A ?-glicosidase no ciclo do carbono e na qualidade do solo Publicado em:

Neste material você vai entender um pouco mais sobre:

  • Fotossíntese e decomposição
  • Enzima ?-glicosidase e a degradação de resíduos vegetais
  • Enzima ?-glicosidase e a manutenção de serviços ecossistêmicos
  • Enzima ?-glicosidase na agricultura

Fotossíntese e decomposição

A vida na Terra depende de dois processos relacionados ao ciclo do carbono (C). O primeiro, a fotossíntese, onde o carbono na forma de CO2 é transformado em esqueletos de carbono orgânico. Nesse processo, ocorre a formação de moléculas de glicose, além da liberação de oxigênio (O2) para a atmosfera. Devido a formação de moléculas de carbono orgânico a fotossíntese é o principal processo relacionado a produção de matéria orgânica. A matéria orgânica no solo (MOS) pode ser considerada um dreno de CO2 atmosférico, pois armazena-o temporariamente na forma de moléculas de carbono orgânico.

O segundo processo é a decomposição dos resíduos, onde moléculas de carbono orgânico são oxidadas, liberando novamente CO2 para a atmosfera. Assim, enquanto na fotossíntese o CO2 é transformado em moléculas de glicose, na decomposição ocorre ao contrário, as moléculas de glicose são oxidadas até CO2. Nesse processo, a MOS pode ser considerado uma fonte de CO2 atmosférico.

Fotossíntese à 6CO2 + 6H2O + energia ? C6H12O6 (glicose) + 6O2

Decomposição à C6H12O6 (glicose) + 6 O2 ? 6CO2 + 6H2O

A atuação dos microrganismos

Contudo, para que ocorra o processo de decomposição é necessário a atuação de organismos. Primeiro, as moléculas de glicose produzidas na fotossíntese são utilizadas como pequenos blocos de construção de várias moléculas estruturalmente mais complexas que irão compor os tecidos das plantas. Essas moléculas compõem a lignocelulose, que é composta por polímeros de celulose, hemicelulose e lignina. A celulose chega compor 70% da lignocelulose, ou seja, é um dos componentes mais abundantes da biomassa das plantas.

Após a morte das plantas ocorre a trituração dos resíduos vegetais pela macrofauna do solo e nas frações particuladas ocorre a atuação dos microrganismos sobre a celulose. Contudo, as moléculas de celulose são compostas por uma grande cadeia de moléculas de glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas. Essa molécula é muito grande para as células de fungos e bactérias absorverem. Para que isso ocorra, os microrganismos produzem enzimas extracelulares que quebraram a celulose em unidades cada vez menores, até produzirem novamente unidades básicas de glicose. Essas enzimas que atuam sobre a celulose são chamadas de celulases (LYND et al. 2002).


A enzima ?-glicosidase

?-glicosidase é uma enzima do solo relacionada diretamente com o ciclo do carbono (C). Essa enzima pode ser produzida por diversos grupos de fungos e bactérias, além de protozoários e térmitas (RAO et al., 2017). A ?-glicosidase pode ser considerada a enzima mais importante do grupo das celulases, pois atua na última fase do processo de degradação da celulose através da hidrólise de moléculas de celobiose, resultando assim, na liberação de unidade de glicose para a comunidade microbiana (WRIGHT; WYMAN; GROHMANN, 1988). Essas moléculas representam a principal fonte de energia para o crescimento e atividade dos microrganismos do solo (FIGURA 1).

Figura 1: A enzima ?-glicosidase na degradação de resíduos vegetais e ativação biológica do solo.

Desse modo, essa enzima está envolvida na degradação de resíduos vegetais, ativação do componente biológico do solo e contribui para o processo de formação da matéria orgânica do solo. A atividade dessa enzima no solo é influenciada pela temperatura, pH, conteúdo de água, qualidade e localização da matéria orgânica, elementos minerais e fungicidas (RAO et al., 2008).

A qualidade da biomassa vegetal

Em geral, estudos demostram que a adoção do sistema de plantio direto proporciona maior diversidade de resíduos vegetais e substratos passíveis da ação da ?-glicosidase. Isso ocorre devido ao aumento da quantidade e qualidade dos resíduos vegetais. O fornecimento de uma grande quantidade de biomassa vegetal de alta qualidade favorece a rápida decomposição da biomassa morta e transformação da matéria orgânica do solo. Um reflexo desse processo é o aumento na atividade biológica do solo.

Como a ?-glicosidase é a última enzima do processo de degradação, a avaliação da sua atividade é um parâmetro confiável para inferir sobre a qualidade do solo. Quanto maior a atividade dessa enzima, maior a atividade dos microrganismos na transformação e formação da matéria orgânica. Devido a isso, a ?-glicosidase é comumente utilizada como indicador de qualidade do solo (ADETUNJI et al., 2017).


Referências

ADETUNJI, A. T. et al. The biological activities of ?-glucosidase , phosphatase and urease as soil quality indicators: a review. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, v. 17, n. 3, p. 794–807, 2017.

LYND, L.R.; WEIMER, P.J.; ZYL, W.H.; PRETORIUS, I.S.; Microbial cellulose utilization: fundamentals and biotechnology. Microbiology and Molecular Biology Reviews, v. 66, n 3, 506–577, 2002.

RAO, C. S. et al. Soil Enzymes. In: Encyclopedia of Soil Science. 3rd. ed. [s.l.] Taylor & Francis, 2008. p. 2100–2107.

WRIGHT, J.; WYMAN, C. E.; GROHMANN, K. Simultaneous Saccharification and Fermentation of Lignocellulose?: Process Evaluation. Applied Biochemistry and Biotechnology, v. 17, p. 75–90, 1988.

 

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