Ciclo do nitrogênio
por Eneli Gomes
O ciclo do nitrogênio é um conteúdo essencial em ecologia e aparece com frequência no ENEM e em vestibulares. Dominar esse tema ajuda a entender como esse elemento circula pelos seres vivos e pelo ambiente.
Vem comigo para garantir um bom desempenho nas provas.
A gente sempre diz isso dos ciclos biogeoquímicos, mas confie em mim, o ciclo do nitrogênio também é um dos processos biogeoquímicos mais essenciais para a manutenção da vida na Terra. Ele garante que esse elemento circule entre a atmosfera, os seres vivos e os diferentes compartimentos do ambiente.
O nitrogênio é um elemento indispensável na formação de proteínas, ácidos nucleicos (DNA e RNA) e outras moléculas vitais e, apesar de ser abundante no ar, o nitrogênio atmosférico não pode ser utilizado diretamente pela maioria dos seres vivos. Por isso, a natureza realiza um conjunto complexo de transformações químicas realizadas principalmente por micro-organismos.
Compreender esse ciclo é fundamental para compreender o funcionamento dos ecossistemas, a produção de alimentos, os impactos ambientais gerados pela atividade humana e questões amplamente abordadas em vestibulares e no ENEM.
1. O QUE É O NITROGÊNIO E POR QUE ELE É IMPORTANTE?
O nitrogênio (N) é um elemento químico essencial que compõe aproximadamente 78% da atmosfera terrestre, principalmente na forma de nitrogênio gasoso (N₂). Mesmo com essa abundância, a maioria dos seres vivos é incapaz de utilizar essa molécula diretamente, pois o N₂ apresenta uma ligação tripla extremamente estável e difícil de ser quebrada.
GIF ilustrando como seriam as ligações entre três pares de elétrons, uma ligação covalente, entre dois átomos de nitrogênio, gerando sua forma gasosa N₂.
Isso torna imprescindível a existência de mecanismos naturais que convertam o nitrogênio atmosférico em formas químicas disponíveis para plantas, bactérias e, indiretamente, para todos os demais organismos.
A importância biológica do nitrogênio torna-se evidente quando observamos as diversas funções que esse elemento desempenha nos organismos vivos. Em primeiro lugar, o nitrogênio participa diretamente da composição dos aminoácidos, que, por sua vez, formam as proteínas responsáveis por praticamente todas as funções estruturais e metabólicas dos seres vivos.
Além disso, ele integra a estrutura dos ácidos nucleicos, como DNA e RNA, sendo indispensável tanto para a hereditariedade quanto para os processos de síntese proteica. O nitrogênio também compõe moléculas energéticas fundamentais, como o ATP, essenciais para o metabolismo celular.
GIF ilustrando como seria a molécula do ácido 6-aminopenicilânico (6-APA), um composto utilizado como base para a síntese de muitos antibióticos de penicilina, como amoxicilina e ampicilina. Nessa molécula, os átomos de N são representados pela cor azul.(GIF por Wikimedia Commons)
Por fim, sua presença é decisiva para o crescimento vegetal, influenciando a produtividade agrícola e contribuindo para a manutenção da biodiversidade nos ecossistemas. Sem o ciclo do nitrogênio, a maior parte da vida como conhecemos, incluindo plantas, animais e seres humanos, simplesmente não poderia existir.
2. ETAPAS PRINCIPAIS DO CICLO DO NITROGÊNIO:
O ciclo do nitrogênio envolve um conjunto de processos interdependentes que transformam o nitrogênio entre suas diversas formas químicas. São eles: fixação, amonificação, nitrificação, desnitrificação e assimilação. Cada etapa possui características próprias e desempenha funções cruciais para a continuidade da vida.
Representação dos processos de fixação (biológica e física), amonificação, nitrificação (nitrosação e nitratação), desnitrificação e assimilação. O esquema detalha a transformação do nitrogênio atmosférico (N2) em formas assimiláveis pelas plantas (NH4 + e NO3–) e o papel essencial das bactérias e decompositores na manutenção do equilíbrio nutricional do solo.Fonte: Imagem gerada por Inteligência Artificial (Gemini, 2026).
