Fixação de Nitrogênio por Bactérias

Fixação de Nitrogênio por Bactérias

O conhecimento científico da natureza e de suas leis tem sido um dos pilares do desenvolvimento humano, pois traz alento à incessante insatisfação desta espécie em torno de sua própria condição. Uma vez que, mesmo sob certa limitação, compreende-se uma realidade em um contexto mais amplo, inequivocamente sente-se melhor adaptado nesta.

Há uma grande quantidade de gás nitrogênio (N₂) na atmosfera, mas as plantas são incapazes de utilizá-lo, pois o N₂ é muito estável termodinamicamente e, consequentemente, inerte. Sua estabilidade é devido à sua tripla ligação entre os dois átomos de nitrogênio que compõe a molécula, resultando em uma elevada energia de dissociação. As energias e distâncias de ligação nas espécies diatômicas de nitrogênio são reunidas na Tabela 1.

O solo fértil contém nitrogênio combinado, principalmente na forma de nitratos, nitritos, sais de amônio ou uréia, CO(NH₂)₂. Esses compostos são absorvidos da água do solo pelas raízes das plantas em um processo conhecido como fixação do nitrogênio. Algumas poucas espécies de bactérias e cianobactérias podem “fixar” o nitrogênio atmosférico, ou seja, transformar o N₂ gasoso em compostos de nitrogênio; nitratos ou sais de amônio.
O gênero mais importante dessas bactérias é o Rhizobium. Elas vivem em simbiose nos nódulos das raízes das plantas da família das leguminosas, por exemplo, ervilhas, feijão, trevo e amieiro. Outras bactérias nitrificantes vivem livres no solo, por exemplo as bactérias aeróbicas tais como Azobacter e Beijerinckia, e as bactérias anaeróbicas como Clostridium pastorianum. Essas bactérias necessitam de pequenas quantidades de certos metais de transição como molibdênio, ferro, cobalto e cobre, e também de boro do solo.
A enzima fixadora de nitrogênio “nitrogenase” foi isolada do Clostridium pastorianum em 1960: o mesmo sistema enzimático é responsável pela fixação de nitrogênio nas demais bactérias. A nitrogenase contém dois componentes. Um deles é uma proteína de molibdênio e ferro, de massa molecular 220.000 g, contendo 24-32 átomos de ferro, dois de molibdênio e um grupo sulfeto lábil. O outro é uma ferro-proteína de massa molecular 60.000 g, contendo 4 átomos de ferro e 4 de enxofre. A nitrogenase reduz N₂ a amônia (NH₃).
Como mecanismo de fixação, o qual ainda não está totalmente elucidado, supõe-se que o N₂ forma um complexo com a proteína de ferro e molibdênio (Fe-Mo). A coordenação de apenas um dos átomos de nitrogênio ao metal é favorecida nos complexos de N₂. Nesse caso, a doação do par de elétrons do nitrogênio ao metal formando uma ligação k é mais importante que a retrodoação do metal para o nitrogênio. A nitrogenase também é capaz de reduzir N₂O, RCN e N^3- a NH₃; reduz-se também etino, C₂H₂, a eteno, C₂H₄.