MICROBIOLOGIA BÁSICA ENZIMAS, DESIDROGENASE, CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA, ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA E QUOCIENTE METABÓLICO

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MICROBIOLOGIA BÁSICA

ENZIMAS, DESIDROGENASE, CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA, ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA E

QUOCIENTE METABÓLICO

MARCELO DE ANDRADE BARBOSA

Doutorando em Agronomia (Ciência do Solo) - UNESP

Jaboticabal – SP 2016

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COMPOSIÇÃO DAS PLANTAS

70 a 90% = H

₂

O

10 a 30% = Matéria Seca

+/- 96% = C, O e H

+/- 45% = C

+/- 45%= O

+/- 6%= H

+/- 4% Minerais

(Fertilizantes, Ciclagem, Fixação biológica...)

+/- 3,5% = N, P, K, Ca, Mg e S

+/- 0,5% = Zn, B, Mn, Fe, Si e Cu

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Mineralização do nitrogênio Aminização

N org. R-NH₂ + CO₂ + outros produtos + E Amonificação R-NH₂ + H₂O NH₃ + R-OH + E NH₃ + H₂O NH₄+ _{+ OH} -Nitrificação 2NH₄+ _{+ 3O} 2 2NO2- + 2H2O + 4H+ + E 2NO₂- _{+ O} 2 2NO3- + E Nitrosomonas Nitrobacter

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Por que os microrganismos atuam

nos processos de ciclagem de

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Polihidroxibutirato (PHB)

ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES

Glicogénio

Protozoários

Nitrato Vacúolo

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Sulfeto de hidrogênio

ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES

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ENZIMAS

As enzimas são proteínas especializadas em catalisar reações biológicas (LEHNINGER et al., 1995).

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ORIGEM DAS ENZIMAS NO AMBIENTE

Figura 1. Percentual de isolados microbianos a partir do solo, planta, e amostras

de água com a atividade de cada um dos cinco enzimas investigadas. Fonte: Alves et al., (2014).

346 isolados Mata atlântica

P. Solo

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ORIGEM E OCORRÊNCIA DAS ENZIMAS NO SOLO

Biônticas ou endoenzimas? Abiônticas ou exoenzimas?

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ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO  Amostragem de solo

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ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO

 Armazenamento Temperatura

Umidade

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DESIDROGENASE

Enzima da membrana envolvida no processo de transporte de elétrons, que é acoplado a síntese ATP.

Importante na oxidação da matéria orgânica

Ocorre apenas em células intactas (vivas)

Correlação + com o consumo de O₂

Não acumula extracelularmente

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MÉTODO DE DETERMINAÇÃO

Para TPF (trifenil formazan)

Taxa de redução do TTC (trifeniltetrazolium chloride)

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PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO Casida et al. (1964)

1- Pesar 3 g de solo seco (< 2 mm) em tubo de ensaio 18 x 180.

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2- Adicionar 0,03 g de carbonato de cálcio em cada tubo, agitar em agitador de tubos.

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3- Pipetar 0,5 mL de cloreto de 2,3,5 tripheniltetrazolio (TTC). 4- Pipetar 1,3 mL de água destilada em cada tubo.

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5- Vedar os tubos com filme plástico (PVC), e agitar vagarosamente entre as mãos.

6- Encubar em banho maria a 37°C por 24 horas.

Fonte: Arquivo pessoal

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7- Inserir 10 mL de metanol e agitar.

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8- Filtrar em papel filtro Whatman 42, transferindo para erlenmeyers de 125 mL.

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9- Fazer leitura em especfotômetro com absorbância de 485 nm.

10- Fazer cálculo, com auxílio de curva padrão.

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Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática da desidrogenase a longo prazo

Eficiência da taxa oxidativa

Figura 2. Atividade enzimática da desidrogenase em solo de área de plantio de milho

cultivado em sistema convencional, com adubação com ureia (PC M) e com esterco bovino (PC E), plantio direto com adubação com ureia em sucessão milho/milho (PD M/M) e leguminosa/milho (PD L/M). Fonte: Barbosa (2015).

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Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática da desidrogenase a longo prazo

Figura 3. Atividade da desidrogenase sob a aplicação a longo prazo de adubo orgânico e mineral, em rotação trigo e milho. Fonte: Chu et al. (2007).

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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA

 Parte viva da MOS, representando de 2 a 5% desta fração

no solo (JENKINSON;

LADD, 1981).

 Composto por diversas espécies de microrganismos

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COMO ANALISAR?

Os métodos mais freqüentemente utilizados para determinação da biomassa microbiana são fumigação-incubação (JENKINSON e POWLSON, 1976), fumigação-extração (VANCE et al., 1987) e irradiação com microondas (ISLAM e WEIL, 1998).

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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO 1- Pesar 10 g de solo em Erlenmeyer de 250 ml.

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2- Capacidade de Campo a 70 ou 100%?

CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO

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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO 3- Irradiados e não irradiados

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4- Solução de Sulfato de Potássio

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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO 5- Agitador Horizontal, 30 minutos.

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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO 6- Filtrar

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7- Pipetar 10 ml do extrato para Erlenmeyer de 125 ml. CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO

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8- Pipetar 2 ml de dicromato de potássio para os Erlenmeyers de 125 ml.

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9- Pipetar 10 ml de ácido sulfúrico, aguardar esfriar e, em seguida acrescentar 50 ml de água deionizada.

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10- Inserir quatro gotas de phenanthroline (ferroin) e títular com sulfato ferroso amoniacal.

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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA Permite:

 Avaliar a atividade biológica do solo, sendo definida como a produção de CO_2.

Quociente Metabólico

 Corresponde à razão entre o carbono da biomassa microbiana (CBM) e atividade respiratória microbiana (ARM).

 Reflete processos importantes relacionados às adições e transformações da matéria orgânica.

 Em situação em que a biomassa experimenta algum fator de estresse (deficiência de nutrientes, acidez, déficit hídrico...).

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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA

1- Pesar 100 g de solo em vidro.

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2- Colocar o solo em 100% da capacidade de campo.

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3- Inserir dois beckers no interior do vidro (1 contendo 20 ml de NaOH e outro com 20 ml de água destilada, vedar a boca do vidro com filme plástico).

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4- Incubar por, quatro, sete ou dez dias?

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5- Adicionar aos Beckers 2 ml de solução de cloreto de bário a 30% e 3 gotas de fenolftaleína a 1%.

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APLICAÇÕES

Figura 4. ARM e CBM em solo sob plantio de milho em manejo convencional,

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APLICAÇÕES

Figura 5. qCO₂ em solo sob plantio de milho em manejo convencional, adubado com esterco bovino.

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APLICAÇÕES

Figura 6. CBM sob a aplicação a longo prazo de adubo orgânico e mineral, em

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

MICROBIOLOGIA BÁSICA ENZIMAS, DESIDROGENASE, CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA, ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA E QUOCIENTE METABÓLICO