13
Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013 Índice Índice .......................................................................................................................................................... 1 1. INTRODUÇÃO........................................................................................................................................... 2 1.1. OBJECTIVOS...................................................................................................................................... 4 1.1.1. Objectivo geral:.......................................................................................................................... 4 1.1.2. Objectivo específico:.................................................................................................................. 4 2. MATERIAIS E MÉTODOS........................................................................................................................... 4 Determinação da atividade da redutase de nitrato “in vivo”, variando-se o pH.................................4 MATERIAIS............................................................................................................................................... 5 PROCEDIMENTOS........................................................................................................................................ 6 RESULTADOS................................................................................................................................................ 7 DISCUSSÃO.................................................................................................................................................. 9 LIMITÇÕES ................................................................................................................................................ 10 CONCLUSÃO.............................................................................................................................................. 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ................................................................................................................. 12 ANEXOS ..................................................................................................................................................... 13 Grupo I, Subgrupo IV 1

Nitrato redutase

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

Índice

Índice ..........................................................................................................................................................1

1. INTRODUÇÃO...........................................................................................................................................2

1.1. OBJECTIVOS......................................................................................................................................4

1.1.1. Objectivo geral:..........................................................................................................................4

1.1.2. Objectivo específico:..................................................................................................................4

2. MATERIAIS E MÉTODOS...........................................................................................................................4

Determinação da atividade da redutase de nitrato “in vivo”, variando-se o pH.................................4

MATERIAIS...............................................................................................................................................5

PROCEDIMENTOS........................................................................................................................................6

RESULTADOS................................................................................................................................................7

DISCUSSÃO..................................................................................................................................................9

LIMITÇÕES ................................................................................................................................................10

CONCLUSÃO..............................................................................................................................................10

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................................................................12

ANEXOS .....................................................................................................................................................13

Grupo I, Subgrupo IV 1

Page 2: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

1. INTRODUÇÃO

Nitrato reductase é uma enzima que tem a função de reduzir o ião nitrato em nitrito nas

folhas, para ser metabolizado pela planta, ou seja, incorporado a compostos orgânicos formando

aminoácidos, proteínas e outros compostos nitrogenados, o nitrato (NO3-) absorvido pelas raízes

deve ser necessariamente reduzido para amónio (NH4+). Esta redução, na maioria das plantas

ocorre nas folhas e em três etapas: a primeira no citoplasma, onde o NO3- passa para NO2

-, e é

mediada pela enzima Nitrato Redutase (RNO3), a segunda nos cloroplastos, onde o NO2- passa

para NH4+, mediada pela enzima Nitrito Redutase (RNO2), e a terceira do NH4

+ para aminoácidos

e é medido pela enzima glutamina sintetase (GS). No primeiro estágio, o agente redutor é o

NADH, originado na respiração, e no segundo estágio, nos cloroplastos, o agente redutor é a

Ferredoxina, cujos electrões são originados no Fotossistema I (FSI) da fase clara da fotossíntese

(SALISBURY, 1985)

A reductase de NO3- é estimulada pela luz e há indícios de que a actividade da mesma

esteja relacionada com a capacidade de certas plantas em acumular mais proteínas, o que tem

sugerido o melhoramento genético monitorado pela medida da actividade enzimática. Também

tem sido utilizada na avaliação da nutrição nitrogenada em diversas culturas. A actividade da

enzima pode ser estimada pela quantidade de N02- formada pela incubação da reductase com o

seu substrato.

Nas plantas superiores e nas algas verdes o doador de elétrons para a redução de NO3- é

a nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzida (NADH), enquanto que nas algas cianofíceas o

doador é a ferredoxina reduzida (Fd rd). O doador de elétrons fisiológico para a redução do

nitrito a amônia é a ferredoxina reduzina, formada na fase luminosa da fotossíntese. Portanto, a

redução de NO2- a NH3 está diretamente acoplada com as reações luminosas da fotossíntese. A

atividade na nitrato redutase no tecido foliar é induzida pela luz e pelo nitrato e varia em função

do estágio de expansão da folha, sendo máxima quando a folha atinge sua total expansão,

declinando com a maturação ou envelhecimento da folha. Além disso, as variações da atividade

da nitrato redutase durante o ciclo vegetativo têm sido demonstradas em plantas de importância

agrícola como o feijão. A atividade da nitrato redutase pode ser determinada dosando-se o nitrito

formado, através da reação de Griess-Ilosvay (Oliveira, 1999)

Grupo I, Subgrupo IV 2

Page 3: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

A enzima Nitrato Reductase é a principal enzima responsável pela assimilação de

nitrogênio pelas plantas e tem a actividade fortemente afectada pela disponibilidade de água no

solo, por isso é usada como variável na avaliação das plantas em diferentes condições

ambientais.

