AULA 2 - Nutrição, crescimento e metabolismo dos microrganismos

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Nutrição, Crescimento e Metabolismo Bacteriano
Mariana Cezar Lopes – 104C Microbiologia – Aula 2
INTRODUÇÃO
O objetivo da microbiologia clínica, dentro da questão do papel do diagnóstico dessas enfermidades causadas pelos microrganismos, sejam eles bactérias, fungos ou vírus, mas principalmente dos seres cultiváveis, é identificar os agentes que estão causando doenças infeciosas. Isso é feito a partir da criação de um ambiente no laboratório (in vitro) com condições semelhantes a que o microrganismo encontra in vivo (no organismo). 
Ex.: quando recebemos uma amostra biológica de um paciente que apresenta um processo infeccioso, como uma cistite, é preciso que seja criado, no laboratório, condições para identificar aquele agente, para isso precisamos fornecer para ele condições nutricionais e de crescimento adequados.
Em microbiologia, nutrição é a capacidade dos microrganismos crescerem e se desenvolverem em determinados ambientes. Para que isso aconteça eles precisam, principalmente, de nutrientes que dão condições para que as reações metabólicas aconteçam, para que a energia seja produzida, para que novos constituintes celulares sejam produzidos, ou seja, para manter a viabilidade das células. Além disso necessitam de condições ambientais favoráveis (parâmetros fisiológicos, como temperatura, pH, pressão de oxigênio e pressão osmótica) e vias para obtenção de energia, o que está diretamente relacionado com o metabolismo bacteriano.
Os microrganismos necessitam para o seu crescimento:
1. Nutrientes
2. Condições Ambientais Favoráveis (parâmetros fisiológicos)
3. Vias para obtenção de Energia
NUTRIENTES
São constituintes necessários ao crescimento e metabolismo microbiano. Da mesma forma que precisamos manter a integridade das células através da alimentação os microrganismos precisam desses nutrientes para sua manutenção e viabilidade da célula 
Quando falamos de nutrição, podemos classificar os nutrientes em macronutrientes, micronutrientes e fatores de crescimento. Eles são requeridos de forma diferente, em concentrações altas ou baixas, mas são igualmente importantes para garantir o crescimento dos microrganismos.
A nutrição é um dos aspectos para o crescimento bacteriano.
MACRONUTRIENTES
Os macronutrientes são elementos que são requeridos numa grande quantidade. 
Ex.: carbono (principal), oxigênio, nitrogênio, hidrogênio.
MICRONUTRIENTES
São tão importantes quanto os macronutrientes, porem são necessários em menor quantidade. Eles são relacionados a atividades enzimáticas e atuando como cofatores de muitos processos enzimáticos, sendo importante que saber que ele vai ter uma classificação de acordo com a exigência. A deficiência de algum desses componentes vai atrapalhar a ação das enzimas e consequentemente o metabolismo, isso, dependendo da enzima afetada, pode causar a inibição completa das funções metabólicas da bactéria, podendo leva-la a morte.
Os elementos traço são micronutriente, sendo, principalmente, representantes da classe dos metais, e são importantes auxiliares das atividades enzimáticas, mas são menos requeridos. 
Ex.: manganês, cobalto, zinco, cobre, molibdênio, cromo, níquel, tungstênio, vanádio.
FATORES DE CRESCIMENTO
São substâncias orgânicas exigidas pelos microrganismos que não podem ser sintetizadas à partir de seus nutrientes, ou seja, as bactérias não possuem informação para elas mesmas produzirem esses componentes, por isso muitas vezes não conseguimos fazer com que a bactérias cresça em laboratório porque não conhecemos os fatores de crescimento do microrganismo. Elas precisam encontrar esses componentes no meio em que estão inseridas.
Ex.: as bactérias que compõem o solo, as raízes e etc. estão relacionado pela diversidade microbiana que permite uma maior riqueza para ele favorecendo o crescimento de diferentes vegetais, e em sua maioria não conseguem crescer em laboratório porque requerem fatores de crescimento desconhecidos.
São elementos que as bactérias não conseguem sintetizar, mas que são essenciais para o crescimento das mesmas. Se não oferecemos esses componentes, a bactéria não consegue crescer.
CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL DOS ORGANISMOS
São classificados de 2 maneiras:
· Autotróficos→ trabalham com a redução do CO2. Ex.: vegetais.
· Heterotróficos→ atuam na redução de moléculas orgânicas. Dentro deste grupo temos os quimioheterotróficos, que vão usar moléculas orgânicas como fonte de carbono e energia (nutrientes), sendo os microrganismos que trabalhamos as funções patogênicas.
