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MICROBIOLOGIA BÁSICA
ENZIMAS, DESIDROGENASE, CARBONO DA BIOMASSA 
MICROBIANA, ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA E 
QUOCIENTE METABÓLICO
MARCELO DE ANDRADE BARBOSA
Doutorando em Agronomia (Ciência do Solo) - UNESP
Jaboticabal – SP
2016
COMPOSIÇÃO DAS PLANTAS
70 a 90% = H2O 10 a 30% = Matéria Seca
+/- 96% = C, O e H 
+/- 45% = C
+/- 45%= O
+/- 6%= H
+/- 4% Minerais 
(Fertilizantes, Ciclagem, Fixação biológica...)
+/- 3,5% = N, P, K, Ca, Mg e S 
+/- 0,5% = Zn, B, Mn, Fe, Si e Cu 
Taiz e Zeiger (2012).
Mineralização do nitrogênio
Aminização
N org. R-NH2 + CO2 + outros produtos + E
Amonificação
R-NH2 + H2O NH3 + R-OH + E
NH3 + H2O NH4
+ + OH-
Nitrificação
2NH4
+ + 3O2 2NO2
- + 2H2O + 4H
+ + E
2NO2
- + O2 2NO3
- + E
Nitrosomonas
Nitrobacter
Por que os microrganismos atuam 
nos processos de ciclagem de 
nutrientes?
Polihidroxibutirato (PHB)
ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES
Glicogénio
Protozoários
Nitrato
Vacúolo
Sulfeto de hidrogênio
ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES
Intra e extra-celular
ENZIMAS
As enzimas são proteínas especializadas em catalisar
reações biológicas (LEHNINGER et al., 1995).
Definição:
ORIGEM DAS ENZIMAS NO AMBIENTE
Figura 1. Percentual de isolados microbianos a partir do solo, planta, e amostras
de água com a atividade de cada um dos cinco enzimas investigadas. Fonte: Alves et
al., (2014).
346 isolados
Mata atlântica
P. Solo
P. Planta
ORIGEM E OCORRÊNCIA DAS ENZIMAS NO SOLO
Biônticas ou endoenzimas? Abiônticas ou exoenzimas? 
Fonte: Arquivo pessoal e Melo (1988).
ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO
Amostragem de solo
Fonte: Arquivo pessoal
ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO
 Armazenamento
Temperatura
Umidade
Fonte: Longo e Melo (2005)
DESIDROGENASE 
Enzima da membrana envolvida no processo de transporte 
de elétrons, que é acoplado a síntese ATP. 
Importante na oxidação da matéria orgânica
Ocorre apenas em células intactas (vivas)
Correlação + com o consumo de O2
Não acumula extracelularmente
Moreira e Siqueira (2006)
MÉTODO DE DETERMINAÇÃO 
Para TPF (trifenil formazan)
Taxa de redução do TTC (trifeniltetrazolium chloride)
(Aceptor artificial de elétrons)
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964) 
1- Pesar 3 g de solo seco (< 2 mm) em tubo de ensaio 18 x 180.
Fonte: Arquivo pessoal
2- Adicionar 0,03 g de carbonato de cálcio em cada tubo, agitar 
em agitador de tubos.
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964) 
Fonte: Arquivo pessoal
3- Pipetar 0,5 mL de cloreto de 2,3,5 tripheniltetrazolio (TTC).
4- Pipetar 1,3 mL de água destilada em cada tubo. 
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964) 
Fonte: Arquivo pessoal
5- Vedar os tubos com filme plástico (PVC), e agitar
vagarosamente entre as mãos.
6- Encubar em banho maria a 37°C por 24 horas.
Fonte: Arquivo pessoal
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964) 
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964) 
7- Inserir 10 mL de metanol e agitar.
Fonte: Arquivo pessoal
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964) 
8- Filtrar em papel filtro Whatman 42, transferindo para 
erlenmeyers de 125 mL.
Fonte: Arquivo pessoal
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964) 
9- Fazer leitura em especfotômetro com absorbância de 485 
nm.
