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Microbiologia · Fisiologia Microbiana

Respiração bacteriana

A respiração bacteriana é um processo bioquímico de obtenção de energia no qual o aceptor final de elétrons é o oxigênio ou compostos inorgânicos. Dependendo da relação com o oxigênio atmosférico, os microrganismos utilizam diferentes sistemas enzimáticos para o crescimento e a defesa contra radicais tóxicos.

Dois tipos de respiraçãoAs bactérias utilizam a respiração oxigênica (aeróbia) e não oxigênica (anaeróbia).
Toxicidade do oxigênioO peróxido de hidrogênio e o radical superóxido destroem as membranas celulares e inativam proteínas.
Defesa antioxidanteÉ garantida por enzimas: catalase, peroxidase e superóxido dismutase (SOD).
MicroaerófilosExigem níveis reduzidos de oxigênio e 1 a 5% de dióxido de carbono na atmosfera para o crescimento.
5 min de leituraPara estudantes de medicinaAtualizado em 24/09/2026
Material preparado por edição WhiteCoat Pro de acordo com os guias metodológicos da plataformaRevisado por médico editor: Aulov A. A., médico generalista · 24/09/2026

Respiração não oxigênica (anaeróbia)

Ao contrário do metabolismo aeróbico clássico, na respiração anaeróbica as moléculas aceitadoras finais de elétrons são inorgânicas.

  • Respiração por nitrato. O aceptor é o nitrato. Com a ajuda da enzima nitrato redutase, as bactérias reduzem-no de duas maneiras: por amonificação (até amônia) ou desnitrificação (até nitrogênio molecular gasoso ou seu óxido nitroso). Este tipo de respiração é encontrado frequentemente em anaeróbios facultativos.
  • Respiração por sulfato. O sulfato é utilizado como aceptor terminal, enquanto o hidrogênio molecular atua como o doador de elétrons. O processo é caracterizado por anaeróbios estritos quimiolitotróficos (gêneros Desulfovibrio, Desulfotomaculum). Eles habitam lamas sulfídricas, podem ser detectados no organismo humano (nas fezes ou na cavidade oral) e são os principais produtores de sulfeto de hidrogênio na natureza.

Classificação das bactérias quanto à relação com o oxigênio

Os microrganismos são divididos em três grupos básicos com base na necessidade de oxigênio atmosférico livre (cuja proporção no ar é de cerca de 21%):

  1. Aeróbios obrigatórios. Crescem exclusivamente em ambiente com oxigênio. Seu metabolismo tem caráter oxidativo, onde o oxigênio é o aceptor terminal de elétrons, e a enzima chave é a citocromo oxidase. Estes incluem aeróbios estritos (que necessitam de alta pressão atmosférica de oxigênio) e microaerófilos (que crescem com menor teor de oxigênio, uma vez que suas enzimas, por exemplo, a hidrogenase, são inativadas por fortes oxidantes).
  2. Anaeróbios obrigatórios. Obtêm energia sem a participação de oxigênio, principalmente por meio da fermentação. Anaeróbios estritos (por exemplo, clostrídios C. botulinum, C. tetani e bacteroides) morrem pelo contato com o oxigênio e obtêm energia através da fermentação butírica. Bactérias aerotolerantes (ácido-lácticas) sobrevivem ao ar, mas não utilizam oxigênio, aplicando a fermentação lática heterofermentativa.
  3. Anaeróbios facultativos. Bactérias versáteis com vias mistas de obtenção de energia. Na presença de ar, respiram oxigênio e, na ausência dele, mudam para a fermentação ou respiração por nitrato.
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Bases bioquímicas da toxicidade do oxigênio e defesa celular

Durante a oxidação de flavoproteínas na presença de oxigênio, formam-se compostos tóxicos: peróxido de hidrogênio e o radical superóxido, que possui um elétron desemparelhado. Eles desencadeiam a peroxidação de ácidos graxos, destruindo as membranas, e oxidam grupos sulfidrila de proteínas, inativando enzimas. A sobrevivência do microrganismo depende da presença de defesa enzimática.

  • Em aeróbios e anaeróbios facultativos, opera um sistema de duas etapas. Primeiro, a superóxido dismutase (SOD) converte o radical em peróxido de hidrogênio e oxigênio molecular. Em seguida, a catalase decompõe o peróxido em água e oxigênio seguro.
  • Os micróbios aerotolerantes não possuem SOD. Eles são protegidos do radical superóxido por uma alta concentração de íons de manganês, que se ligam quimicamente a ele. A peroxidase combate o peróxido, destruindo-o durante reações de oxidação orgânica.
  • Os anaeróbios estritos carecem completamente de catalase e peroxidase. Alguns representantes possuem SOD, e sua presença correlaciona-se diretamente com o grau de resistência da bactéria à entrada acidental na atmosfera de oxigênio (por exemplo, algumas espécies do gênero Clostridium).

