Enzimas no solo: grupos e localização

Neste material você vai entender um pouco mais sobre:

• Enzimas intracelular;
• Enzima extracelular;
• Enzimas na solução do solo;
• Enzimas adsorvidas na fração sólida do solo.

As reações bioquímicas no solo

No solo ocorrem diversas reações bioquímicas que permitem a ciclagem e reutilização de nutrientes pelas plantas e demais organismos vivos habitantes desse ambiente. As reações bioquímicas responsáveis pela degradação de compostos orgânicos e a aceleração da ciclagem de nutrientes são realizadas pelas enzimas. A maioria das enzimas presentes no solo são produzidas por microrganismos (Moreira e Siqueira, 2006), mas também podem ser produzidas pelas plantas e exsudadas na rizosfera.

Enzimas: classificação em dois grandes grupos

Em geral, as enzimas podem ser divididas em dois grandes grupos: endoenzimas e exoenzimas. Os dois grupos são produzidos dentro das células, porém apresentam diferenças em relação ao ambiente onde irão atuar.

• As endoenzimas são as enzimas que permanecem no interior das células vivas e sua atividade está limitada a regulação de rotas metabólicas no interior da célula.
• As exoenzimas são enzimas encontradas ligadas externamente a membrana da célula ou são excretas para o ambiente (Balota et al. 2013).

Porém, esses termos (endoenzimas e exoenzimas) sempre geram confusão em relação a nomenclatura. Isso ocorre porque o termo ‘endoenzima’ também é utilizado para definir o grupo de enzimas que atuam no substrato aleatoriamente (quebra o substrato em qualquer região da molécula), enquanto o termo ‘exoenzima’ é utilizado para definir o grupo de enzimas que atacam o substrato da extremidade externa em direção ao centro da molécula alvo.

Assim, é mais preciso e conveniente utilizar os termos “enzima intracelular” para o grupo de enzimas que atuam no interior das células e “enzima extracelular” para o grupo de enzimas que são excretadas da célula e encontram-se livre no ambiente (Figura 1).

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Enzimas: localização na matriz do solo

As enzimas intracelulares são ativas dentro das células microbianas. Essas enzimas atuam geralmente em rotas metabólicas específicas no ambiente celular. Ainda, o tamanho de uma célula limita o tamanho das moléculas orgânicas que podem entrar dentro da célula. Assim, enzimas intracelulares atuam somente sobre pequenos substratos que são facilmente absorvidos pelas células microbianas.

Quando a célula microbiana morre, ocorre a lise celular (rompimento da célula) e essas enzimas então são liberadas para o ambiente solo. Fora do ambiente celular essas enzimas são inativadas e perdem suas funções. Contudo, algumas enzimas desse grupo podem ficar ativas no solo mesmo após a morte das células microbianas.

As enzimas extracelulares atuam principalmente fora do ambiente celular. Esse grupo de enzimas é produzido especificamente para atuar sobre substratos (moléculas orgânicas) grandes aos quais as células microbianas não conseguem absorver para o seu interior. Esses substratos necessitam serem quebrados em unidades menores para depois serem absorvidos. Quem faz essa quebra é justamente as enzimas extracelulares que estão livres na solução do solo.

Assim, a grande vantagem das enzimas extracelulares é que estas podem permanecer viáveis e ativas no solo por um longo período, mesmo na ausência da comunidade microbiana que produziu e excretou essas enzimas para a solução do solo.

As enzimas extracelulares podem estar associadas e diferentes compartimentos da matriz do solo (Figura 2). As que estão atuando na clivagem das moléculas orgânicas são aquelas que encontram-se livres na solução do solo, sem nenhum impedimento para a sua atuação.

Contudo, as enzimas podem estar associadas a matriz sólida do solo (Burns et al 2013).

Algumas enzimas encontram-se momentaneamente ou permanentemente inativas por estarem adsorvidas nas partículas minerais da fração argila ou adsorvidas nas frações húmicas do solo (Balota et al. 2013).

Essas enzimas adsorvidas podem ser novamente liberadas para a solução do solo ou ficarem permanentemente indisponíveis na matriz do solo até sua completa degradação. Ainda, outras enzimas podem constituir a própria estrutura das substâncias húmicas do solo.

Referências

Balota E.L., Nogueira M.A., Mendes I.C., Hungria M., Hungria, M., Fagotti D.S.L., Mello G.M.P., Souza R.C., Melo W.J. Enzimas e seu papel na qualidade do solo. Tópicos em Ciência do Solo, v. 8, p. 189-249, 2013.

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.

Moreira F.M.S., Siqueira J.O. Microbiologia e Bioquímica do Solo. 2.ed. Lavras: UFLA, 2006. 729 p.