Fisiologia Vegetal Kerbauy

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sesabedasproteínasde membrana
envolvidasno transportedoNO}-. Além deo meca~
nismoserativo, sabe~sequea entradado íon NO}-
dentroda célulaé acompanhadapor dois (ou mais)
prótons (Fig. 4.3).°destinodo NO}-, apóssuaabsorçãopela raiz,
estáesquematizadona Fig. 4.3.
REDUÇÃO DO N03 -
Os principais locaisna plantaparaa reduçãodo
NO}- sãofolhase raízes.Todasasespéciesjá estuda-
dasapresentamatividadedaenzimaredurasedonitrato
plastídeo
AA
t +
NO; -+NH4
Fig. 4.3 Destinodo N03 - absorvidopelaraiz.
1.Reduçãoe subseqüenteassimilação
2.Transferênciae armazenamentono vacúolo
3. Transportevia xilema
4.Efluxo
T =proteínatransportadoradeN03 -
(RN) nasfolhas.Entretanto,aimportânciarelativada
raize folha na assimilaçãodo NO}- dependededois
fatores;a atividadedaRN na raize a disponibilidade
de NO}- no meio.Espéciescom capacidademuito
baixaem assimilaro NO}- nasraízes(por exemplo,
espéciesdeGossYPium,XanthiumeCucumis)enviam
todoo íon absorvido(viaxilema)paraassimilaçãonas
folhas.Espéciescom alta capacidadeem assimilaro
NO}- nasraízes(por exemplo,LuPinusspp.)dificil~
mentetêmessacapacidadesuperadapeloNO}- absor-
vido,e, conseqüentemente,a importânciadafolhaé
pequena.Porém,a maioriadasespéciessãointerme-
diáriasemtermosdecapacidadedeassimilaro NO}-
nasraízes.Nessescasos,a folha torna-seimportante
apenasquandoo NO}- no meioestiveremconcen-
traçãosuficienteparasuperaracapacidadederedução
daraiz.No entanto,há exceçõesa essaregra.Apesar
deumacapacidaderazoávelparaaassimilaçãodoNO}-
naraiz,algumasleguminosastransportampartesigni-
ficativadoNO}- paraafolhamesmoquandoacapa-
cidadedaraiznãoésuperada.
A reduçãocompletadoNO}- atéNH4 +requeroito
elétrons;
Metabolismodo Nitrogênio 97
Na célula,areduçãoocorreemduasetapas,cadauma
envolvendodoadoresdeelétronsespecíficos:
NADH(+H) NAD+ 6Fdll/3NADPH(+H] 6Fdml3NADP+
(2el (6el
N~- ~ ~ ~NO; "'-- ~14+
°primeiropassoé catalisadopelaenzimaredutase
do nitrato (RN), localizadano citoplasma,enquan~
toaredutasedonitrito(RNi), localizadano cloroplasto
(tecidosverdes)ou plastídeos(tecidosnão~verdes),
catalisao segundo.
Na maioriadasespéciesestudadas,a enzimaRN
tem NADH como doador específico de elétrons.
Entretanto,emalgumasespéciesaenzimautilizatan~
to NADH comoNADPH. Essaenzimabiespecífica
pode ocorrer isoladamenteou junto com a enzima
monoespecífica. Em soja são conhecidas três
isoformas,umainduzidapeloNO) - eespecíficapara
NADH e duasformasconstitutivas,umaespecífica
paraNADH e outrabiespecífica.A estruturamole~
Regulaçãoda enzima
Em funçãoda importânciaestratégicada RN no
metabolismodeN emplantas(poisconstituiaprin~
cipalportadeentradadoN no metabolismodaplan~
ta),énaturalqueexistamváriosmecanismosdecon~
trole da suaatividade.Os doisprincipaispontosde
regulaçãoocorremanível detranscrição(indução)e
pós~tradução.A primeiraé maislenta (levaalgumas
horas)eéresponsávelporalgumasdasmudançasdiá~
riasde atividade,como,por exemplo,o aumentona
cular da RN é bastantecomplexa,sendoa enzima
constituídade duassubunidadesidênticasde 110a
115kDa. Cada subunidadeé compostade regiões
distintas,envolvidasna transferênciadeelétronsdo
NADH atéo NO) - (Fig.4.4).
A presençade molibdêniona proteínacomoco~
fator é interessantepelo fato de a RN serumadas
poucasproteínasconhecidasemplantasquecontêm
esseíon. Na deficiênciade molibdênio,a atividade
deRN fica bastantereduzida.
Além doNO) -, aRN podetransformarodoratoem
cloreto,queébastantetóxicoparaasplantas.Essaca~
racterísticaéexploradaemherbicidasàbasededorato.
