CICLO DO NITROGÊNIO. RESERVATÓRIO = Atmosfera com 3,8 x toneladas de N

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1 CICLO DO NITROGÊNIO Conseqüência = falta de nitrogênio disponível é muitas vezes o maior Fator para limitar o crescimento das plantas Uso de fertilizantes nitrogenados O nitrogênio é indispensável na elaboração de moléculas como - Aminoácido (proteínas) - Ácidos nucléicos (DNA) RESERVATÓRIO = Atmosfera com 3,8 x toneladas de N

2 -Aminoácido (proteínas) Structure of myoglobin, a protein that binds to oxygen molecules in muscles

3 -DNA (ADN, em português: ácido desoxirribonucleico)

4 A molécula de NΞN tem três ligações covalentes. Para transformar o nitrogênio molecular em outras formas de nitrogênio (NH 3 por exemplo), essas 3 ligações têm que ser quebrados. Esse processo necessita 950 kj/mol. Apesar desta grande quantidade de energia, existem vários microorganismos que desenvolveram sistemas capazes de superar essa barreira energetica. Como conseqüência disso, o nitrogênio circula na natureza numa taxa sufuciente para permitir o crescimento das plantas. N 2 Nitrogênio molecular NH 3 Amônia NO 2 - Nitrito NO 3 - Nitrato Aminoácidos Proteínas Todas essas reações e tambem as reações inversas podem ser cumpridas por microorganismos

5 CICLO DO NITROGÊNIO As plantas tendem assimilar mais o nitrato do que a amônia.

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9 1- FIXAÇÃO ATMOSFÉRICA N 2 + O 2 relâmpago forno industrial chama do motor 2 NO. NO. + O 3 NO. 2 + O 2 2 NO. + O 2 2 NO 2. NO. 2 + HO. HNO 3 (g) HNO 3 (g) + H 2 O HNO 3 (aq) HNO 3 (aq) chuva nitrato no solo

10 2- FIXAÇÃO INDUSTRIAL (formação de fertilizantes) Em , Haber e Bosch desenvolveram um método para produzir amônia a partir do nitrogênio molecular atmosférico, isso permitiu o crescimento da industria dos fertilizantes em grande escala. Uso de fertilizantes: 80 x 10 6 toneladas por ano. Fixação por microorganismos: 170 x 10 6 toneladas por ano. crescimento da população mundial é duvido ao aumento da produção dos fertilizantes nitrogenados.

11 Em plantas superiores a assimilação de nitrogênio (N) é o segundo maior processo metabólico, sendo superado apenas pela fixação fotossintética do CO 2. As plantas absorvem o N do solo principalmente nas formas de nitrato e amônio, disponíveis a partir da mineralização da matéria orgânica ou pela aplicação de fertilizantes químicos. Em cultivos comerciais, após a melhoria das qualidades químicas e microbiologicas do solo obtidas por meio de calagem e de adubações corretivas, o nitrato é a principal forma de N disponível para as plantas. Entretanto, em áreas onde o ph é naturalmente baixo ou não foi devidamente corrigido pela prática da calagem, a atividade microbiana é baixa, impedindo a conversão do amônio em nitrato. Nessas condições, os fertilizantes nitrogenados aplicados na forma de ureia - principal fonte de N nos fertilizantes comerciais brasileiros - não são transformados em nitratos, permanecendo no perfil do solo como amônio. Com a notável exceção da cultura do arroz irrigado e outras poucas espécies vegetais, a maioria das plantas preferencialmente absorve o N na forma de nitrato, sendo que a forma amoniacal tem efeito tóxico para as células. Entretanto, apesar de a maioria das espécies vegetais não ser capaz de se desenvolver adequadamente tendo o amônio como única fonte de N, já foi observado inúmeras vezes que o crescimento vegetal pode ser beneficiado quando as plantas são fertilizadas com uma fonte contendo nitrato e amônio. Uma vez absorvido pela célula, o nitrato é reduzido a nitrito pela redutase do nitrato (RN) e, em seguida, a amônio, pela redutase do nitrito (RNI). Esse amônio é imediatamente assimilado por meio da ação conjunta das enzimas glutamina sintetase (GS) e glutamato sintase (GOGAT). Os processos de redução e assimilação de N podem ocorrer nas folhas e/ou raizes, de maneira simultânea ou não entre esses órgãos, de acordo com a espécie e com as condições ambientais.