A enzima Nitrato Reductase é a primeira enzima do metabolismo do nitrogénio na

maioria das plantas. Ela reduz o nitrato (NO3-) para nitrito (NO2

-). O caminho bioquímico do

nitrato para os aminoácidos é regulado por uma variedade de factores internos e externos, como a

concentração de nitrato, a composição de aminoácidos, a luz, o CO2 e as hormonas da planta

(Salisbury e Ross, 1992).

A redução do nitrato ocorre em duas reacções distintas catalisadas por enzimas

diferentes. A primeira reacção é catalisada pela nitrato reductase, uma enzima que transfere dois

electrões de NADH ou em algumas espécies de NADPH (Salisbury e Ross, 1992).

NO3- + NADH + H+ NR NO2

- + NAD+ + H2O

Para o processo de redução de nitrato a enzima precisa de NADH + H+ como um co-factor. Nas

células vivas, o produto (NO2-) está imediatamente reduzido em amónio (NH4

+) pela enzima

Nitrito Reductase (NiR) (Salisbury & Ross, 1992).

A actividade da enzima Nitrato Redutase é afectada por vários factores. Nas folhas e

caules, a luz aumenta a actividade da enzima Nitrato Redutase quando NO3- está disponível. A

luz actuando através da fotossíntese promove a actividade da enzima Nitrato Redutase porque

aumenta o suprimento de carbohidratos e o NADH necessário para a redução de nitrato é

produzido através destes carbohidratos (Salisbury e Ross, 1992).

Tabela 1: Discrição Taxonomica do material em estudo

Categorias Planta 1 (tiririca) Planta 2 (Colonião de tanganica)Reino plantae plantaeDivisão Magnoliophyta MagnoliophytaClasse Liliopsida LiliopsidaOrdem poales poalesFamília Cyperaceae poaceaeGénero Cyperus panicumEspécie Cyperis rotundus Panicum maximum jacq

Grupo I, Subgrupo IV 3

Page 4: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

1.1. OBJECTIVOS

1.1.1. Objectivo geral:

• Medir a actividade da enzima Nitrato Reductase in vivo nas folhas das plantas

1.1.2. Objectivo específico:

• Medir a actividade da enzima Nitrato Reductase in vivo nas folhas de Panicum

maximum Jacq. e Cyperis rotundus (ervas daninhas).

• Determinar a diferenca entre o Nitrato Reductase actual e o Nitrato Reductase Potencial

• Avaliar a atividade da redutase do nitrato na parte aérea do Panicum sp. Cyperis

rotundus em função das variações de concentração do substrato (NO3-), temperatura

com pH=7 do meio de incubação.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Os experimentos de enzimologia foram conduzidos no laboratório de Nutrição e

Metabolismo de Plantas, do Departamento de Biologia da UFLA.

Na determinação da atividade da Redutase de Nitrato “in vivo” foram utilizadas folhas de

Panicum sp.. Realizou-se também a determinação da atividade da invertase do fermento.

Otimização das condições de ensaio para a Redutase do Nitrato “in vivo”

Para a otimização da atividade da Redutase do Nitrato foram testados: pH, concentrações

do substrato, temperatura e tempo de reação.

Determinação da atividade da redutase de nitrato “in vivo”, variando-se o pH

Utilizou-se 500mg de folhas frescas de Panicum sp., após retiradas as nervuras centrais e

recortadas em pequenos segmentos (aproximadamente 2mm).

