A FBN é um processo biológico mediado por procariotos (bactérias) que possuem um complexo enzimático denominado nitrogenase. Nele, ocorre a transforma- ção do nitrogênio do ar (N2) – forma quimicamente estável do nitrogênio (N) – em estruturas assimiláveis por outros organismos, especialmente os vegetais.
O ciclo do nitrogênio garante a ciclagem desse elemento no ambiente, disponibilizando-o para os seres vivos e liberando-o novamente para o meio. Assim, o nitrogênio pode ser, posteriormente, reutilizado por outros organismos.
O fato do teor de ureídeos no xilema de plantas não-noduladas ser reduzido a traços levou ao conceito de que os ureídeos são produtos quase exclusivos da fixação simbiótica de N atmosférico destas espécies. ... No caso da soja, o teor de aminoácidos no xilema para plantas noduladas e não-noduladas é praticamente o mesmo.
Os organismos fixadores de nitrogênio pertencem a três grupos: bactérias, cianobactérias e actinomicetos. As bactérias podem ser de vida livre ou estabelecer relações mutualísticas com plantas, formando os nódulos.
A fixação biológica é uma alternativa suplementar à adubação nitrogenada, pois pode incrementar a produtividade da cultura, através da fixação biológica de nitrogênio por Azospirillum brasilense e da produção de hormônios produzidos por essa bactéria.
A função de transformar o nitrogênio existente no ar atmosférico em formas assimiláveis para plantas e animais - Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) - é realizada por bactérias fixadoras de nitrogênio e algumas algas azuis (cianobactérias), sendo a enzima universal conhecida como nitrogenase.
A nitrogenase, além de catalisar a redução de N2 a amônia, reduz prótons a hidrogênio e também pequenas moléculas insaturadas como acetileno, azida e cianeto (Kim & Rees, 1994).
A parte globina é sintetizada pela planta hospedeira (essencialmente as leguminosas) e o hemo é produzido pela bactéria. Essa proteína permite proteger um complexo enzimático (nitrogenase/hidrogenase) dos efeitos do dioxigênio que o desativa.
A enzima nitrogenase é formada por duas unidades protéicas, a Ferro-proteína (Fe-proteína) e a Molibdênio-Ferro-proteína (MoFe-proteína), ambas capazes de transportar elétrons. Durante a reação de redução do N2 , a nitrogenase é auxiliada por uma terceira molécula transportadora de elétrons, a ferridoxina.
Assimilação: na forma de amônia, de íon amônio e de nitrato, o nitrogênio é absorvido pelas raízes das plantas, compondo moléculas de proteínas e ácidos nucleicos.
A redutase do nitrito (RNi) reduz o nitrito a amônia, onde o Fd representa a ferredoxina que pode estar reduzida ou oxidada. A Fd reduzida deriva do transporte de elétrons da fotossíntese nos cloroplastos, e do NADPH gerado pela via da oxidação da pentose fosfato nos tecidos não clorofilados.
A assimilação de nitrogênio (Figura 1) é um processo altamente exigente em termos de energia, requerendo a transferência de 2 elétrons por NO3- convertido em NO2-, 6 elétrons por NO2- convertido em NH4+ e 2 elétrons e 1 ATP por molécula de NH4+ convertida em glutamato (BLOOM et al., 1992).
Essa incorporação dos nutrientes minerais em substâncias orgânicas como os pigmentos, os co-fatores enzimáticos, os lipídios, os ácidos nucléicos e os aminoácidos, é denominada assimilação de nutrientes.