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14 Outros fertilizantes: fertilizante Infelizmente o íon nitrato NO 3 - é muito solúvel em água Poluição das águas.!!!!

15 3- FIXAÇÃO BIOLÓGICA Respiração= oxidação dos carboidratos Termodinamicamente favorável Ligando o ciclo do carbono com do nitrogênio certos microorganismos são capazes de transformar o N 2 em amônia. O microorganismo tem que possuir uma mesma enzima : a NITROGENASE

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17 3 tipos de bactérias que podem fixar o nitrogênio -Livres no solo: - aeróbica: ex:azotobacter - anaeróbica: ex:clostridium - Simbiônticas: ex: RHIZOBIUM : vivem em nódulos das leguminosa (feijão) - CIANOBACTÉRIAS (Fotossinteticas): Amônio ou nitrato N 2 (g) NH 4 + amônio

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19 CICLO DO NITROGÊNIO As plantas tendem assimilar mais o nitrato do que a amônia.

20 4- AMONIFICAÇÃO Animais comem plantas e ambos morrem e produzem rejeitos nitrogenados Tudo é convertido na maioria dos casos em amônia ou NH 4 + Ex: Uréia : (NH 2 ) 2CO + H 2 O 2 NH 3 + CO 2

21 5- NITRIFICAÇÃO NH 4 + Nitrosomonas NO 2 - Nitrobacter NO 3 - amônio nitrito nitrato Essa conversão dos íons amônio em nitratos (Eq 5.5 e 5.6) é essencial para o crescimento da maioria das plantas que são capazes de adsorver melhor o íon nitrato (NO 3 - ) que a amônia ou o íon amônio (NH 4 + ). Este último é menos usado pelas plantas porque ele é extremamente toxico em grande concentração. Infelizmente o nitrato é muito solúvel em água e facilmente lixiviado dos solos. Assim, a construção de uma reserva de nitratos no solo não é possível. A nitrificação pode também produzir como subproduto o óxido nitroso: N 2 O

22 6- DESNITRIFICAÇÃO A regeneração do nitrogênio molecular a partir dos nitratos ocorre sob condições aeróbica e anaeróbica, no solo e nos oceanos. Nas condições anaeróbicas os microorganismos podem usar o nitrato para substituir o oxigênio molecular como aceitor de elétrons no processo de respiração (Eq. 5.8). A redução do nitrato pode também produzir como subproduto o óxido nitroso: NO 3 - nitrato DESNITRIFICAÇÃO N 2 (g) N 2 O N 2 O: inerte na atmosfera, removido devagar, segundo espécie mais Abundante na atmosfera (0,3 ppm), [N 2 O] aumenta de 0,3% por ano Óxido nitroso N 2 O é um gás estufa!!!!

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24 GASES A EFEITO ESTUFA N 2 O N 2 FOTOSÍNTESE DESNITRIFICAÇÃO gasolina etanol biodiesel NO 3 - nitrato

25 Paul Crutzen showed in 1970 that the nitrogen oxides NO and NO 2 react catalytically (without themselves being consumed) with ozone. In this way they contribute to a reduction of the ozone content in the stratosphere.these nitrogen oxides are formed in the stratosphere from the decomposition of nitrous oxide N 2 O, which comes from microbiological transformations in the ground. N 2 O + O* 2 NO.

