UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZÔNIA CURSO: ENGENHARIA FLORESTAL DISCIPLINA: MICROBIOLOGIA PROF°.: VICENTE ALUNO: JUHN HENIN DA SILVA MUROI MATRÍCULA: 20092040

A IMPORTÂNCIA DA MICROBIOLOGIA NA AGRICULTURA.

BELÉM 2010

INTRODUÇÃO

O solo é constituído por grande número de seres vivos microscópicos. Formas

macroscópicas de vida também existem em abundância, como minhocas terrestres,

nematódeos, acarídeos e insetos e o sistema radicular das plantas. Desta forma, o solo é

um ambiente de seres vivos muito complexo.

Diretamente ou indiretamente, os dejetos e corpos de animais mortos e tecidos de

plantas finalmente penetram no solo. Com o tempo todos eles desaparecem,

transformando-se em substâncias que enriquecem o solo. Os microrganismos são

responsáveis por essas transformações convertendo plantas mortas em matéria animal

em substâncias inorgânicas simples que nutrem as plantas.

Eles são essenciais para vários processos bioquímicos que reciclam importantes

elementos como o enxofre, nitrogênio e o carbono.

O AMBIENTE DO SOLO

O solo é a região da crosta terrestre onde a geologia e a biologia se encontram, a

superfície da terra que fornece um lar para as plantas, animais e vidas microbianas.

Os solos são caracterizados pelos horízons; camadas paralelas de várias espessuras e

estruturas. As sua propriedades são influenciadas por umidade, conteúdo de gases e

conteúdo biológico do horízons.

A matéria orgânica entra no solo a partir de várias fontes. Por exemplo, celulose, lignina

e glicanas como a pectina são provenientes de restos de plantas mortas.

As proteínas vêm de animais mortos, a quitina, do exoesqueleto de insetos, e

polissacarídeos complexos da parede celular de fungos e outros microrganismos. A urina

e as fezes de animais também contribuem com material orgânico. A matéria orgânica do

solo pode ser classificada em três grupos: Insolúvel, Solúvel e Microbiana. Por exemplo,

uma substância amorfa macia acastanhada, denominada Húmus, é classificada como

matéria orgânica simples.

O Húmus é formado durante a decomposição microbiana de resíduos de plantas e

animais, inclui a massa de microrganismos envolvidos na decomposição desses

substratos.

MICRORGANISMOS DO SOLO

A quantidade e os tipos de microrganismos presentes no solo dependem de muitos

fatores ambientais:

1. quantidade e tipo de nutrientes disponíveis;

2. umidade disponível;

3. grau de aeração;

4. temperatura;

5. pH

6. Práticas e eventos que podem introduzir grande numero de microrganismos no solo,

como a aplicação de adubos (estercos) ou dejetos de esgoto e a ocorrência de enchentes,

ou aqueles que podem remover os microrganismos, como as tempestades de poeira.

A presença de raízes e a extensão do sistema radicular no solo também podem afetar o

numero e os tipos de microrganismos presentes.

Bactérias

As bactérias representam a maior parte da população microbiana do solo, tanto em

quantidade quanto em variedade.

A maioria das bactérias do solo é heterotrófica, e os bacilos esporulados são comuns.

Esses organismos são responsáveis pelo odor característico de morfo e de terra de um

campo recentemente arado. Os actinomecetes podem degradar muitas substâncias

complexas e, desta forma, são importantes no melhoramento da fertilidade do solo.

As cianobactérias, bactérias fotossintéticas produtoras de oxigênio, desempenham um

papel-chave na transformação das rochas do solo. As cianobactérias também auxiliam no

fornecimento de nitrogênio para certas plantações.

Fungos

Centenas de diferentes espécies de fungos habitam o solo. Há uma maior quantidade

próxima da superfície do solo, onde prevalecem as condições de aerobiose.

Os fungos são muito ativos na decomposição de constituintes orgânicos complexos de

tecidos de plantas como celulose, lignina e pectina. Alem do mais, o acumulo de micélios

fungicos melhora a estrutura física do solo pelo aumento da estrutura desintegrada.

Algas

A população de algas do solo é geralmente menor do que a população de bactérias ou de

fungos. Por serem fotoautotróficas, as algas estão predominantemente próximas da

superfície do solo. Em algumas situações, entretanto, as algas podem executar

importantes alterações benéficas. Por exemplo, em terras improdutivas e com erosões,

elas podem iniciar o acumulo de matéria orgânica devido as suas atividades

fotossintéticas.

Protozoários e Vírus

Muitos protozoários do solo alimentam-se de bactérias e outros materiais orgânicos.

Algumas bactérias do solo contêm vírus bacterianos (bacteriófagos). Vírus de plantas e

de animais também ocorrem esporadicamente no solo, em tecidos de plantas e animais

mortos e em excretas de animais.