2.1 FIXAÇÃO BIOLÓGICA E ABIÓTICA DO NITROGÊNIO
A fixação do nitrogênio é a etapa que converte o N₂ atmosférico em compostos nitrogenados utilizáveis pelos seres vivos, principalmente amônia (NH₃) ou íons amônio (NH₄⁺).
- FIXAÇÃO BIOLÓGICA:
A maior parte da fixação ocorre graças à ação de bactérias e arqueas especializadas, chamadas bactérias fixadoras de nitrogênio, que possuem a enzima nitrogenase, capaz de romper a ligação tripla do N₂.
Essas bactérias podem viver de forma livre no solo (do gênero Azotobacter e Clostridium) ou em associação mutualística com plantas leguminosas, como feijão, soja, lentilha e amendoim. Nesse caso, bactérias do gênero Rhizobium formam nódulos nas raízes e fornecem compostos nitrogenados à planta.
Esse processo é extremamente relevante para a agricultura, especialmente no Brasil, que se destaca na produção de soja e utiliza o processo de fixação biológica para reduzir o uso de fertilizantes químicos.
Fotografia da raíz de uma leguminosa em simbiose com bactérias do gênero Rhizobium. Estas bactérias gram-negativas vivem no solo e fixam nitrogênio, sendo assim essenciais no ciclo do nitrogênio.(Imagem de Alejandro Alfredo Aguirre)
- FIXAÇÃO ABIÓTICA:
Além das bactérias, fenômenos físicos também podem fixar nitrogênio, como as descargas elétricas de raios, que rompem a ligação do N₂ e formam nitratos e processos industriais, tal como o método Haber-Bosch, que produz amônia em larga escala para fertilizantes.
Esquema demonstrando como é feita a produção de amônia para fertilizantes através do método de Haber-Bosch. (Imagem adaptado de Sven em Wikimedia Commons)
2.2 AMONIFICAÇÃO OU DECOMPOSIÇÃO NITROGENADA
Quando seres vivos excretam compostos nitrogenados, como a uréia (CO(NH₂)₂), ou morrem, sua matéria orgânica é decomposta por bactérias e fungos. Esses micro-organismos convertem o nitrogênio orgânico em amônia (NH₃) ou íon amônio (NH₄⁺).
Esse processo mantém o nitrogênio circulando no ambiente e é fundamental para reintegrar à natureza o nitrogênio que estava fixado em proteínas, DNA e outras moléculas presentes nos organismos. Em florestas tropicais, como a Amazônia, a elevada temperatura e umidade aceleram a decomposição, tornando a amonificação extremamente eficiente.
GIF mostrando parte do processo de decomposição de um lagarto da família Varanidae,
a mesma família dos dragões de komodo. (GIF por Earth Unplugged)
2.3 NITRIFICAÇÃO
A nitrificação é um processo em duas etapas realizado por bactérias quimioautotróficas. Estas etapas são:
- NITROSAÇÃO:
Quando bactérias do gênero Nitrosomonas oxidam amônia (NH₃) ou amônio (NH₄⁺) e formam nitrito (NO₂⁻).
- NITRATAÇÃO:
Quando bactérias do gênero Nitrobacter oxidam nitrito para formar nitrato (NO₃⁻), uma forma facilmente absorvida pelas plantas. Esse processo é essencial para garantir que os nutrientes estejam disponíveis de forma eficiente para vegetais, influenciando diretamente a produtividade dos ecossistemas e da agricultura.
GIF demonstrando, em uma perspectiva anatômica, o processo de absorção realizada pelas raízes de uma planta. A projeção que recebe primeiramente as moléculas (íons, água e nutrientes, por exemplo) seria um pêlo radicular da planta. (GIF por Make a GIF)
2.4 ASSIMILAÇÃO DO NITROGÊNIO PELAS PLANTAS E ANIMAIS
A assimilação ocorre quando as plantas absorvem nitratos (NO₃⁻) ou amônio (NH₄⁺) do solo e incorporam esses compostos na formação de biomoléculas, como aminoácidos e proteínas.
