Ciclo do Nitrogênio

O ciclo do nitrogênio é um ciclo biogeoquímico que garante a circulação do nitrogênio no ambiente físico e nos seres vivos. O nitrogênio é um nutriente utilizado por vários organismos, sendo essencial para formar proteínas, ácidos nucleicos e outros componentes das células.

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o ciclo do nitrogênio
• 2 - Ciclo do nitrogênio
• 3 - Etapas do ciclo do nitrogênio
  • → Fixação
  • → Amonização
  • → Nitrificação
  • → Desnitrificação
• 4 - Bactérias do ciclo do nitrogênio
• 5 - Importância do ciclo do nitrogênio
• 6 - Exercício sobre o ciclo do nitrogênio

Resumo sobre o ciclo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio garante a ciclagem desse elemento no ambiente, disponibilizando-o para os seres vivos e liberando-o novamente para o meio. Assim, o nitrogênio pode ser, posteriormente, reutilizado por outros organismos. Diversos processos estão envolvidos nesse importante ciclo, como:

• Fixação do nitrogênio por bactérias, como as do gênero Rhizobium;

• Decomposição da matéria orgânica e formação do íon amônio;

• Processo de nitrificação, na qual são observadas duas etapas: nitrosação e nitração.

• Desnitrificação, na qual as bactérias desnitrificantes garantem a transformação de nitratos em gás nitrogênio.

Ciclo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio garante que esse elemento circule pelo ambiente físico e pelos seres vivos. O nitrogênio é encontrado nas rochas, no fundo dos oceanos, nos sedimentos e na atmosfera. Na atmosfera, ele é encontrado na forma de gás e representa 79% dos gases presentes nessa camada.

Apesar de ser encontrado em grande quantidade na atmosfera, o gás nitrogênio não é utilizado pela maioria dos organismos vivos, os quais são incapazes de fixar e incorporar à matéria viva o nitrogênio atmosférico. Entre os organismos capazes de utilizar esse nitrogênio, estão alguns tipos de bactérias.

Durante o ciclo do nitrogênio, é possível perceber que os vegetais conseguem obter esse elemento por meio de sais nitrogenados disponíveis no ambiente. As plantas, por exemplo, conseguem utilizar apenas os íons amônio (NH₄⁺) e nitrato (NO₃^-). Já os consumidores, como os animais, conseguem obter o nitrogênio por meio da alimentação.

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Etapas do ciclo do nitrogênio

Podemos dividir o ciclo do nitrogênio em determinadas etapas: fixação, amonização, nitrificação e desnitrificação.

→ Fixação

Nessa etapa do ciclo, ocorre a fixação do nitrogênio atmosférico com a ajuda, principalmente, de bactérias. Sem dúvidas, as bactérias mais importantes para essa etapa são as bactérias do gênero Rhizobium, as quais vivem associadas às raízes de plantas leguminosas, como feijão, ervilha e soja. Essas bactérias formam nódulos na região cortical das raízes dessas plantas, onde agem captando o nitrogênio atmosférico e transformando-o em amônia (NH₃), que será utilizada pela planta. Essas bactérias estabelecem uma relação mutualística com o vegetal, fornecendo às plantas os sais de nitrogênio de que elas precisam, enquanto recebem delas a matéria orgânica que foi produzida no processo de fotossíntese.

Vale salientar que existe também a fixação física do nitrogênio. Nesse processo, o gás nitrogênio transforma-se em amônia em decorrência de fenômenos físicos, como relâmpagos e faíscas elétricas. As quantidades de amônia produzidas nesse processo, no entanto, são muito pequenas.

→ Amonização

O nitrogênio encontrado no solo é, muitas vezes, proveniente de materiais orgânicos mortos. Quando os decompositores começam a atuar na matéria orgânica nitrogenada, liberam amônia (NH₃) no ambiente. Essa amônia combina-se com a água do solo e forma o hidróxido de amônio, que se ioniza e produz o íon amônio (NH₄⁺) e a hidroxila (OH^-). Esse processo é conhecido como amonização ou amonificação.