A Rizosfera

É uma região onde o solo e as raízes das plantas entram em contato. O numero de

microrganismos na raiz e à sua volta é muito maior do que no solo livre; Na rizosfera as

bactérias são os microrganismos predominantes. Os produtos do metabolismo microbiano

que são liberados na rizosfera estimulam o crescimento das plantas.

INTERAÇÕES DOS MICRORGANISMOS E DO SOLO

Simbiose é uma condição em que os indivíduos de uma espécie vivem em associação

intima com indivíduos de outra espécie. Em alguns modelos, as interações são benéficas

para uma ou mais espécies envolvidas; Em outros, as interações podem ser inibitórias. Por

exemplo, uma espécie pode inibir outra competindo pelos nutrientes disponíveis ou

formando produtos metabólicos tóxicos. Por outro lado, os produtos metabólicos finais de

uma espécie podem servir como nutrientes para o crescimento de outras espécies.

As diferentes maneiras como os organismos simbióticos interagem tem sido descritos

por denominação especificas: mutualismo, comensalismo, antagonismo, competição,

parasitismo e predação.

Mutualismo

É a forma simbiose na qual cada organismo recebe benefícios da associação.

Os liquens são compostos de microrganismos – eles consistem em uma alga ou uma

cianobactéria crescendo em associação intima com o fungo. Os liquens ocorrem nos

rochedos, nas cascas de arvores e muitos outros substratos que podem ser inadequados

para o crescimento de outros organismos.

Nesta associação, as atividades fotossintéticas da alga ou cianobactérias fornecem

compostos orgânicos necessários ao fungo. Os fungos por sua vez, protegem o parceiro

fotossintético da dessecação.

Os microrganismos também podem formar uma relação mutualísticas com as plantas;

Talvez o exemplo mais comum seja o crescimento de bactérias fixadoras de nitrogênio

nas raízes dos legumes. Outro exemplo de mutualismo é a associação de fungos com

raízes, denominado micorrizas, que ocorrem em muitas plantas.

As ectomicorrizas são caracterizadas por um crescimento fungico sob a forma de

micélios, que formam uma bainha ao redor das raízes que alimentam a planta. O fungo

obtém nutrientes da planta, e as plantas recebem nutrientes (especialmente minerais) e a

água por meio do fungo. Esta associação é particularmente significativas em solos

deficientes em minerais.

O segundo tipo, a endomicorriza, ocorrem em numerosas plantas, como milho, trigo e

legumes, e em arvores como ácer, cítrico, azevinas e cornizo. a hifa do fungo penetra na

célula superficial das raízes alimentadoras e formam estruturas altamente ramificadas

denominadas arbúsculos no tecido radicular. Os arbúsculos são digeridos liberando

nutrientes para plantas.

Comensalismo

É uma associação em que ambos organismos recebem benefícios e o outro não é

afetado. Por exemplo, muitos fungos podem degradar a celulose em glicose, e as bactérias

– muitas das quais não degradam a celulose – podem utilizar esta glicose.

Antagonismo

É a inibição de uma espécie de microrganismo por outra.

Competição

É o fato de o solo ser habitado por diferentes espécies de microrganismos sugere que

existem, provavelmente uma competição ativa entre algumas dessas espécies pelos

nutrientes disponíveis.

Parasitismo

É uma interação em que um organismo vive sobre ou dentro de um outro organismo.

Parasita alimenta-se de células, tecidos ou fluidos do hospedeiro e este é geralmente

prejudicado no processo. Todos os principais grupos de plantas, animais e

microrganismos são suscetíveis ao ataque de parasitas microbianos.

Predação

É uma associação em que um organismo, o predador, alimenta-se e digere outro

organismo, a presa.

O PAPEL DOS MICRORGANISMOS NA RECICLAGEM

O planeta Terra funciona como um sistema fechado, com toda a quantidade de matéria

permanecendo constante. Algumas formas de vida, especialmente plantas e muitos

microrganismos, utilizam compostos inorgânicos simples como nutrientes. A vida na terra

depende da reciclagem de compostos químicos do seu estado elementar para compostos

inorgânicos, então para compostos orgânicos, com retorno para seu estado elementar

AS TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DE NITROGÊNIO E COMPOSTOS

NITROGENADOS

Fixação do nitrogênio

É a conversão do nitrogênio atmosférico (N2) em amônia. De todos os organismos

vivos, somente certas espécies de bactéria podem fixar o nitrogênio.

O Complexo Nitrogenase. A bactéria que fixa o nitrogênio possui o composto

nitrogenase, um complexo de duas enzimas. Algumas bactérias fixadoras de nitrogênio

são anaeróbicas e normalmente vivem em ambientes livres de oxigênio. Entretanto, outras

são aeróbicas e utilizam vários meios para manter o oxigênio distante das nitrogenases no

interior de suas células.

