RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA E FERMENTAÇÃO

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RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA E FERMENTAÇÃO (2ª PROVA) 
 
METABOLISMO MICROBIANO 
1. Reações catabólicas e anabólicas. Enzimas (componentes da enzimas e mecanismos de 
atividade enzimática) 
2. Produção de Energia. Vias metabólicas de Produção de Energia. Catabolismo de 
carboidratos (Glicólise, Via Pentose fosfato, Via Entner-Doudoroff) 
3. Respiração Celular (aeróbica e anaeróbica). Fermentação. Catabolismo de lipídeos e 
proteínas.Testes Bioquímicos e Identificação bacteriana. 
4. Fotossíntese. Fotofosforilação. Reações independentes da luz: Ciclo de Calvin-Benson. 
Resumo dos mecanismos de produção de Energia. Diversidade metabólica entre os organismos. 
5. Vias metabólicas de uso de energia. Biossíntese de polissacarídeos. Biossíntese de 
lipídeos. Biossíntese de aminoácidos e proteínas. Biossíntese de purinas e pirimidinas. Integração 
do metabolismo. 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS DE ACORDO À RESPIRAÇÃO 
Aeróbios Restritos: Vivem só em presença de oxigênio. 
Anaeróbios Facultativos: Podem gerar ATP através da respiração e também da fermentação 
utilizando íon nitrato como aceptor de elétrons. 
Anaeróbios Restritos: Bactérias que utilizam sulfatos e carbonatos como aceptores de elétrons e 
não podem utilizar a respiração aeróbica como alternativa. 
 
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA 
• Respiração anaeróbia: Um restrito grupo de bactérias utilizam compostos inorgânicos 
como aceptor final de elétrons 
• O aceptor final de elétrons é uma substância inorgânica diferente de oxigênio. Geralmente 
substâncias oxidadas: NITRATOS, SULFATOS E CARBONATOS. 
• Bactérias tais como: Pseudomonas e Bacillus podem utilizar o íon nitrato (NO-3) como 
aceptor final de elétrons. O íon nitrato é reduzido a íon nitrito (NO2
-), oxido nitroso (N2O) ou 
gás nitrogênio (N2). 
• Desulfovibrio e Desulfotomaculum: utilizam sulfatos (SO4
2-) como aceptor final de elétrons 
para formar sulfeto de hidrogênio (H2S). 
• Bactérias metanogênicas: utilizam carbonato (CO3
2-) para formar metano (CH4). 
• Rendimento: mais baixo que a respiração aeróbica, somente uma parte do TCA funciona 
sob condições anaeróbias e nem todos os transportadores participam da cadeia. 
 
COMPOSTOS OXIDADOS DO ENXOFRE COMO ACEPTORES DE ELÉTRONS 
• Dois tipos de Redução de sulfatos: catabólica ou desassimiladora e a assimiladora 
• Redução do sulfato ligada a síntese (assimiladora): Plantas verdes, microrganismos 
eucarióticos e procarióticos apresentam redução do sulfato ligado à síntese de aminoácidos 
enxofrados. 
• A redução desassimiladora do sulfato forma H2S e o libera ao meio. 
• Organismos: Anaeróbios restritos. 
• Gêneros: Desulfovibrio e Desulfotomaculum (vivem em solos e matéria orgânica em 
decomposição). 
 
NITRATO COMO ACEPTOR FINAL DE ELÉTRONS 
• Dois tipos de redução: Assimiladora e Desassimiladora, 
Assimiladora: O íon nitrato (NO-3) é reduzido a íon nitrito (NO2
-) e depois se reduze a NH3 que logo 
é incorporado ao material celular (plantas e bactérias). 
Em enterobactérias: a redução de (NO-3) pode chegar até NH4
+ como um processo respiratório 
acumulando-se amoníaco (Redução desassimiladora) 
Desnitrificação: Processo de respiração anaeróbia que converte (NO-3) em N2,,,( N2O) ou uma 
mescla dos dois. 
Redução de Nitratos: Redução incompleta de (NO-3) até (NO2
-) que se acumula no meio. Este é 
um processo respiratório facultativo. O Oxigênio reprime a síntese das enzimas nitrato e nitrito 
redutase, uma vez a enzima presente o (NO-3) compite com O2. 
*Os dois últimos processos podem ser independentes da assimilação. 
Grupo microbiano: Enterobactérias (respiração, fermentação e resp. anaeróbica). 
 