Os tecidos assim preparados, foram colocados em solução-tampão de fosfato de potássio

0,1M, pH 7,5 com o objetivo de manter a enzima ativa; as amostras foram submetidas à

infiltração à vácuo durante 2 minutos (este procedimento foi repetido duas vezes). A seguir, estes

tecidos foram transferidos para frascos de vidro contendo 5mL do meio de incubação constituído

Grupo I, Subgrupo IV 4

Page 5: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

de tampão fosfato de potássio 0,1M (pH variando de 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10), nitrato de potássio e 1%

de n propanol para facilitar a permeabilidade do nitrato e seguiram para a incubação em banho-

maria, a 30 °C com o objetivo de acelerar a reação, sendo agitados, para que se permitisse a

entrada de NO3 e a saída de NO2

MATERIAIS

• Folhas de plantas herbáceas (Panicum maximum jacq e Cyperis rotundus),verdes frescas

e maduras..

• Balança electrónica

• Banho-maria a 30 º C

• Banho-maria a 100º C

• Espectofotómetro a 540 nm

• Cuvetas

• Medidor de pH

• Tesouras

• 2 Placas de Petri com tampas (duas por espécie)

• Papel absorvente

• 40 Tubos de ensaio secos

• 4 Rolhas de borracha de tubo de ensaio

• Prateleira de tubos de ensaio, para 24 tubos de ensaio em banho-maria

• 3 Chapas de alumínio

• 2 Pipetas de 1ml, 5 ml e 10 ml

• Papel milimétrico

• 1 Balão volumétrico de 50 ml

• Proveta medindo 50 ml

• 5 copos de precipitoção de 5 ml

Grupo I, Subgrupo IV 5

Page 6: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

Soluções

Médio de Incubação básico Médio de incubação A

Reagente 1 Médio de incubação B

Reagente 2 Solução de Nitrato padrão

NB: As soluções foram preparadas pelos tecnicos de laboratório.

PROCEDIMENTOS

Parte I

1. Levou-se as folhas das espécies Cyperis rotundus e Panicum maximum jacq, de ervas e

enxaguou-se na água da torneira.

2. Secou-se e removeu-se as nervuras grandes e cortou-se as folhas em pedaços pequenos de

cerca de 0,5 x 0,5 cm. Manteve-se os pedaços de folha até o seu uso em uma placa de Petri

com papel absorvente humedecido de modo à lhes impedir que secassem.

3. Pôs-se 0,2 g (previamente pesados) de pedaços de folha misturados de espécie 1 em tubos de

ensaio A1 e B1. Fez-se o mesmo para a espécie 2 em tubos de A2 e B2.

4. Embrulhou-se os quatros tubos de ensaio em papel de alumínio de modo a impedir que a luz

entrasse. Adicionou-se aos tubos A1 e A2, 5 ml de Meio de Incubação A e no tubo B1 e B2, 5

ml de Meio de Incubação B. Fechou-se os tubos com rolhas de borracha e colocou-se em

banho-maria à 30ºC.

5. Depois de exactamente 15 minutos, abriu-se os tubos, tirou-se duas amostras de 0,5 ml de

cada tubo de ensaio e fechou-se novamente. Deixou-se no banho-maria.

6. Levou-se as amostras de 0,5ml novamente (em duplicado) de cada tubo de ensaio depois de

exactamente 45 minutos.

7. Depois de levar-se as últimas amostras, pôs-se os tubos, sem rolhas em um banho-maria

fervente durante 2 minutos, removeu-se e levou-se as amostras finais de 0,5 ml (duplicada).

Todas as amostras foram postas em tubos de ensaio limpos e secos. Depois de todas as

Grupo I, Subgrupo IV 6

Page 7: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

amostras terem sido coleccionadas e postas nos tubos de ensaio, procedeu-se da seguinte

maneira.

Parte II

1. Acrescentou-se primeiro a cada uma das amostras de 0,5 ml 1,5 ml de água destilada.

2. Adicionou-se 1,0 ml de reagente 1 (sulfanilamide) e misturou-se bem.

3. Adicionou-se 1,0 ml de reagente 2 (NED) e misturou-se bem novamente.

4. Deixou-se durante 15 minutos a temperatura ambiental.

5. Mediu-se a absorvância a 540 nm em espectofotómetro. Usou-se como branco 0,5 ml de

meio A ou B (dependendo do tratamento da amostra) com 1,5 ml de água destilada e 1ml

de reagente 1 e 1ml de reagente 2.

Linha de calibração

1. Pipetou-se 5,0 ml da solução de nitrito padrão para um balão volumétrico de 50 ml e

encheu-se a marca com água destilada.

