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Fixação de nitrogênio

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FIXAÇÃO 
BIOLÓGICA DE 
NITROGÊNIO 
© Simms 
A bactéria 
O CICLO SIMBIÓTICO 
As células bacterianas 
entram nos pelos 
radiculares, que se 
deformam. Em seguida 
em células mais 
internas. 
Bactérias começam a aumentar de tamanho e a se 
diferenciar em organelas endossimbióticas 
fixadoras de N denominadas de bacteróides 
 
A relação simbiótica fica 
estabelecida quando a planta 
fornece o alimento ao rizóbio e a 
bactéria se nutre e transformar o 
N2 em NH3. A a planta por sua 
vez utilizará o NH3 em 
compostos nitrogenados 
(proteínas, enzimas). 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
•HISTÓRICO 
• Boussingault provou que a ervilha era capaz de obter N do ar, o que não 
ocorria com o trigo. 
• Beijerink em 1888 isolou pela primeira vez a bactéria – Bacillus radicicola. 
• Antigos inoculantes: -Terra de cultivo antigo 
 - Macerado de nódulos revolvidos com as sementes 
• Primeira fábrica de inoculantes surgiu na Alemanha e depois EUA. 
• Brasil: 
• Início dos trabalhos em 1930 no IAC – Distribuição de culturas de 
Rhizobium para tratamento de sementes. 
• Primeira fábrica de inoculantes surgiu em Pelotas-RS em 1956. 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
•O MICROSSIMBIONTE 
• As bactérias produtoras de nódulos pertencem a família Rizobiaceae. 
• Gêneros- Rhizobium 
- Bradyrhizobium 
- Sinorhizobium 
- Mesorhizobium 
 Azorhizobium 
 
• Existe especificidade de hospedeiro. 
• Deve ser considerado quando da seleção de estirpes ou leguminosas para 
uma determinada região. 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
•OS PASSOS DA NODULAÇÃO 
• Quimiotaxia- Pode ocorrer em alguns casos atração química entre bactéria e raiz. 
• Proliferação de rizóbios na rizosfera 
• Aderência dos rizóbios nas raízes 
•Reconhecimento ocasionado por proteínas chamadas LECITINAS 
(Produzidas pelo pêlos radiculares) . Encurvamento dos pêlos 
radiculares – Processo bioquímico 
Sinal incorreto 
Sinal correto 
Atração pelos isoflavonóides e 
betaínas secretadas pelas raízes 
 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
• Formação do cordão de infecção – Penetração da bactéria por dissolução enzimática 
* As células bacterianas entram nos pelos radiculares, que se deformam. 
Posteriormente penetram em células mais internas. 
 
© Simms 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
• OS PASSOS DA NODULAÇÃO 
• Formação do cordão de infecção – em direção ao córtex. 
• Formação do nódulo: 
• Mitose acelerada de células bacterianas 
• Formação de região meristemática 
• Células contendo a bactéria agigantam-se 
• Diferenciação da bactéria em bacteróide – Células bacterianas permanecem 
envoltas por uma membrana chamada de envelope membranoso. 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
 O PROCESSO DE FIXAÇÃO - O N2 é transformado em NH3 com gasto 
de energia da planta. 
• Produção da proteína Leg-hemoglobina que tem a função de transporte de oxigênio 
• A proteína mantém o O2 na forma associada pois a forma livre prejudica a nitrogenase 
Photo: D. Hume 
 
Leg-hemoglobina 
* O complexo enzima nitrogenase formado por duas unidades protéicas é responsável 
pela fixação de nitrogênio no nódulo. 
 
* Para que ocorra a fixação biológica de nitrogênio é necessário que a nitrogenase se 
encontre em condições anaeróbicas. 
 
* Os nódulos possuem uma heme proteína chamada de leg-hemoglobina que se liga ao 
oxigênio e que está presente em altas concentrações nos nódulos. 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
• OS BENEFÍCOS DA FIXAÇÃO 
• A resposta de N fixado é máxima em solo com baixo N mineral 
• Os efeitos dos inoculantes são maiores quando o rizóbio nativo é 
inespecífico. 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
Recomendação da EMBRAPA para a cultura da soja: 
- Mínimo de 600.000 células por semente 
- Estirpes recomendadas devem ser pelo menos duas das: SEMIA 587, SEMIA 
5019, SEMIA 5079 e SEMIA 5080 (Bradyrhizobium spp.) 
- Recomendação para repetir aplicação todos os anos com ganho mínimo 
de 4% na produtividade 
 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
• O PROCESSO DE FIXAÇÃO 
• A reação química que transforma o N2 em Amônia (NH3) exige alta temperatura e 
pressão. Industrialmente ela consome energia derivada de petróleo. 
• Nitrogenase utiliza o ATP como energia e faz a fixação sob temperatura e pressão 
ambiente. 
 
 
• A nitrogenase consiste de 2 componentes: 
1- MoFe-proteína (composta de Molibdênio e Ferro – Chamada de 
dinitrogenase) 
2- Fe-proteína (Chamada de nitrogenase redutase pois transfere elétrons para 
a MoFe) 
e Fe Proteína MoFe Proteína N2 
 
 
 
 NH3 
LEGUMINOSAS E AS BACTÉRIAS FIXADORAS DE N 
• O PROCESSO DE FIXAÇÃO 
• A nitrogenase é sintetizada 
• No processo de fixação de N estão envolvidos mais de 50 genes do 
microssimbionte e cerca de 20 genes da planta 
• A fixação só ocorre em ambiente com pouco O2. A leg-hemoglobina é responsável 
pelo controle do fornecimento de O2 para a respiração celular de forma a não 
prejudicar a nitrogenase. 
• Qual é o “custo” da fixação de N para a planta? 
• Por ser um processo que consome muita energia, cerca de 13 a 28% dos 
fotoassimilados produzidos pela planta são direcionados para os nódulos. 
INOCULANTES PARA MILHO E ARROZ 
Bactéria - Azospirillum brasilense 
Avaliação da eficiência agronômica de Azospirillum brasilense na cultura do trigo 
Marcelo Cruz Mendes1, Jerônimo Gadens do Rosário2 Jean Carlos Zocche3, Anna Laura Balzan Walter3 e Kathia 
Szeuczuk3

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