Fixação Biológica de Nitrogênio

O nitrogênio é o quarto elemento mais abundante nas plantas, superado apenas pelo carbono,  oxigênio e hidrogênio, sendo constituinte essencial de aminoácidos, proteínas, bases nitrogenadas, ácidos nucléicos, hormônios e clorofilas, entre outras moléculas.

A maior parte do nitrogênio, cerca de 94 %, está imobilizado na crosta terrestre; quase todo o restante está na atmosfera, indisponível para a maior parte dos organismos vivos. Apenas os microrganismos que possuem a enzima nitrogenase são capazes de transformar o nitrogênio atmosférico (N2) em NH3, forma nitrogenada  prontamente assimilável para as plantas e outros organismos. A esse processo, dá-se o nome de fixação biológica de nitrogênio (FBN), cuja reação química é expressa da seguinte forma:

N₂ + 16 ATP + 8 e^- + 8H⁺ ---> 2 NH₃ + H₂ + 16 ADP + 16 Pi,

onde e^- simboliza elétron e Pi simboliza o fosfato inorgânico.

Dentre as bactérias diazotróficas, como são conhecidas as bactérias que fixam o nitrogênio, as bactérias formadoras de nódulos nas raízes das plantas (rizóbios) são constituídas por várias espécies que se associam as plantas da família Leguminosae, como o feijão-caupi, formando estruturas especializadas denominadas nódulos. Na maioria das leguminosas, os nódulos estão localizados nas raízes (Figura 1). Todavia, existem espécies leguminosas que apresentam nódulos localizados no tronco ou haste da planta.

Quando a enzima nitrogenase está ativa, o interior dos nódulos apresenta uma coloração rósea (Figura 2) que indica a presença de moléculas transportadoras de O₂, necessário para a respiração dos bacteróides (bactérias com alterações bioquímicas).

Uma ineficiência no processo de FBN pode resultar em sintoma de deficiência de nitrogênio e, conseqüentemente, em menor desenvolvimento da planta (Figura 3).