2. Pipetou-se para tubos de ensaio limpos e secos da solução padrão diluindo-se as

quantidades seguintes (tudo em duplicado!): 0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e 1,0 ml

3. Acrescentou-se água destilada a estes tubos para compor um volume de exactamente 2,0

ml.

4. Adicionou-se 1,0 ml do reagente 1 (sulfanilamide) e misturou-se bem.

5. Adicionou-se 1,0 ml do reagente 2 (NED) e misturou-se bem novamente.

6. Deixou-se durante 15 minutos a temperatura ambiente e mediu-se a absorvância a 540

nm em espectofotómetro.

7. Construiu-se a linha de calibração em papel milimétrico, marcando-se todos os pontos

(absorvância no Y-eixo e a quantidade de nitrito no X-eixo) e desenhou-se uma linha

direita ajustando os pontos.

RESULTADOS

Grupo I, Subgrupo IV 7

Page 8: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

A tabela 02 que vem asseguir e o grafico 01 em anexos, elucidam de maneira resumida

o teor do nitrato (NaNO3-), apos o tratamento em banho maria fervente a diferentes

temperaturas, verifica-se na temperaura de 30 °c que a maior absorvancia regista-se no tubo A1

que contem no seu interior o tratamento da Folhas da plantas Panicum maximum jacq com um

teor de 0.1,0.5,e 0.57 de absorvancia respectivamente. Apartir deste dado nota-se a folha de

Panicum maximum jacq que contem maior quantidade da enzima nitrato redutase.

Tempo e Temperatura

Absorvância a 540 nm

Tubo A1

Tubo A2

Tubo B1

Tubo B2

15 minutos 30ºC 0.1 0.04 0.12 0.04620 minutos 30ºC 0.5 0.07 0.25 0.13 2 minutos a 100ºC 0.57 0.1 0.28 0.125

Tabela 2. Absorvância à 540 nm

Para o gráfico 02 que vem a seguir representa a absorvência dos primeiros tubos de ensaio e

estão as medias ponderadas.

Grafico 02:absovancia do nitrito padrão

O comportamento da atividade enzimática da redutase do nitrato com o aumento das

concentrações de NO3-, pode ser observado na Figura 2. Diante deste resultado, observou

se que a melhor concentração do substrato foi de na deluição de 0.6ml do nitrato padrão

Grupo I, Subgrupo IV 8

Page 9: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

aproximadamente 0.43*10-4M. Concentrações maiores de substrato não aumentaram a atividade

da enzima.

Grafico de absorvancia em função da concentração do nitrito padrão

DISCUSSÃO

A planta que tem o NRa actual mais alto é o Panicum maximum. A planta que tem o NRa

potencial mais alto é também o Panicum maximum. Assim, a redução de nitrato em nitrito ocorre

nas folhas, nos caules especialmente durante dias ensolarados. O Panicum maximum que

apresenta maior quantidade de nitrato reductase é provavelmente a relva que tenha maior

quantidade de cloroplastos e que tenha sido exposta à luz. De acordo com Salisbury & Ross

(1985), nos tecidos verdes a luz activa os cloroplastos presentes nos dois fotossintéticas

aumentando o transporte de NO3- armazenado no vacúolo para o citosol onde há indução da NRa.

A luz desactiva a produção de proteínas que inibem a acção de NRa A luz promove a actividade

de NRa porque aumenta o fornecimento de carbohidratos e de NADH necessários para a redução

de NO3.

A diferença entre o Nra (nitrato Redutase) actual e o potencial é a acção da enzima

reductase durante a transformação de nitrato em nitrito. Eles são determinados fazendo a leitura

da média da absorvância para cada tratamento no eixo dos y e faz-se corresponder o valor da

concentração do nitrito no eixo dos x.

Grupo I, Subgrupo IV 9

Page 10: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

Depois de ferver a amostra final, embora haja algumas variações, a tendência é de

aumentar a absorvância provavelmente porque com o aumento da temperatura haverá um

aumento de citocromo que aumenta a síntese de várias proteínas, incluindo NRa através dos

ribossomas (Salisbury e Ross,1992).

O comportamento da atividade enzimática da redutase do nitrito, aumenta com o aumento

das concentrações do nitrito, Diante diante o resultado, observou-se que a melhor concentração

do substrato foi com o aumento da concentracao do substrato. no estudo do comportamento da

atividade enzimática da redutase do nitrato em Panicum sp, verificou que com o aumento das

concentrações de NO3-, observou-se que a melhor desempenho da enzima nitrato redutase no

substrato foi em concentrações intermédias pois as concentrações maiores de substrato não

aumentaram a atividade da enzima pois os sítios de ligação a partir dessa concentração

possivelmente estavam saturados (Aragão, 2010).