Atmosfera de cultivo de microrganismos

O tipo de respiração determina as condições em que os microrganismos são cultivados em laboratório.

  • Aeróbios estritos e anaeróbios facultativos crescem na superfície de meios sólidos ou na camada superior de meios líquidos. Para o crescimento profundo na massa líquida, é necessária a aeração forçada (agitação constante ou mistura em agitadores). Os anaeróbios facultativos são cultivados ao ar, pois o metabolismo oxidativo lhes proporciona mais energia do que a fermentação.
  • Microaerófilos exigem uma atmosfera com baixa pressão parcial de oxigênio e alta concentração de dióxido de carbono (1 a 5%). Para isso, utilizam-se incubadoras de $CO_2$ ou dessicadores com vela acesa.
  • Os anaeróbios obrigatórios necessitam da exclusão total do contato com o ar. O método químico envolve a adição ao meio de agentes redutores que se ligam ao oxigênio (ácidos tioglicólico ou ascórbico, cisteína, sulfetos). O método físico inclui a fervura de meios líquidos para remover o oxigênio dissolvido, seguida de vedação com rolhas de borracha. Também são utilizados aparelhos especiais — jarras de anaerobiose e câmaras anaeróbias.

Resumo: perguntas e respostas sobre o tema

Quais enzimas e transportadores de elétrons formam a cadeia respiratória na membrana citoplasmática em aeróbios obrigatórios?

Participam da cadeia respiratória bacteriana:

  • Citocromos — componentes da cadeia; seu conjunto pode variar dependendo das condições de crescimento.
  • Quinonas — nas bactérias, as naftoquinonas podem ser usadas em vez de ubiquinonas.
  • Citocromo oxidase — o complexo de citocromos $a+a_3$, que transfere elétrons diretamente para o oxigênio.
  • Em algumas bactérias, os citocromos estão ausentes; nesse caso, a transferência de hidrogênio para o oxigênio é realizada por flavoproteínas, e o produto final é o peróxido de hidrogênio.

Quais são os métodos biológicos para criar condições anaeróbias para o cultivo de microrganismos?

O método biológico para criar condições anaeróbias é o método de Fortner: o cultivo conjunto dos microrganismos em estudo com aeróbios que absorvem o oxigênio.

Quais bactérias pertencem aos anaeróbios obrigatórios não formadores de esporos?

Os anaeróbios obrigatórios não formadores de esporos incluem:

  • Bacilos Gram-negativos — bacteroides (Bacteroides), prevotelas (Prevotella), porfiromonadas (Porphyromonas), fusobactérias (Fusobacterium), leptotríquias (Leptotrichia).
  • Bacilos Gram-positivos não formadores de esporos — eubactérias (Eubacterium).
  • Cocos anaeróbios Gram-positivos — peptococcos (Peptococcus), peptostreptococcos (Peptostreptococcus), ruminococcos, gemellas.
  • Cocos anaeróbios Gram-negativos — veilonelas (Veillonella).

Esses microrganismos fazem parte da microflora normal do intestino e da cavidade oral; os bacilos anaeróbios Gram-negativos também são encontrados na microflora vaginal e são capazes de causar doenças purulento-inflamatórias.

Como memorizar

S O C: Superóxido dismutase, Oxidase (citocromo oxidase), Catalase — as três principais enzimas que permitem às bactérias "conviver" com o oxigênio.

Questões de aulas e exames

Por que os anaeróbios estritos morrem na presença de oxigênio?

Elas carecem de enzimas protetoras (catalase e peroxidase) capazes de neutralizar produtos de oxidação tóxicos — peróxido de hidrogênio e radical superóxido.

Como os anaeróbios facultativos se comportam na presença de ar?

Na presença de acesso ao oxigênio, elas mudam da fermentação para o metabolismo oxidativo (respiração oxigênica), uma vez que esta via é energeticamente mais vantajosa.

Por que uma vela acesa é usada no cultivo de microaerófilos?

A vela acesa dentro de um dessicador fechado consome o excesso de oxigênio e acumula dióxido de carbono, criando um ambiente gasoso ideal (baixo nível de $O_2$ e 1 a 5% de $CO_2$) para o crescimento dessas bactérias.

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O que mais estudar sobre o tema

  • Fermentação butírica de anaeróbios estritos (clostrídios)
  • Fermentação lática heterofermentativa
  • Estrutura e princípio de funcionamento de jarras de anaerobiose e câmaras anaeróbias
  • O papel da citocromo oxidase na cadeia respiratória de aeróbios obrigatórios

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