→ Nitrificação

No processo de nitrificação, ocorre a oxidação da amônia em nitrito e, na sequência, em nitrato. Esse processo é realizado por bactérias que fazem quimiossíntese, ou seja, que utilizam a energia liberada na nitrificação para sintetizar suas substâncias orgânicas. As bactérias que realizam nitrificação são chamadas de bactérias nitrificantes. Bactérias dos gêneros Nitrosomonas e Nitrosococus convertem amônia (NH₃) em nitrito (NO₂^-), e as Nitrobacter convertem nitrito( NO₂^-) em nitrato (NO₃^-). Na nitrificação, temos, portanto, duas etapas:

• Nitrosação: oxidação da amônia em nitrito. Veja a equação abaixo:

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2 NH₃ + 3O₂ → 2 NO₂^- + 2 H⁺ + 2 H₂O

• Nitração: oxidação do nitrito em nitrato. Veja a equação abaixo:

2 NO₂^- + O₂ → 2 NO₃^-

O nitrato liberado pode ser absorvido, utilizado pelas plantas e convertido em compostos orgânicos. Desse modo, o nitrogênio entra na cadeia alimentar. Os animais conseguem adquirir nitrogênio por meio da alimentação.

→ Desnitrificação

No solo, existem bactérias chamadas desnitrificantes, que utilizam os nitratos e transformam-nos em gás nitrogênio por meio de um processo conhecido como desnitrificação. A desnitrificação garante a devolução do nitrogênio para a atmosfera.

Bactérias do ciclo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio necessita da partição de algumas bactérias. As bactérias do gênero Rhizobium, por exemplo, são importantes nesse ciclo, uma vez que vivem associadas às plantas leguminosas, ajudando na fixação do nitrogênio. Além das bactérias do gênero Rhizobium, as bactérias dos gêneros Azotobacter e Clostridium e certas cianobactérias são capazes de fazer a fixação.

As bactérias estão ainda presentes no processo de amonização. Nesse caso, temos bactérias decompositoras que atuam sobre a matéria orgânica e liberam amônia para o ambiente.

No processo conhecido como nitrificação, também temos a participação de bactérias. As Nitrosomonas e Nitrosococus, por exemplo, convertem amônia (NH₃) em nitrito (NO₂^-), e as Nitrobacter convertem nitrito( NO₂^-) em nitrato (NO₃^-).

Por fim, temos as bactérias que participam do processo de desnitrificação. Essas bactérias garantem a devolução do nitrogênio para a atmosfera.

Desse modo, o ciclo do nitrogênio apresenta as seguintes bactérias:

• Fixadoras, como é as do gênero Rhizobium;

• Decompositoras, que garantem o processo de amonização;

• Nitrificantes, como as Nitrosomonas e Nitrosococus, que realizam o processo de nitrosação, e as Nitrobacter, que realizam o processo de nitração;

• Desnitrificantes, que garantem a liberação de nitrogênio para a atmosfera.

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Importância do ciclo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio é extremamente importante, pois garante a circulação do nitrogênio. Esse elemento químico é essencial para a formação de proteínas e de ácidos nucleicos, sendo fundamental, portanto, para a sobrevivência dos seres vivos.

Exercício sobre o ciclo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio é, frequentemente, cobrado em processos seletivos. Veja a seguir algumas questões que abordam o tema:

QUESTÃO 1 - (FCC) Os processos numerados a seguir fazem parte do ciclo biológico do nitrogênio.

I. Fixação do nitrogênio do ar.

II. Devolução do nitrogênio para o ar.

III. Transformação de compostos orgânicos nitrogenados em amônia.

IV. Transformação de amônia em nitritos e nitratos.

As bactérias são capazes de realizar:

a) apenas os processos I e II.

b) apenas os processos III e IV.

c) apenas os processos I, II e III.

d) apenas os processos I, II e IV.

e) os processos I, II, III e IV.

Resolução: Letra e

Nessa questão, pede-se para identificar quais etapas do ciclo do nitrogênio envolvem bactérias. Como sabemos, todos os processos envolvem esses importantes organismos procariontes.

QUESTÃO 2 - (Fuvest-SP) No ciclo do nitrogênio, os seres que devolvem N₂ à atmosfera são as bactérias:

a) que transformam nitritos em nitratos.

b) desnitrificantes.

c) que transformam nitratos em nitritos.

d) que transformam resíduos orgânicos em amônia.

e) decompositoras.

Resolução: Letra b.

Nessa questão, observamos que foi abordada a desnitrificação, uma das etapas do ciclo do nitrogênio. Nessa etapa, as bactérias conhecidas como desnitrificantes utilizam nitratos para formar gás nitrogênio.

Fontes

REECE, Jane B.; URRY, Lisa A.; CAIN, Michael L. ; WASSERMANN, Steven A.; MINOR, Peter V. Biologia de Campbell. 10 edição. Artmed. Pág. 1244.

PAULINO, Wilson Roberto. Sistema de Ensino Ser — Biologia. Ensino Médio, Livro 10, página 33.

EMBRAPA. Ciclo do Nitrogênio em Sistemas Agrícolas. Disponível em: https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/175460/1/2017LV04.pdf.

Por Vanessa Sardinha dos Santos
Professora de Biologia