LIMITÇÕES

Uma das maiores limitações que o grupo teve foi no momento da preparação da linha de

calibração pois decoreu um problema na preparação da mesma, não se verificava as cores que

distinguem as diferencas de concentrações dos meios de incubação e para tal tivemos o auxilio

dos tecnicos de laboratório. Devido a este incidente o tempo para terminar a experiência ficou

muito escasso e tivemos de encurtar o tempo de um dos procedimentos, neste caso foi o de

banho maria de 45 min que so foi feito em 20 min.

CONCLUSÃO

O Nitrato Reductase entrou nas células de folha pelas margens cortadas por um processo

de difusão simples. Para facilitar este processo de difusão, foi adicionado n-propanol que tornou

as membranas mais permeáveis para o substrato e o produto (nitrito).

Grupo I, Subgrupo IV 10

Page 11: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

Pensa-se que o nitrato foi reduzido nas células pela enzima NRa, usando o NADH

disponível nas células quanto mais alto a NRa in vivo, mais nitrato está disponível para as relvas

nas condições naturais. Então, este teste deu uma indicação boa do nitrato disponível na terra,

mas também da capacidade das relvas para absorver nitrato e usá-lo como fonte de nitrogénio.

Plantas com um NRa alto normalmente são plantas Nitrófilas, para qual a maioria das

nossas plantas de colheita pertence. A diferença entre o Nra (Nitrato Reductase) actual e o

potencial é a acção da enzima reductase durante a transformação de nitrato em nitrito.

As condições que favoreceram a atividade da redutase do nitrato em folhas de Panicum

sp e Cyperis rotundus (ervas daninhas), Com um pH=7, foram as concentração elevadas de

NO3-,e temperaturas de 30ºC para cima proporcionaram melhor desempenho da atividade da

enzima nitrato redutase.

Grupo I, Subgrupo IV 11

Page 12: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

SALISBURY e ROSS; (1985), Plant Physiology; third edition, Wadsworth Publishing Company, California, USA.

SALISBURY e ROSS (1992), Plant Physiology; fourth edition, Wadsworth Publishing Company, California, USA.

DELÚ FILHO, N. Efeito do NaNO3 sobre o crescimento e atividade das enzimas de assimilação do nitrogênio em plantas jovens de seringueira (Hevea brasiliensi s ). UFLA, Tese, 87p. , 1994.

DELÚ FILHO, N. Efeito do N-NO3 sobre o crescimento e atividade das enzimas de assimilação do nitrogênio em plantas jovens de seringueira (Hevea brasiliensis). UFLA, Tese, 87p. , 1994.

LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L. e COX, M. M. Principles of Biochemistry. 2ed. Worth Publishers. 1013p.

OLIVEIRA, D. P.. Variação sazonal da produção de borracha e da atividade da invertase nos clones RRIM-600 eGT-1 de seringueira (Hevea brasiliensis)UFLA, Dissertação,71p, 1999.

STRYER, L.. Bioquímica. 4º ed. Guanabara-Koogan. 1000 p.. http://www.ciagri.usp.br/~luagallo/Enzimas2.htm

Grupo I, Subgrupo IV 12

Page 13: Nitrato redutase

Nitrato redutase in vivo nas folhas das plantas 2013

ANEXOS

Grafico 1: absorvancia a (540 nm) dos tratamentos em diferentes meios de incubação

Tabela 3: Linha de calibração

Volume de Nitrito de Sodio (ml) 0.0 0,2 0,4 0,6 0,8 1volume de Nitrito de Sodio no final 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0

Concentração de Nitrito de Sodio no final (1x 10-4 M)

0.0 0,11 0,25 0,43 0,67 1.0

Absorvância (NO2) Média

0.04 0.39 0.61 0.8 1.0 1.2

Tabela 4: absorvancia de linha de calibracao

Observação em tubos de ensaio com as concentracoes Concentração do nitrito padrão 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1Absorção 0.04 0.39 0.61 1.2 0.1 0.046

Grupo I, Subgrupo IV 13