O QUE É FERMENTAÇÃO? 
• 1. Qualquer processo que produza laticínios ou bebidas acídicos (uso geral) 
• 2. Qualquer processo microbiológico em grande escala ocorrendo com o sem ar (comum na 
indústria). 
• 3. Qualquer processo metabólico que libere energia que ocorra somente sob condições 
anaeróbicas (Def. mais científica) 
• *4. Qualquer processo metabolico que libere energia de um açúcar ou outra molécula 
orgânica, não requer oxigênio ou um sistema transportador de elétrons e usa uma molécula 
orgânica como aceptor final de elétrons. 
 (Definição que adotaremos)* 
• Louis Pasteur: reconheceu a função fisiológica da fermentação explicando o fenômeno 
como “a conseqüência da vida sem ar”. 
• Na transformação redox do substrato não participa o oxigênio=Processo anaeróbio. 
 Exceto as bactérias ácido-lácticas que podem manter a fermentação em presença de O2. 
 
Características da Fermentação 
1. Tanto doadores como aceptores de elétrons são moléculas orgânicas. Em ocasiões a 
mesma molécula se oxida e se reduze. 
2. O processo ocorre em Ausência de O2. 
3. Existe um balanço rigoroso de C, O, H entre substratos e produtos. 
4. Pode utilizar tanto hexoses (via Glicólise, via Entner-Doudoroff) como pentoses (via das 
pentoses) como substrato. 
 
• Os compostos que se oxidam e reduzem no processo são geralmente derivados de 
açúcares (Carboidratos são os substratos principais). 
• *No processo se estabelece um estrito balanço redox. 
• *Gera-se ATP através da fosforilação a nível de substrato. 
• *O ácido pirúvico (via Glicólise, via Entner-Doudoroff) converte-se é um o mais produtos 
orgânicos diferentes, dependendo do tipo de célula. Esses produtos podem ser, ácido lático, 
etanol, ácido acético etc. 
• Não há ciclo de krebs nem cadeia de transporte de életrons. 
• Utiliza moléculas orgânicas como aceptor de elétrons. 
• *O rendimento de ATP é muito baixo, somente uma ou duas moléculas de ATP para cada 
molécula de material inicial (Grande parte da energia permanece nas reações químicas dos 
produtos finais tais como ác. Lático e etanol) 
 
PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS UTILIZADAS PELOS MICROORGANISMOS 
FERMENTATIVOS 
 
1. Glicólisis ou frutose –difosfato (FD) ou Embdem-Meyerhoff (EM). 
2. Via das Pentosas-Fosfato. 
3. Via Entner-Doudoroff (restringida a procarióntes) 
 
• Através da Glicólise: fosforilação em nível de substrato (2 ATP/ molécula de Glicose). 
• Através da via das Pentoses: Ocorre o processo oxidativo a partir da Glicose até a 
formação de Ribulose-5-fosfato. Esta via é cíclica por natureza e acontecem 
descarboxilação, epimerização e deshidrogenação. 
Esta via subministra para os processos biossintéticos: pentosa-fosfato, eritrosa-fosfato, 3-
fosfogliceraldeído e NADPH+ + H+. 
• Através da Via Entner-Doudoroff: 
- É típica e exclusiva de alguns procarióntes 
- De natureza simples: deshidrogenação, deshidratação e a conversão de Glicose em ácido 
pirúvico e 3-fosfogliceraldeído (que é convertido a ácido pirúvico vía frutosa difosfato). 
- Por cada mole de Glicose se produze 1mole de ATP e 2 moles de NADH+ + H+. 
- Seu significado básico provém da obtenção de ácido glucónico por alguns microorganismos: 
E. coli e Clostridium obtém os ácidos glucónicos do metabolismo intermediário por esta via a 
partir de glicose 
 
VIA ENTNER-DOUDOROFF 
1. A partir de cada molécula de glicose está via produz duas moléculas de NADPH e uma 
molécula de ATP para utilizar nas reações biossintéticas celulares. 
2. As bactérias que possuem as enzimas para está via podem metabolizar a Glicose sem a 
Glicólise ou a vía das pentosas fosfato. 
3. Esta via é encontrada em algumas outras bactérias Gram – incluindo: Rhizobium, 
Pseudomonas e Agrobacterium. 
 