26 Compostos nitrogenados em águas Aumento da concentração de nitratos em águas naturais!! Aumento da população de algas (eutrofização) problemas de saúde (metemoglobinemia, câncer do estomago)

27 - Eutrofização As principais fontes de eutrofização são as atividades humanas industriais, domésticas e agrícolas por exemplo, os fertilizantes usados nas plantações podem escoar superficialmente ou dissolver-se e infiltrarem-se nas águas subterrâneas e serem arrastados até aos corpos de água mencionados. Ao aumento rápido de algas relacionado com a acumulação sobretudo de nutrientes derivados do nitrogênio (nitratos) e do fósforo (fosfatos), dá-se o nome de "florescimento" ou "bloom" dando uma coloração azul-esverdeada, vermelha ou acastanhada à água, consoante as espécies de algas favorecidas pela situação.

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29 Metemoglobinemia (Síndrome do bebê azul) : A função biológica da hemoglobina é o transporte do oxigênio aos tecidos. Na sua molécula existem quatro átomos de ferro no estado de oxidação 2 +. Sua forma oxidada (Fe 3+ ) é a metemoglobina, um pigmento de côr marron-esverdeada, que não transporta oxigênio. Portanto, a presença de metemoglobina em quantidades elevadas é incompatível com a vida. Há um grande número de substâncias capazes de produzir a metemoglobina (oxidação do Fe 2+ em Fe 3+ ) é, entre as quais: nitritos, cloratos, etc... As crianças pequenas são mais susceptíveis que os adultos à formação de metemoglobina por causa da secreção gástrica ácida que é incompleta e faz com que o ph estomacal fique entre 5 e 7, o que permite a adaptação de bactérias redutoras de à parte alta do trato gastrintestinal e assim o nitrito resultante é absorvido Vários casos fatais de metemoglobinemia já foram verificados com crianças de menos de 6 meses, que beberam água de poço com alto conteúdo de nitrato.

30 Nitrosaminas : São compostos químicos cancerígenos de estrutura química R 2 N-N=O. Nitrosaminas são produzidas a partir de nitritos e aminas. Nitratos em águas de consumo ou presentes em alimentos podem se transformar em nitritos no estomago. A formação das nitrosaminas pode ocorrer apenas sob certas condições, incluindo condições fortemente ácidas tais como a do interior do estômago humano. O nitrito forma ácido nitroso (HNO 2 ), que se decompõem no cátion nitrosil (N=O+) que reage com uma amina produzindo nitrosamina. Os nitritos e nitratos são conservantes tendo sua principal ação contra o Clostridium botulinum. São muito usados em carne de porco curadas (bacon, salsichas, etc...). Nesses alimentos, uma parte dos nitratos são convertidos bioquimicamente em nitrito que vai impedir o crescimento do botulismo. Nitrosaminas são produzidas durante o aquecimento (bacon frito) ou no estomago. O excesso de nitrito pode ser controlado por adição de vitamina C. As nitrosaminas são também encontradas em queijos, peixes, cervejas, carnes curadas e defumadas.

31 Validade: Conservação: Ingredientes: 60 dias Resfriado Carne mecanicamente separada de ave, água, pele de ave, carne mecanicamente separada de suíno, miúdos suínos, proteína de soja, gordura suína, regulador de acidez: lactato de sódio (INS 325), sal, amido, carne suína, estabilizante: polifosfato de sódio (INS 452i), especiarias, alho, antioxidante: eritorbato de sódio (INS 316), corante natural: carmim de cochonilha (INS 120), conservante: nitrito de sódio (INS 250), aroma natural de fumaça e corante natural: urucum (INS 160b). NÃO CONTÉM GLÚTEN.

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35 MINISTÉRIO DA SAÚDE PORTARIA N.º 518, DE 25 DE MARÇO DE 2004 Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências. Art.14. A água potável deve estar em conformidade com o padrão de substâncias químicas que representam risco para a saúde expresso na Tabela 3, a seguir: Tabela 3 - Padrão de potabilidade para substâncias químicas que representam risco à saúde Valor Máximo Permitido= Nitrato (como N) mg/l 10 Nitrito (como N) mg/l 1 RESOLUÇÃO CONAMA No 357, DE 17 DE MARÇO DE 2005 Art. 14. As águas doces de classe 1 observarão as seguintes condições e padrões: Nitrato 10,0 mg/l N Nitrito 1,0 mg/l N