Enzimas microbianas no solo: Introdução Publicado em:

Neste material você vai entender um pouco mais sobre:

  • O que é uma enzima;
  • Função da enzima;
  • Principais enzimas extracelulares no solo;
  • Papel das enzimas no solo.

O que é uma enzima?

Uma enzima é uma proteína altamente especializada na catálise de reações bioquímicas em sistemas biológicos. As enzimas apresentam alto grau de especificidade por seus substratos e aceleram reações químicas (Nelson e Cox, 2005). As enzimas também são chamadas de biocatalizadores ou catalizadores celulares (em referência as células vivas). As reações químicas que as enzimas catalisam dificilmente ocorreriam naturalmente sem a presença desses biocatalizadores.

Essa é grande importância das enzimas: possibilitar que reações pouco espontâneas e lentas ocorram rapidamente.

Em síntese, as enzimas aceleram as reações bioquímicas sem serem deterioradas no processo. Assim, após uma enzima catalisar uma reação química ela estará livre para realizar novamente o mesmo processo.

 

Como uma enzima funciona?


As enzimas são altamente específicas. Isso significa que uma enzima atua sobre um substrato específico para uma reação específica. Assim, uma enzima livre em meio aquoso liga-se a uma molécula específica, denominado de substrato. Esse meio aquoso pode ser o citosol celular ou a água no solo. O local onde o substrato é acoplado denomina-se sítio ativo, também conhecido como sítio de ligação. Essa associação (enzima + substrato) forma um complexo transitório, onde a associação será sempre temporária, ou seja, após a reação a enzima recupera sua forma original e estará livre para catalisar outra reação. Como resultado do processo de catalise enzimática são gerados os produtos no final da reação (Figura 1). É importante destacar que as enzimas apresentam uma grande vantagem para as reações bioquímicas, pois uma mesma enzima realiza a mesma reação várias vezes consecutivamente. Logo, uma pequena quantidade de enzimas pode realizar a transformação de uma grande quantidade de substrato.  

Figura 1 - Modelo de funcionamento de uma enzima.

Enzimas no solo

As enzimas microbianas no solo desempenham papel chave na decomposição do material orgânico e na ciclagem de nutrientes. As principais enzimas microbianas relacionadas a decomposição de compostos orgânicos no solo são as enzimas hidrolíticas extracelulares (Ramos et al. 2018). São denominadas de hidrolíticas porque realizam a hidrólise enzimática, ou seja, na presença de água (hidro) essas enzimas realizam a quebra (lise ou clivagem) de uma molécula maior em unidades menores. São também denominadas de extracelulares pois atuam fora do citoplasma da célula, ou seja, são expelidas para o lado externo da parede celular, encontrando-se assim, livre em meio aquoso no solo. Estando livres na solução do solo, as enzimas necessitam da presença do substrato correspondente para atuarem, que podem ser uma molécula orgânica oriunda do tecido vegetal ou animal, ou ainda uma molécula orgânica sintética, como os pesticidas agrícolas.

Entre as enzimas hidrolíticas extracelulares mais importantes no ambiente solo destacam-se as enzimas dos grupos celulases, proteases, amilíases e lipases (De Oliveira et al. 2017, Ramos et al. 2018). Essas enzimas estão envolvidas diretamente na clivagem de diversas moléculas orgânicas no solo (Moreira e Siqueira, 2006). As enzimas do grupo celulases, por exemplo, realizam a quebra de polímeros complexos que fazem parte da estrutura das plantas, como a celulose, hemicelulose e lignina, que são decompostos pela ação dessas enzimas quando a planta morre. As proteases atuam diretamente na hidrólise de proteínas de origem vegetal e animal que são depositados sobre o solo, liberando aminoácidos e peptídeos ao meio. As amilases atuam sobre moléculas de amido, disponibilizando para o ambiente solo unidades de açúcares facilmente assimiláveis pelos microrganismos. Já as lipases atuam sobre as moléculas lipídicas de origem animal e vegetal, transformando essas moléculas de gordura em unidades menores de ácidos graxos e glicerol.

 

Resultado da atividade hidrolítica no solo

O resultado da quebra desses polímeros pela atividade hidrolíticas das enzimas é a decomposição do material orgânico do solo. Esse efeito é desejável, pois sem a ação das enzimas o material orgânico no solo não seria decomposto, impossibilitando a reciclagem de nutrientes. Assim, através da ação das enzimas extracelulares as moléculas orgânicas se transformam em unidades poliméricas cada vez menores e são disponibilizados para o ambiente solo na forma de aminoácidos, peptídeos, carboidratos de cadeia curta (açúcares facilmente assimiláveis), vitaminas, ácidos graxos, entre outras moléculas. Estas moléculas então são capturadas pelas células microbianas e são utilizadas no seu metabolismo, aumento a densidade populacional no solo. Assim, a comunidade microbiana poderá exercer diversos outros papeis importantes no ambiente solo, como por exemplo, a supressão de patógenos, fixação de nitrogênio atmosférico, produção de moléculas promotoras de crescimento vegetal etc. Ainda, através desse processo de decomposição, os microrganismos podem disponibilizar nutrientes ao solo via mineralização, como o fósforo (P), nitrogênio (N), enxofre (S), potássio (K), cálcio (Ca), entre outros nutrientes na forma iônica, aos quais podem ser absorvidos diretamente pelas raízes das plantas. 


Referências

Alexander M. Introduction to soil microbiology. Second Edition. New York, John Wiley, 1977. 472 p.

De Oliveira C.T., Pereira J.Q., Brandelli A., Daroit DJ. Prospecting soil bacteria from subtropical Brazil for hydrolases production. Biologia, v. 72, p.130-139, 2017.

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

Nelson D.L., Cox M.M. Lehninger: Principles of biocheministry. New York, 4 ed. 2005. p. 1119.

Ramos R.F, Sobucki L., Rohrig B., Ludwig J., Daroit D.J.  Diversidade funcional de bactérias isoladas de solos rizosférico e não rizosférico em cultura de milho. Revista de Ciências Agroveterinárias, v.17, n. 3., p. 417-427, 2018.

 

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