TIPOS DE FERMENTAÇÃO 
• Segundo os produtos segregados que predominem quantitativamente se diferenciam em: 
1. Alcoolica (produção de etanol). 
2. Lática (homolática: ác. Lático e heterolática: ác. Lático+etanol+CO2; 
3. Propiónica (ácido propiónico) 
4. Fórmica (mixtura de ácidos) 
5. Butírica (ácidobutírico, butanol, acetona, isopropanol e outros ác. Orgânicos) 
6. Acética (ácido acético) 
7. Com produção de metano. 
 
RESUMO DAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS FERMENTAÇÕES TÍPICAS 
 
 
FERMENTAÇÃO LÁTICA 
• Uma molécula de Glicose é oxidada em duas moléculas de ácido pirúvico gerando-se 2 
moléculas de ATP. 
• As moléculas de ác. pirúvico são reduzidas por duas moléculas NADH para formar duas 
moléculas ácido lático. 
• O ácido lático é o produto final: não sofre mais oxidação e armazena a energia produzida 
pela reação 
• Rendimento de energia baixo. 
• Microorganismos homoláticos ou homofermentativos: Streptococcus e Bacillus, 
• Produtos: iogurte, leite, repolho azedo e conservas de pepino. 
 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
• Através da Glicólise uma molécula de Glicose produze duas moléculas de ácido pirúvico e 
duas de ATP. 
• As duas moléculas de ác. Pirúvico são convertidas em duas de acetaldeído e duas 
moléculas de CO2. 
• As duas moléculas de acetaldeído são reduzidas por 2 NADH para formar duas moléculas 
de etanol. 
• Microorganismos heteroláticos ou heterofermentativos: Saccharomyces (produze alcool e 
CO2 como resíduos). Podem utilizar a via Pentose-fosfato. 
 
TESTES BIOQUÍMICOS E IDENTIFICAÇÃO BACTERIANA 
• Identificar microorganismos pelos tipos de enzimas que produzem: 
 Tipos de testes: 
1.Detecção de enzimas que catabolisam aminoácidos (formação de Indol a partir do triptofano-
enzima: triptofanase) 
2.Teste de oxidação aeróbia ou fermentação de açúcares (produção de ácidos) 
3.Hidrólise do amido (amilases), 
4.liquefação da gelatina (enzimas proteolíticas), 
5. Efeito sobre o leite: Proteolisis da caseína e utilização de latose. 
6.Formação de amoníaco a partir de aminoácidos 
7. Formação de H2S a partir de aminoácidos que contem enxofre (cisteína, metionina), 
8. Redução de nitratos (enzima nitrato redutase) 
9. Crescimento em meio sem nitrogênio (crecem só microorganismos que fixam o nitrogênio 
molecular) 
10. Relação com o Oxigênio: 
 
CATABOLISMO DE LIPÍDEOS 
• Os microorganismos também oxidam lipídeos e proteínas: 
Lipídeos:Gorduras constituídas de ácidos graxos e glicerol. 
Lipases: Enzimas produzidas pelos microorganismos que quebram os lipídeos em seus 
componentes, sendo cada componente metabolizado separadamente. 
Glicerol: é convertido em diidroxiacetona fosfato e catabolisado via Glicólise e Ciclo de Krebs. 
Ácidos graxos: β-Oxidação: degradação dos ácidos graxos em que fragmentos de carbono são 
liberados de dois em dois para formar Acetil-CoA que é catabolisado via Ciclo de Krebs