Neste material você vai entender um pouco mais sobre:
- Efeito da umidade na atividade enzimática
- Efeito da temperatura na atividade enzimática
- Efeito do pH do solo na atividade enzimática
- Interação das enzimas extracelulares com a superfície sólida do solo
- Inibidores da atividade enzimática extracelular
No solo a atividade das enzimas extracelulares é afetada direta e indiretamente por diversos fatores (Figura 1). Em geral, a maioria dos fatores que afetam e limitam o crescimento e desenvolvimento dos microrganismos são os mesmos que afetam a atividade enzimática no solo. Os principais fatores que afetam as atividades desse grupo de enzimas são: umidade do solo, substrato, concentração da enzima, temperatura e tempo de reação. Ainda, podemos considerar o pH, cargas das superfícies minerais e a presença de inibidores como fatores secundários que afetam a atividade das enzimas extracelulares.
Principais fatores ou fatores primários
Umidade do solo
A umidade do solo é um fator chave, pois a atuação das enzimas hidrolíticas requerem a presença de água no meio. Assim, a umidade do solo é considerada o principal fator modulador da comunidade microbiana nos solos, influenciando fortemente a catálise enzimática (Lupatini et al. 2019).
Quantidade e qualidade do substrato
A presença do substrato em quantidade e qualidade no ambiente solo é necessário para que ocorra a atuação da enzima. Em geral, quanto maior quantidade de substrato para uma mesma concentração de enzima, maior será a geração de produtos.
O substrato é nome dado para a fonte de alimento dos microrganismos. Os substratos são representados principalmente pela lignocelulose, ou seja, material oriundo dos tecidos vegetais que é composto por celulose, hemicelulose e lignina. A lignocelulose é rica em carbono e as enzimas extracelulares decompõem esse material, para que assim, os microrganismos utilizem os esqueletos de carbono na sua dieta.
A qualidade do substrato também afeta a atividade enzimática, pois materiais mais recalcitrantes, com grande quantidade de lignina por exemplo, dificultam o ataque das enzimas, enquanto materiais mais ricos em celulose, considerados mais lábeis (menos recalcitrante) são mais facilmente decompostos. Geralmente, o tecido vegetal de leguminosas (soja, feijão-de-porco etc.) apresentam uma menor relação C/N que as gramíneas (trigo, milho etc.), sendo assim, mais lábeis e facilmente decompostos pelas enzimas extracelulares.
Concentração e tempo de reação das enzimas
A concentração de enzima também é um fator chave, pois quanto maior a quantidade de enzimas livre na solução, mais rápida será a clivagem das moléculas orgânicas. O tempo de reação também é importante, pois quanto mais tempo uma enzima puder atuar sobre uma molécula orgânica, mais produtos serão produzidos.
Temperatura
Ainda, as enzimas possuem uma faixa de temperatura ótima onde a atividade é máxima. Temperaturas muito elevadas (acima de 50ºC) podem mudar a conformação ou desnaturar as enzimas, inativando-as; enquanto temperaturas muito baixas diminuem a velocidade de reação, inativando sua atividade quando a temperatura chegar próximo do ponto de congelamento da água. Logo, as práticas de manejo do solo que influenciam a regulação da temperatura nos solos podem afetar indiretamente a atividade enzimática nesse ambiente.
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Fatores secundários:
pH do solo
O pH do solo é reconhecido por influenciar a atividade das enzimas extracelulares. Isso ocorre, pois cada classe de enzima possui uma faixa de pH ideal onde sua atividade é máxima. No interior das células vivas o pH é controlado pelo próprio microrganismo. Contudo, no solo as enzimas são dependentes do pH do meio (Moreira e Siqueira, 2006). Em geral a maioria dos solos encontra-se numa faixa de pH adequada para a atuação da maioria das enzimas extracelulares, onde a manutenção do pH do solo próximo da neutralidade (pH 6 a 7) é recomendada para proporcionar uma atuação mais ampla de diferentes enzimas extracelulares (Burns et al. 2013).
Interação das enzimas com a superfície sólida do solo
As enzimas também podem interagir com a fase sólida do solo. Assim, as enzimas podem ficar adsorvidas nas cargas das superfícies dos argilominerais, logo, ficam imobilizadas e inertes, mesmo estando presente no solo. Posteriormente, se não forem desnaturadas ou degradas por enzimas proteolíticas (enzimas que quebram proteínas) e utilizados seus produtos no metabolismo microbiano, essas enzimas poderão ser desorvidas (se desprender das cargas elétricas dos argilominerais) e são liberadas à solução do solo novamente.
Moléculas inibidoras e enzimas proteolíticas
Ainda, tem as moléculas inibidoras. Essas moléculas podem ser orgânicas ou inorgânicas, e quando em contato com a enzima podem inativa-las momentaneamente ou permanentemente (Moreira e Siqueira, 2006). Como exemplo, há algumas moléculas de pesticidas agrícolas que podem inibir as enzimas quando entram em contato com o sítio ativo das enzimas. Não obstante, as enzimas podem ser degradas por outras enzimas extracelulares, como as proteases, que hidrolisam proteínas (lembrando que todas as enzimas são proteínas).
Referências
Burns R.G., DeForest J.L., Marxsen J., Sinsabaugh R.L, Stromberger M.E., Wallenstein M.D., Weintraub M.N., Zoppini A. Soil enzymes in a changing environment: Current knowledge and future directions. Soil Biology & Biochemistry, v. 58, p. 216-234, 2013.
Lupatini M., Suleiman A., Jacques RJS, Lemos LN, Pyrlo VS, Van Veen JA, Kuramae EE, Roesch LFW. Moisture is more important than temperature for assembly of both potentially active and whole prokaryotic communities in subtropical grassland. Microbial Ecology, v. 77, p. 460-470, 2019.
Moreira F.M.S., Siqueira J.O. Microbiologia e Bioquímica do Solo. 2.ed. Lavras: UFLA, 2006. 729 p.
