o processo de fixação do nitrogênio é empregado na fabricação de alguns explosivos a base de nitrogênio<ref>{{Citar periódico|ultimo=Howard|primeiro=James B.|ultimo2=Rees|primeiro2=Douglas C.|data=1996-01-01|titulo=Structural Basis of Biological Nitrogen Fixation|jornal=Chemical Reviews|volume=96|numero=7|paginas=2965–2982|issn=0009-2665|doi=10.1021/cr9500545|url=http://dx.doi.org/10.1021/cr9500545}}</ref>.

 

[[Ficheiro:Processobioquimicofixaçãodonitrogênio.png|direita|460x460px|Processos bioquímicos envolvidos na fixação biológica do nitrogênio.]]

Os primeiros indícios da fixação de nitrogênio remontam ao começo do século XIX, a partir da observação do sucesso no desenvolvimento de plantas leguminosas mesmo em solos com baixo teor de nitrogênio<ref name=":0" />. No final daquele século pesquisadores alemães finalmente desvendaram o mecanismo para a fixação biológica do nitrogênio<ref name=":0" />. De maneira geral, a fixação biológica do nitrogênio acontece quando o nitrogênio atmosférico (N₂) é convertido em amônia (NH₃).

As bactérias de vida livre - como ''[[Azotobacter]]'', ''Bacillus'', ''Clostridium'' e ''Klebsiella'' - são [[Heterotrofismo|heterótrofos]] encontrados no solo, sendo responsáveis por apenas uma pequena parcela do nitrogênio fixado biologicamente. Boa parte do nitrogênio fixado em ambientes terrestres provém da interação simbiótica entre bactérias e plantas. As plantas fornecem açucares às bactérias. Tais moléculas possuem a energia necessária para a fixação do nitrogênio. Por sua vez, as bactérias simbióticas fornecem à planta o nitrogênio recém fixado. A relação simbiótica mais importante ocorre entre as plantas leguminosas e as bactérias dos gêneros ''Rhizobium'' e ''Bradirhizobium''<ref>{{Citar periódico|ultimo=Vance|primeiro=Carroll P.|data=2001-10-01|titulo=Symbiotic Nitrogen Fixation and Phosphorus Acquisition. Plant Nutrition in a World of Declining Renewable Resources|jornal=Plant Physiology|volume=127|numero=2|paginas=390–397|issn=0032-0889|pmid=11598215|doi=10.1104/pp.010331|url=http://www.plantphysiol.org/content/127/2/390|idioma=en}}</ref>. Essa simbiose causa a formação de nódulos nas raízes da planta, sendo o processo de nodulação das leguminosas essencial para o seu crescimento e desenvolvimento.

 

No oceano a fixação do nitrogênio provem de cargas continentais através dos rios, mas boa parte provem dá atmosfera. O oceano absorve nitrogênio gasoso (N₂) atmosférico, que pode ser fixado por cianobactérias marinhas. No oceano, assim como em ambientes terrestres, a fixação biológica de nitrogênio tem um papel muito importante, visto que o nitrogênio é o principal nutriente limitante para a produção primária marinha<ref name=":0" />.

 

Recentes estudos apontaram uma influência negativa da acidificação oceânica sobre fixação de nitrogênio marinha<ref name=":3" />. Estudos com ''Trichodesmium'' revelaram que a acidificação da água do mar afeta negativamente a capacidade dessa cianobactéria em absorver ferro, nutriente essencial para a fixação do nitrogênio<ref>{{Citar periódico|ultimo=Hong|primeiro=Haizheng|ultimo2=Shen|primeiro2=Rong|ultimo3=Zhang|primeiro3=Futing|ultimo4=Wen|primeiro4=Zuozhu|ultimo5=Chang|primeiro5=Siwei|ultimo6=Lin|primeiro6=Wenfang|ultimo7=Kranz|primeiro7=Sven A.|ultimo8=Luo|primeiro8=Ya-Wei|ultimo9=Kao|primeiro9=Shuh-Ji|data=2017-05-05|titulo=The complex effects of ocean acidification on the prominent N2-fixing cyanobacterium Trichodesmium|jornal=Science|volume=356|numero=6337|paginas=527–531|issn=0036-8075|pmid=28450383|doi=10.1126/science.aal2981|url=http://science.sciencemag.org/content/356/6337/527|idioma=en}}</ref><ref>{{Citar periódico|ultimo=Shi|primeiro=Dalin|ultimo2=Kranz|primeiro2=Sven A.|ultimo3=Kim|primeiro3=Ja-Myung|ultimo4=Morel|primeiro4=François M. M.|data=2012-11-06|titulo=Ocean acidification slows nitrogen fixation and growth in the dominant diazotroph Trichodesmium under low-iron conditions|jornal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=109|numero=45|paginas=E3094–E3100|issn=0027-8424|pmid=23071328|doi=10.1073/pnas.1216012109|url=http://www.pnas.org/content/109/45/E3094|idioma=en}}</ref>.

 

 

=== Processos naturais ===