RNiRN
I
~
if
i~
NADH
FADH2/FMNH2,,,
.-
citc
MV
\
\
NO}
NO}
Fig.4.4Modelo esquematizadodaenzimaredutasedo nitrato,mostrandoasduassubunidades,cadaumacompostade3
entidadescom co-fatoresdistintos:uma flavoproteína(FAD), um citocromo b557 (Heme) e um complexoproteína-
molibdênio.O fluxo deelétronsdeNADH atéo N03 - via FAD, grupohemee molibdêniorepresentaa atividadefisio~
lógicada enzima.Outras reaçõescatalisadas,não-fisiológicas(poisnãoocorremna célula), envolvemapenasparteda
molécula:passagemdeelétronsdeNADH atéferricianetovia FAD, eatécitocromoc via FAD egrupohemejpassagem
deelétronsdemeti!viologênio (MV - umdoadordeelétronsartificial) atéo N03 - via molibdênio.Essasreaçõesparci-
aissãofreqüentementeusadasempesquisasparadeterminarquaisregiõesdaenzimasãocomprometidasna presençade
inibidoresda enzima.
.
98 MetabolismodoNitrogênio
atividadeduranteasprimeirashorasdeluzdodia,quan-
do o fluxo transpiratóriolevao NO] - atéa folha,re-
sultandona indução(síntesedenovo)da enzima.O
termoinduçãotemsidousadoindiscriminadamentena
literaturaparaqualqueraumentodeatividadedaen-
zima,masnemsemprea induçãoda enzimafoi com-
provadaatravésdademonstraçãodasuasíntesedenovo
ou deumaumentodoRNAm específico.
Outro importantemecanismodecontroleocorre
a nível de pós-tradução.Esseprocessode ativação/
desativaçãoébemmaisrápido(levaalgunsminutos)
epodeserimportante,porexemplo,para"desligar"a
enzimaquandoa plantapassada luz parao escuro,
pois,havendofaltadeferredoxinareduzida,evita-se
o acúmulodenitrito, queé tóxico àsplantas.
O processode ativação/desativaçãoenvolve a
transformaçãodaenzimadeumaformainativapara
ativa (e vice,versa)por mecanismode fosforilaçãoe
desfosforilação(Fig. 4.5):
Fig.4.5Regulaçãopós-traduçãodaenzimaredutasedoni-
trato.Proteínacinase:estimuladaporCa2+;inibidaporaçú-
caresfosforilados(obs.:teoresaumentadospelaluzviafo-
tossíntese).Proteínafosfatase:inibidaporfosfatoinorgâni-
co. A proteína14-3-3e Mg2+ligam-secoma forma
fosforiladadaRN, resultandonainativação(obs.:aocon-
tráriodeoutrasenzimasquesofremativaçãoedesativação
pelomecanismodefosforilação/desfosforilação,asduasfor-
masdeRN, fosforiladaedesfosforilada,sãoativas).(Figura
adaptadadeKaiser&Huber,] Exp Bat, 2001;52:1981.)
A luz influi indiretamentena atividadedaRN na
folha, provocandomudançasnumasériede íons e
metabólitosenvolvidosnessemecanismoderegula-
ção.Com a fotossíntese,ocorreaumentono teorde
açúcaresfosforilados(comotriose-P)equedaemfos-
fatoinorgânico(emfunçãodoaumentoemA TP, por
exemplo),proporcionandocondiçõesfavoráveispara
a ativaçãodaRN (Fig. 4.5).
A luz tambémestáenvolvida na regulaçãoda
RN a nível detranscrição(via fitocromo). A osci-
laçãodiária deatividadeentreosperíodosde luze
escurocontinua quandoaplantaé transferidapara
luz contínua, comprovandoquea enzimaobedece
a umritmo circadiano.Outros fatoresqueinfluem
na sínteseda enzimasãoo gáscarbônico,sacarose
ealgunsmetabólitosnitrogenados,estandoo NO] -
entre os maisimportantes.O NO] - temumaforte
influência sobretodosos componentesda assimi-
laçãodeNO] -. Além da própriaRN, ele regulaas
proteínasdetransporte(absorçãodeNO] -; verFig.
4.3),easenzimasRNi, OS eOOOAT(Fd) (veradi,
ante).No casodafolha,é importantefrisarquenão
éo teordeNO] - aí presentequeé importantena in-
duçãoda enzima,masa quantidadetrazidapelo flu-
xo transpiratório.
A segundaenzimado processodeassimilaçãodo
NO] -, a redutasedo nitrito (RNi), é localizadanos
cloroplastos,nas folhase em plastídeos,na raiz.A
enzimado cloroplastofoi maisestudadae suaspro-
priedadessãomaisconhecidas.Ela temaferredoxina
comoco-fator,e,portanto,oselétronssãofornecidos
pelasreaçõesfotoquímicas.Suaestruturaéconstitu,
ída por um único polipeptídeode 60-70kDa, que
contém um gruposiro,heme (tetra,hidroporfirina
contendoferro) e um agrupamento4Fe,4S no cen-
tro ativo,responsáveispelatransferênciadeseiselé-
tronsdaferredoxinaaonitrito, atéasuareduçãoem
NH4 +.Nessareduçãonão há formaçãode interme-
diárioslivres.Apesardelocalizadano cloroplasto,há
evidênciasdequeacodificaçãogenéticadaRNi seja
nuclear,e,portanto,asuabiossínteseocorreno cito,
plasma.Um peptídeoemtrânsitonaregiãoN,termi-
naldaenzimadeterminao transporteparadentrodo