Já os animais obtêm o nitrogênio exclusivamente pela alimentação, consumindo plantas ou outros animais. Assim, a assimilação garante que o nitrogênio flua pela cadeia alimentar.
2.5 DESNITRIFICAÇÃO
A desnitrificação é simplesmente o processo inverso da nitrificação. As bactérias anaeróbicas convertem nitratos (NO₃⁻) de volta a N₂ ou óxidos de nitrogênio (NOx), devolvendo o nitrogênio à atmosfera.
Esse processo é comum em solos alagados, brejos e manguezais, e funciona como mecanismo de equilíbrio, impedindo o excesso de nitratos no ambiente.
3. A IMPORTÂNCIA DO CICLO DO NITROGÊNIO
O ciclo do nitrogênio sustenta a produtividade de todos os ecossistemas terrestres e aquáticos. A sua importância inclui:
- Manter a fertilidade dos solos, garantindo o crescimento de plantas que sustentam cadeias alimentares inteiras.
- Regular o funcionamento de ecossistemas, evitando desequilíbrios causados pela falta ou excesso de nutrientes.
- Sustentar a produção de alimentos, já que culturas agrícolas dependem diretamente do nitrogênio.
- Controlar emissões de substâncias atmosféricas, pois etapas como desnitrificação influenciam gases do efeito estufa.
Sem esse ciclo, não haveria moléculas orgânicas essenciais, e a maior parte da vida deixaria de existir.
4. IMPACTOS DAS AÇÕES HUMANAS NO CICLO DO NITROGÊNIO
As atividades humanas causam profundas alterações no ciclo natural do nitrogênio, muitas vezes com consequências ambientais graves, tanto em escala local quanto global.
4.1 USO EXCESSIVO DE FERTILIZANTES
A aplicação de fertilizantes industriais ricos em nitrogênio na agricultura revolucionou a produção de alimentos, mas também trouxe alguns impactos negativos. Dentre os quais temos:
- A lixiviação de nitratos, que contaminam lençóis freáticos e podem causar um distúrbio sanguíneo (metemoglobinemia) popularmente chamado de “síndrome do bebê azul” em regiões rurais.
- A eutrofização de rios, lagos e represas provocam a proliferação de algas e morte de peixes. No Brasil, isso é observado em represas como Billings (SP) e Pampulha (MG).
- A emissão de óxido nitroso (N₂O), um potente gás do efeito estufa.
Fotografia da proliferação de algas na Lagoa da Conceição em Florianópolis. Estudos recentes sobre a causa apontam a poluição causada por esgoto e sedimentos, combinada com ativação de cistos de algas adormecidas devido à ressuspensão de sedimentos. (Imagem de Germano Rorato)
4.2 QUEIMADAS E DESMATAMENTO
As queimadas liberam grandes quantidades de óxidos de nitrogênio (NOx), que contribuem para a poluição atmosférica, formação da chuva ácida e a perda de nutrientes do solo (prejudicando nossos ecossistemas como o Cerrado e a Amazônia). O desmatamento também reduz populações de microrganismos responsáveis por etapas essenciais do ciclo.
Fotografia de árvores mortas nas florestas das montanhas Jezera, na República Tcheca.
(Imagem de USGS: Science for a changing world)
4.3 CRIAÇÃO INTENSIVA DE ANIMAIS
A pecuária em grande escala libera grande quantidade de ureia e amônia para o solo e água, podendo contaminar rios e lençóis freáticos, gerar maus odores e problemas respiratórios em comunidades próximas, além de contribuir para a emissão de N₂O.
4.4 POLUIÇÃO INDUSTRIAL
Indústrias químicas, siderúrgicas e de combustíveis fósseis liberam NOx que podem agravar problemas como chuva ácida, formação de ozônio troposférico (nocivo à saúde) e degradação da vegetação.