10- Fazer cálculo, com auxílio de curva padrão. 
Fonte: Arquivo pessoal
Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática 
da desidrogenase a longo prazo
Eficiência da taxa oxidativa
Figura 2. Atividade enzimática da desidrogenase em solo de área de plantio de milho
cultivado em sistema convencional, com adubação com ureia (PC M) e com esterco
bovino (PC E), plantio direto com adubação com ureia em sucessão milho/milho (PD
M/M) e leguminosa/milho (PD L/M). Fonte: Barbosa (2015).
Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática 
da desidrogenase a longo prazo
Figura 3. Atividade da desidrogenase sob a aplicação a longo prazo de
adubo orgânico e mineral, em rotação trigo e milho. Fonte: Chu et al.
(2007).
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA
 Parte viva da MOS, representando de 2 a 5% desta fração
no solo (JENKINSON;
LADD, 1981).
 Composto por diversas espécies de microrganismos
(HUNGRIA et al., 2009).
COMO ANALISAR?
Os métodos mais freqüentemente utilizados para determinação da
biomassa microbiana são fumigação-incubação (JENKINSON e
POWLSON, 1976), fumigação-extração (VANCE et al., 1987) e
irradiação com microondas (ISLAM e WEIL, 1998).
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
1- Pesar 10 g de solo em Erlenmeyer de 250 ml.
Fonte: Arquivo pessoal
2- Capacidade de Campo a 70 ou 100%?
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
3- Irradiados e não irradiados 
Fonte: Arquivo pessoal
4- Solução de Sulfato de Potássio
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
5- Agitador Horizontal, 30 minutos.
Fonte: Arquivo pessoal
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
6- Filtrar
Fonte: Arquivo pessoal
7- Pipetar 10 ml do extrato para Erlenmeyer de 125 ml.
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
8- Pipetar 2 ml de dicromato de potássio para os Erlenmeyers de 125 ml.
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
9- Pipetar 10 ml de ácido sulfúrico, aguardar esfriar e, em seguida
acrescentar 50 ml de água deionizada.
Fonte: Arquivo pessoal
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
10- Inserir quatro gotas de phenanthroline (ferroin) e títular com
sulfato ferroso amoniacal.
Fonte: Arquivo pessoal
ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
Permite:
 Avaliar a atividade biológica do solo, sendo definida como a 
produção de CO2.
Quociente Metabólico
 Corresponde à razão entre o carbono da biomassa microbiana
(CBM) e atividade respiratória microbiana (ARM).
Reflete processos importantes relacionados às adições e
transformações da matéria orgânica.
 Em situação em que a biomassa experimenta algum fator de
estresse (deficiência de nutrientes, acidez, déficit hídrico...).
ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
1- Pesar 100 g de solo em vidro.
Fonte: Arquivo pessoal
ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
2- Colocar o solo em 100% da capacidade de campo.
Fonte: Arquivo pessoal
ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
3- Inserir dois beckers no interior do vidro (1 contendo 20 ml de
NaOH e outro com 20 ml de água destilada, vedar a boca do vidro
com filme plástico).
Fonte: Arquivo pessoal
ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
4- Incubar por, quatro, sete ou dez dias?
Fonte: Arquivo pessoal
ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
5- Adicionar aos Beckers 2 ml de solução de cloreto de bário a 30% e 
3 gotas de fenolftaleína a 1%.
Fonte: Arquivo pessoal
APLICAÇÕES
Figura 4. ARM e CBM em solo sob plantio de milho em manejo convencional,
adubado com esterco bovino.
APLICAÇÕES
Figura 5. qCO2 em solo sob plantio de milho em manejo convencional, adubado
com esterco bovino.
APLICAÇÕES
Figura 6. CBM sob a aplicação a longo prazo de adubo orgânico e mineral, em 
rotação trigo e milho. Fonte: Chu et al. (2007).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Obrigado pela atenção!
barbosamarcelo.unesp@hotmail.com