Fixação Não-Simbiotica do Nitrogênio. As bactérias fixadoras de nitrogênio podem

ser classificadas como fixadores de nitrogênio não-simbioticas, e vivem livre e

independentemente no solo, ou fixadoras de nitrogênio simbioticas, que fixam o

nitrogênio somente quando estão associadas a certas plantas. Este processo é de grande

importância nos campos alagados de arroz, no solo improdutivo ou em superfícies

rochosas novas, ou em solos áridos cultivados ou virgens.

Fixação Simbiótica do Nitrogênio. É de particular importância para a agricultura. Em

muitos casos, as plantas obtém grande benefícios das bactérias fixadoras de nitrogênio

que vivem em associação com elas. A associação é de grande importância no cultivo de

arroz, onde o nitrogênio é frequentemente nuriente – limitante.

Proteólise

As plantas utilizam amônia produzida pela fixação não simbiotica e simbiotica de

nitrogênio para produzir seus aminoácidos e, eventualmente, proteínas vegetais.

A proteólise é a tarefa dos microrganismos que secretam proteinases, enzimas que

quebram as proteínas em unidades menores.

Poderosas proteinases são produzidas por muitos fungos e algumas bactérias.

Degradação de Aminoácidos: Amonificação

Os microrganismos realizam a desaminação de aminoácidos por várias reações, mas um

dos produtos finais é sempre amônia.

A produção de amônia é denominada amonificação.

Nitrificação

Após ocorre a amonificação, algumas bactérias podem converter amônia em nitrato por

um processo denominado nitrificação.

As bactérias nitrificantes (bactérias que oxidam amônia ou nitrito) são aeróbicas, gram

negativas e autótrofas. Obtém o carbono do CO2 e retiram a energia necessária para fixar

o dióxido de carbono pela oxidação do NH3 ou NO2.

As bactérias nitrificantes geralmente habitam o solo.

Redução assimilativa do nitrato: Nitrato à Amônia

Após a formação do nitrato por meio da nitrificação, muitas bactérias heterotróficas são

capazes de convertê-lo em amônia pela redução assimilativa de nitrato. Este processo

ocorre tipicamente sobre condições aeróbicas e tem a função de suprir as células com a

amônia da biossíntese de aminoácidos.

Desnitrificação: Nitrato a Nitrogênio gasoso

Algumas bactérias são capazes de reduzir nitrato a nitrogênio gasoso por um processo

denominado desnitrificação.

Do ponto de vista agrícola, a desnitrificação é indesejada; ela resulta na perda de

nitrogênio do solo consequentemente na diminuição de nutrientes para o crescimento das

plantas.

TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO DIÓXIDO DE CARBONO E DE

OUTROS COMPOSTOS CARBONADOS

Fixação do Dióxido de Carbono: é a conversão do dióxido de carbono (CO2) em

composto orgânico.

As plantas verdes são as principais agentes na fixação do dióxido de carbono, nas algas,

cianobacterias, bactérias fototróficas verdes e púrpuras e bactérias quimioautotróficas

podem também fixar o dióxido de carbono. Muitas bactérias heterotróficas também são

capazes de fixar o CO2 até um certo ponto, embora não possam utilizá-lo como sua

principal fonte de carbono.

Degradação da celulose

As plantas utilizam alguns dos carboidratos que são formados pela fixação do CO2 para

sintetizar o composto orgânico com a celulose. Quando as plantas morrem, essas

substâncias complexas são degradadas pelos microrganismos do solo.

A celulose é o material orgânico mais abundante nas plantas, e é prontamente atacada

por muitas espécies de bactérias e fungos do solo. Esses microrganismos inicialmente

utilizam a enzima celulase para quebrar a celulose em moléculas de celubiose.

TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO ENXOFRE E DE COMPOSTOS

SULFURADOS

Como o nitrogênio carbono, o enxofre passa por um ciclo de transformação mediada por

microrganismo.

1. O enxofre, na sua forma elementar, não pode ser utilizado por plantas ou

animais. Entretanto, algumas bactérias podem oxidá-los a sulfato, uma forma

prontamente utilizada por todas as formas de vida.

Este é um processo quimioautotrófico aeróbico no qual é produzido ácido,

reduzindo assim o pH alcalino do solo. Este processo importante no controle de

fungão e apodrecimento da batata.

2. As plantas utilizam enxofre dos sulfatos para a síntese de aminoácidos e contem

enxofre.

3. O sulfato pode ser reduzido a sulfeto de hidrogênio por vários microrganismos

do solo.

4. Algumas espécies de bactérias fototróficas verdes e púrpuras podem oxidar o

sulfeto de hidrogênio que é produzido por redução de sulfato e decomposição de

aminoácidos.

CONCLUSÃO

Os microrganismos são de grande importância para a agricultura pelo fato de eles

estarem presentes e contribuírem para a fertilidade do solo e associação com diversas

plantas.