Metabolismo de Nitrogênio e Fósforo na Fisiologia Vegetal

1. Por que existem tantos transportadores de Nitrogênio (N)?

Isso está associado ao grande número de transportadores de um mesmo elemento, permitindo que o organismo se adeque às múltiplas condições de concentração de N no meio externo, além de aumentar a eficiência da planta como um todo, já que existe um transportador atuando para cada órgão da planta.

2. Por que a velocidade de absorção de NO₃⁻ aumenta à medida que o pH diminui?

O que caracteriza um pH baixo é a presença de H⁺ na solução. Os íons H⁺ foram bombeados pela bomba de prótons a partir da hidrólise de ATP; esse bombeamento de prótons gera um grande potencial eletroquímico entre o interior e o exterior da célula. Esse gradiente de potencial eletroquímico contribui favoravelmente para a entrada dos prótons novamente na célula, ao passo que o nitrato é absorvido acompanhando o fluxo de prótons, ou seja, um transporte ativo secundário em simporte com H⁺. Por isso, a velocidade aumenta à medida que o pH da solução diminui, pois o NO₃⁻ entra contra seu potencial eletroquímico, necessitando acompanhar os prótons que entram a favor do potencial eletroquímico. Ou seja, se o pH aumenta, a quantidade de H⁺ no meio diminui, reduzindo a entrada de prótons e também a entrada de NO₃⁻.

3. Qual a molécula do Ciclo de Krebs e a reação enzimática envolvida na assimilação?

A molécula oriunda do Ciclo de Krebs que está relacionada à assimilação de NH₄⁺ é o alfa-cetoglutarato. Dessa forma, o NO₃⁻ entra na célula (citosol) e é reduzido a NO₂⁻ pela enzima nitrato redutase; depois, o NO₂⁻ entra no cloroplasto, onde é rapidamente reduzido a NH₄⁺ pela nitrito redutase. Em seguida, o NH₄⁺ entra no ciclo GS-GOGAT: o NH₄⁺ se liga ao glutamato através da GS (glutamina sintetase), formando a glutamina; então, a enzima GOGAT (glutamato sintase) liga a glutamina ao alfa-cetoglutarato (proveniente do Ciclo de Krebs), formando duas moléculas de glutamato, sendo uma para retornar ao ciclo e a outra para demais funções.

4. Qual o elo entre o metabolismo do Nitrogênio (N) e do Carbono (C)?

O elo é a molécula do alfa-cetoglutarato. Se houver uma queda na taxa fotossintética, o metabolismo de N irá parar, porque ele precisa da molécula de alfa-cetoglutarato para ser aminado, gerando o glutamato. Caso contrário, a planta precisará desaminar o glutamato para fornecer esqueletos de Carbono para que o Ciclo de Krebs funcione sob condições de limitação de C.

5. Explique a dicotomia da Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN).

Para que a FBN ocorra, ou seja, seja ativada, é necessário que o ambiente esteja sob baixas pressões de O₂ para que a nitrogenase seja ativada, pois ela só funciona em concentrações bem baixas de oxigênio. Como no solo existem concentrações elevadas de O₂, a planta utiliza mecanismos para proteger e regular essa concentração. Os mecanismos mais importantes são a leg-hemoglobina, que tem alta afinidade pelo O₂, e a barreira física constituída pelos nódulos. Há também a regulação temporal, com a respiração ocorrendo durante o dia e a FBN à noite.

6. Adaptações em solos deficientes de Fósforo (P)

Em solos com deficiência de P, a planta adquire adaptações para diminuir ou amenizar os danos. Nessa situação, o P não é translocado para a parte aérea e passa a ser metabolizado preferencialmente na raiz; com isso, a relação raiz/parte aérea aumenta. Outros mecanismos incluem:

• Modificação da arquitetura radicular;
• Surgimento de raízes proteoides;
• Modificações químicas na rizosfera;
• Associações micorrízicas que transpõem a zona de depleção do P e possuem maior afinidade pelo nutriente.

7. Por que as interações simbióticas são eficientes na FBN?

As interações simbióticas são mais eficientes na FBN do que as interações associativas porque a nitrogenase é extremamente sensível ao O₂. Nas interações simbióticas, ocorre a formação de nódulos, que servem como barreiras físicas à entrada de oxigênio. Dessa forma, a enzima nitrogenase permanece protegida dentro do nódulo contra a inativação pelo O₂.