5. O QUE SERIA DA VIDA NA TERRA SEM O CICLO DO NITROGÊNIO?
Sem o ciclo do nitrogênio as plantas não teriam acesso aos nutrientes essenciais para a fotossíntese e formação de tecidos. Além disso, a produção primária colapsaria, levando ao desequilíbrio de todas as cadeias alimentares. Bactérias e fungos decompositores não conseguiriam reciclar o nitrogênio, acumulando matéria orgânica morta e os ecossistemas perderiam sua capacidade de renovação.
Não somente isso, como também o fato de que a agricultura seria inviável, resultando em escassez alimentar global. Ou seja, o ciclo do nitrogênio é um dos pilares da vida. Sem ele, o planeta se tornaria estéril e incapaz de sustentar seres vivos complexos.
6. EXEMPLOS BRASILEIROS E MUNDIAIS
No Brasil, diferentes regiões ilustram como o ciclo do nitrogênio pode ser profundamente influenciado pelas condições ambientais e pelas ações humanas. Na Amazônia, por exemplo, populações de bactérias fixadoras de nitrogênio associadas às raízes de diversas plantas desempenham um papel essencial para manter a elevada produtividade natural da floresta, mesmo em solos que, de modo geral, são pobres em nutrientes.
Fotografia das raízes de uma samaúma, árvore gigante encontrada na Floresta Amazônica, também chamada de “árvore mãe”. Além do tamanho, também chama atenção por suas grandes raízes tabulares. (Imagem de Zaria Gorvett)
Em contraste, o Cerrado enfrenta constante perda de nitrogênio em razão das queimadas frequentes, que liberam óxidos de nitrogênio para a atmosfera e comprometem a fertilidade do solo. Já na agricultura da soja, o país se destaca como líder mundial graças ao uso eficiente da fixação biológica do nitrogênio realizada por bactérias do gênero Rhizobium, o que reduz significativamente a dependência de fertilizantes nitrogenados industriais.
Fotografia de uma região do Cerrado. Um estudo da Embrapa demonstra que cerca de 60% das pastagens do Cerrado têm algum estágio de degradação, por falta de um plano de manejo.(Imagem de Latinstock)
No cenário global, também é possível observar situações que exemplificam desafios e particularidades do ciclo do nitrogênio. No Mar Morto, por exemplo, localizado no Oriente Médio, a elevada salinidade das águas inibe a atividade de micro-organismos responsáveis pelas transformações do nitrogênio, prejudicando a dinâmica natural do ciclo.
Já em regiões altamente povoadas e industrializadas, como as hidrovias da China e da Índia, sofrem com eutrofização intensa decorrente do excesso de nitrogênio proveniente de fontes agrícolas e industriais.
Na Europa Ocidental, as políticas ambientais adotadas desde as últimas décadas têm buscado reduzir a emissão de óxidos de nitrogênio, em resposta aos graves episódios de chuva ácida registrados no passado, demonstrando como decisões governamentais podem influenciar diretamente o equilíbrio desse ciclo biogeoquímico.
Agora, para finalizar sua revisão, veja a videoaula da professora Cláudia Aguiar: https://youtu.be/OyNXJntJndI
EXERCÍCIOS:
1) (UnirG TO/2024) A fixação biológica de nitrogênio (FBN) é o processo por meio do qual o nitrogênio (N2) presente na atmosfera é convertido em formas que podem ser utilizadas pelas plantas. A reação é catalisada pela enzima nitrogenase, que é encontrada em bactérias fixadoras.
Em termos de agricultura, a simbiose entre as bactérias fixadoras de nitrogênio (denominadas rizóbios) e leguminosas ocorre em plantas, como o:
Fonte: https://www.embrapa.br/tema-fixacao-biologica-de-nitrogenio, Adaptado.
- Feijão.
- Milho.
- Trigo.
- Arroz.
