O papel da enzima protease na ciclagem do nitrogênio no solo

Neste material você vai entender um pouco mais sobre:

• A importância do nitrogênio para as plantas.
• As formas de nitrogênio no solo.
• A relação entre a enzima protease e a ciclagem do nitrogênio. 

Importância do nitrogênio para as plantas

O nitrogênio (N) é um elemento essencial para o crescimento e o desenvolvimento das plantas. É componente de todas as proteínas e essencial para que as plantas possam fazer o uso de carboidratos (BRADY; WEIL, 2013). Quando as plantas são cultivadas em locais com baixa quantidade de N, essas apresentam clorose (folhas amareladas), principalmente em folhas mais velhas, e aparência atrofiada, com hastes finas e alongadas. 

Formas de nitrogênio no solo

Uma das formas de fornecer N para as plantas é utilizando a fertilização química. No entanto, o N no solo é passível de diversas transformações, as quais podem resultar em perdas por lixiviação (NO3-) e volatilização (N2O). Por isso, para atender às demandas das plantas, seu uso deve ser consciente. 

Por outro lado, boa parte do N encontra-se na forma orgânica, ou seja, não está disponível para absorção pelas raízes das plantas, que absorvem N na forma de íon nitrato (NO3-) e amônio (NH4+) dissolvidos (BRADY; WEIL, 2013). Dessa forma, para o N ser absorvido por plantas, precisa ser mineralizado. 

A relação entre a enzima protease e a ciclagem do nitrogênio

As fontes orgânicas de nitrogênio no solo são as proteínas, a quitina, a parede celular, os ácidos nucleicos e a ureia (VIEIRA, 2017). Os resíduos vegetais são importantes componentes do ecossistema e são constituídos por proteínas (2 a 15%) (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). A mineralização do N ocorre através da hidrólise do N proteico, realizada por enzimas denominadas de proteases. Este processo é denominado proteólise. 
O resultado dessa reação é uma mistura de aminoácidos (ALEF; NANNIPIERI, 1995) que posteriormente são desaminados, resultando em NH4+. Nessa forma, o N é passível de ser absorvido por plantas (BALOTA et al., 2013).  

Figura 4: Degradação de proteína do solo mediada pela enzima protease

A enzima protease é produzida por microrganismos e plantas, sua atividade no solo é influenciada por diversos fatores como a concentração de ácidos húmicos e a disponibilidade de carbono e nitrogênio (RAO; SCELZA; GIANFREDA, 2014). Desse modo, a proteólise é um processo importante para a ciclagem de nitrogênio em ecossistemas. (VRANOVA; REJSEK; FORMANEK, 2013).

REFERÊNCIAS

ALEF, Kassen; NANNIPIERI, Paolo. Enzyme activities. In: ALEF, Kassen; NANNIPIERI, Paolo (org.). Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. 1. ed. [S. l.]: Elsevier, 1995. p. 311-373. Disponível em: https://doi.org/10.1016/B978-012513840-6/50022-7
BALOTA, Elcio Libório et al. Enzimas e seu papel na qualidade do solo. In: ARAÚJO, A. P.; ALVES, B. J. R. (org.). Tópicos em Ciência do solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2013. v. 8, p. 222-271. 
BRADY, Nyle C.; WEIL, Ray R. Elementos da natureza e propriedades do solo. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 
MOREIRA, Fátima M. S.; SIQUEIRA, José Oswaldo. Microbiologia e Bioquímica do Solo. 2. ed. Lavras: Editora UFLA, 2006. 
RAO, Maria A.; SCELZA, Rosalia; GIANFREDA, Liliana. Soil Enzymes. In: GIANFREDA, Liliana; RAO, Maria A. (org.). Enzymes in Agricultural Sciences. USA: OMICS Group eBooks, 2014. p. 10-43. 
VIEIRA, Rosana Faria. Ciclo do Nitrogênio em Sistemas Agrícolas. 21. ed. Brasília: Embrapa, 2017. v. 1, p. 163.
VRANOVA, Valerie; REJSEK, Klement; FORMANEK, Pavel. Proteolytic activity in soil: a review. Applied Soil Ecology, v. 70, p. 23-32, 2013. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2013.04.003