Visão geral do metabolismo fermentativo
A fermentação permite que as bactérias obtenham energia sem a participação de oxigênio. Nesse processo, o hidrogênio clivado do substrato orgânico é transferido para outros compostos orgânicos, e não para compostos inorgânicos, como ocorre na respiração.
Os produtos desse metabolismo incluem vários álcoois, ácidos orgânicos e gases. Carboidratos, álcoois poli-hídricos, purinas, pirimidinas e a maioria dos aminoácidos podem sofrer fermentação. No entanto, compostos aromáticos, ácidos graxos e esteroides mantêm-se estáveis sob condições anaeróbias e não são fermentados.
Bioquímica da fermentação da glicose
A principal característica da fermentação é a oxidação parcial do piruvato. O ciclo do ácido tricarboxílico aqui não desempenha uma função energética, mas sim puramente biossintética, fornecendo precursores para o metabolismo plástico.
- Formação de ATP: são sintetizadas 2 moléculas de ATP por fosforilação a nível de substrato (durante a oxidação do triose fosfato a piruvato).
- Destino do hidrogênio: o hidrogênio do NADH reduzido é transferido para o próprio piruvato ou seus derivados, convertendo-os em etanol, ácidos ou gases.
Principais tipos de fermentação
Existem várias vias clássicas de fermentação de carboidratos, cada uma diferindo nos sistemas enzimáticos e nos produtos finais:
- Fermentação alcoólica. Realizada por leveduras em condições anaeróbias através da via glicolítica. Os produtos finais são etanol e dióxido de carbono. Quando o oxigênio aparece, esse processo é substituído por uma respiração energeticamente mais favorável (efeito Pasteur).
- Fermentação lática. Pode ser homofermentativa (formação apenas de ácido lático via via glicolítica) e heterofermentativa (degradação via via das pentoses-fosfato com formação de ácido lático, ácido acético e etanol). É característica de lactobacilos, estreptococos e bifidobactérias.
- Fermentação fórmica (mista). Característica de enterobactérias e vibriões. Divide-se em ácida (com formação de ácidos e possível liberação de gases) e butanodiólica (síntese de acetoína e 2,3-butanodiol).
- Fermentação butírica. Própria de anaeróbios estritos (clostrídios sacarolíticos). Os produtos são ácido butírico e outros ácidos graxos voláteis, bem como solventes (butanol, acetona).
Fermentação proteica (metabolismo peptolítico)
Alguns microrganismos não utilizam carboidratos, obtendo energia por uma via alternativa — através da fermentação de aminoácidos e hidrólise de proteínas. Essas bactérias são chamadas de peptolíticas. Incluem certos representantes do gênero Clostridium (por exemplo, Clostridium botulinum e Clostridium histolyticum).
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais espécies de clostrídios realizam a fermentação butírica?
A fermentação butírica é realizada por anaeróbios estritos, que incluem representantes do gênero Clostridium. Esse tipo de obtenção de energia é característico das seguintes espécies:
- Clostridio do botulismo (C. botulinum) — anaeróbio estrito, para o qual o oxigênio molecular é tóxico.
- Clostridio do tétano (C. tetani) — anaeróbio estrito, que morre ou interrompe o crescimento na presença de oxigênio.
Durante a degradação anaeróbia de carboidratos, esses quimioorganotróficos produzem ácido butírico, bem como vários gases.
Quais enzimas realizam a fosforilação a nível de substrato durante a oxidação do triose fosfato a piruvato?
A fosforilação a nível de substrato durante a oxidação do triose fosfato (gliceraldeído-3-fosfato) a piruvato é realizada por duas enzimas. Esse processo garante a síntese de ATP por meio da transferência de um grupo fosfato rico em energia para o ADP.
- Fosfoglicerato quinase — catalisa a primeira reação de fosforilação a nível de substrato, na qual o 1,3-bisfosfoglicerato é convertido em 3-fosfoglicerato.
- Piruvato quinase — catalisa a segunda reação, garantindo a conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato.
Ambas as reações são etapas cruciais da bioenergética, permitindo que a célula obtenha energia sem a participação da cadeia respiratória.
Questões de aulas e exames
Qual é a diferença entre fermentação e respiração?
Na fermentação, compostos orgânicos atuam como aceptores de hidrogênio e o processo ocorre sem oxigênio. Na respiração, o aceptor é uma substância inorgânica.
Qual é o papel do ciclo de Krebs na fermentação?
O ciclo do ácido tricarboxílico na fermentação não funciona para a produção de energia, mas sim para a biossíntese — ele fornece precursores para a construção de estruturas celulares.
O que é o efeito Pasteur?
Este é um fenômeno no qual a disponibilidade de oxigênio inibe a fermentação alcoólica em leveduras, fazendo com que o metabolismo mude para a respiração, uma vez que esta gera mais energia.
O que mais estudar sobre o tema
- Mecanismo de fosforilação a nível de substrato
- Diferenças entre fermentação lática homo- e heterofermentativa
- Métodos de diagnóstico: teste do vermelho de metila e teste de Voges-Proskauer
- Identificação de anaeróbios por cromatografia gás-líquido (CGL)
- Formação de resistência à colonização por lactobacilos e bifidobactérias
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