2) (FGV/2024) Entre os diversos setores para os quais o nitrogênio é importante, está a agricultura, que é também o que mais interfere no ciclo do elemento na Terra em função do amplo uso de fertilizantes. Como uma verdadeira commodity, o nitrogênio é ofertado de maneira desigual entre países ricos e pobres, sendo usado em grandes quantidades por alguns, e, por outro lado, estando escasso em outras partes do mundo, atrasando o desenvolvimento da produção de alimentos de diversas nações.
(Diego Freire. Agência FAPESP. https://agencia.fapesp.br/. Adaptado.)
Sobre o ciclo do nitrogênio, é correto afirmar que
- As plantas absorvem o nitrogênio atmosférico para produzir suas próprias proteínas que, por sua vez, poderão ser consumidas pelos animais.
- Bactérias decompositoras do gênero Rhizobium, em associação com raízes de leguminosas, aumentam o teor de nitrogênio no solo, constituindo uma forma de adubação.
- O uso excessivo de fertilizantes sintéticos, ricos em nitrogênio, pode causar a contaminação do solo e dos ecossistemas aquáticos.
- As bactérias e fungos decompositores são responsáveis por transformar os compostos orgânicos nitrogenados em nitrogênio gasoso, que retorna para a atmosfera.
- O nitrogênio inorgânico (amônia) é convertido em nitrogênio orgânico através do processo de fixação, realizado por bactérias do solo.
3) (UESB BA/2019)
Disponível em: https://courses.lumenlearning.com/wm-biology2/chapte>
Acesso em: 15 dez. 2018.
Observando-se o ciclo biogeoquímico, é correto afirmar:
01. Bactérias do gênero Rhizobium, presentes nas folhas de leguminosas, realizam o evento A.
02. Por ação de bactérias fotoautótrofas, como aquelas do gênero Nitrosomona, ocorre no evento B.
03. Bactérias do gênero Nitrobacter realizam a nitratação, representada em C e adquirem energia para a síntese de seu alimento.
04. Em D, ocorre a desnitrificação realizada por bactéria presentes nos nódulos radiculares de monocotiledôneas, como o feijão.
05. Em E, observa-se a amonificação realizada por bactérias e fungos que viabilizam a reciclagem da energia do ecossistema.
GABARITO:
- A
- C
- 03
ASSINATURA:
Eneli Gomes de Lima é licenciada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina (2024) e atua na produção de materiais didáticos para o Curso Enem Gratuito desde 2021, desenvolvendo conteúdos acessíveis e contextualizados para estudantes de diferentes níveis de ensino.
REFERÊNCIAS
BRADY, N. C.; WEIL, R. R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2021.
ODUM, E. P.; BARRETT, G. W. Fundamentos de ecologia. 7. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2020.
RAVEN, P. H.; JOHNSON, G. B.; SINGER, S. R. Biologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2022.
REIS, V. M.; TEIXEIRA, K. R. S. Fixação biológica de nitrogênio e uso na agricultura brasileira. Embrapa Agrobiologia, Seropédica, 2019.
SILVA, C. J.; MENEZES, R. S. C. Ciclos biogeoquímicos e sustentabilidade dos ecossistemas. Revista Brasileira de Ciências Ambientais, v. 58, n. 2, p. 75-91, 2023.
UFSC. Laudo da UFSC indica que espuma na Lagoa é causada principalmente por poluição. Florianópolis, 17 out. 2025. Notícias UFSC. Disponível em: <noticias.ufsc.br/2025/10/laudo-da-ufsc-indica-que-espuma-na-lagoa-da-conceicao-e-causada-principalmente-por-poluicao/>. Acesso em: 04 dez. 2025.
Sobre o(a) autor(a):
Eneli Gomes de Lima - Eneli Gomes de Lima é graduanda na Universidade Federal de Santa Catarina desde 2018. Atualmente faz parte do laboratório de Biologia de Formigas e também do Programa de Educação Tutorial (PET) - Biologia, no qual atua na extensão Miolhe sobre gênero e sexualidade.