UTILIZAÇÃO DOS NUTRIENTES
Exigência nutricional é inversamente proporcional a capacidade sintetizante que o microrganismo apresenta, ou seja, quanto maior a capacidade de síntese de vários componentes, menor a exigência nutricional. Isso porque cada microrganismo tem uma capacidade de sintetizar moléculas que está diretamente relacionada com o seu material genético, então de acordo a sua informação genética ele será capaz ou não de sintetizar moléculas diferenciadas. 
Ex.: se a bactéria possui uma alta capacidade de síntese, ou seja, possui informações genéticas que permite a ela produzir/sintetizar diferentes componentes a partir dela mesma, ela tem uma dependência/exigência nutricional muito baixa daquilo que o meio oferece para ela. Ela consegue sintetizar moléculas próprias.
Se um microrganismo possui uma capacidade sintetizante diversificada, ou seja, consegue produzir diferentes moléculas e enzimas, ele acaba tendo uma exigência nutricional menor do meio em que ele está inserido, porque ele consegue produzir um leque maior de alternativas. Em contrapartida, no caso de uma bactéria que possui uma informação genética mais limitada, em relação ao aspecto nutricional e a sua capacidade sintetizante, este terá uma maior limitação e assim uma maior exigência nutricional do que o meio oferece para ela. 
Quando falamos sobre capacidade sintetizante ou exigência nutricional, estamos levando em consideração a informação genética que as bactérias carream, sendo algumas mais amplas e diversificadas quanto a sua capacidade sintetizante, tendo a capacidade de atuar sobre diferentes substratos (nutrientes). Enquanto outras tem uma informação mais limitada, precisando de compostos mais específicos.
Essa capacidade é um dos fatores que explica o porquê alguns microrganismo estão presentes em diversos ambientes e outros mais limitados a determinados locais.
Os microrganismo mais especializados precisam de uma fonte de nutrição mais especifica, uma vez que não tem essa capacidade sintetizante. Já os microrganismo menos especializados tem a capacidade sintetizante e por isso podem utilizar diversas fontes para a sua nutrição. 
Então partindo do conceito de exigência nutricional, temos: mais especializados, ou seja, que precisam de componentes específicos, tem a capacidade sintetizante menor, sendo maior sua exigência nutricional. Já os que utilizam diversas fontes tem maior capacidade de síntese e menor exigência nutricional, e com isso esse tem alta taxa de síntese.
· + especializado = - capacidade sintetizante, + exigência nutricional
· Utilizam várias fontes = + capacidade sintetizante, – exigência nutricional
ASPECTOS FISIOLÓGICOS
· Exigência Atmosférica
· Temperatura
· pH
· Pressão Osmótica
· Atividade Hídrica (Aw)
São mais um paramento pra possibilitar o crescimento dos micro-organismos.
EXIGÊNCIA ATMOSFÉRICA:
Avalia se o microrganismo tem a capacidade ou não de crescer e se desenvolver na presença do oxigênio. 
AERÓBIOS ESTRITOS: os microrganismos pertencentes a essa organização só crescem em ambientes com uma alta concentração de oxigênio
ANAERÓBIO ESTRITO: os microrganismo pertencentes a essa organização só crescem na ausência de oxigênio. 
ANAERÓBIO FACULTATIVO: é um aeróbio que faculta na anaerobiose, isso porque cresce muito bem em um meio onde há alto concentração de oxigênio, porem ele também tem a capacidade de crescer em um meio com baixa concentração de O2. 
Obs.: esse crescimento é melhorno ambiente com oxigênio.
MICRO AERÓFILO: esses microrganismo toleram baixas concentrações de oxigênio, não crescendo nem na superfície que tem uma maior O2, nem no fundo do tubo em que tem ausência de O2. 
Ex.:estreptococos.
ANAERÓBIO AEROTOLERANTES: crescem preferencialmente em meios com baixa concentração de oxigênio, porem eles toleram a presença dele, apesar de não crescerem nesses ambientes. 
Ex.: o microrganismo do tétano é anaeróbio estrito, mas a maioria dos microrganismos patogênicos é anaeróbio facultativo. 
Os microrganismos que não toleram o oxigênio não crescem em sua presença porque este é extremamente toxico para eles, pois eles não apresentam as enzimas necessárias para degradar essa substancia. Em contrapartida os que crescem possuem uma informação genética que permite a presença desse componente. 
Obs.: a importância de sabermos a exigência atmosférica é para correlacionar com o sítio de infecção. A maioria dos microrganismos é anaeróbio facultativo.
Obs.: a água oxigenada coloca O2 no ambiente e de certa forma inibe o crescimento de anaeróbios estritos.
Obs.: a coleta da hemocultura é sempre feita em duplicada, tendo um tudo aeróbio (com a presença de O2) e outro anaeróbio (sem a presença de O2), para se descobrir qual classificação do microrganismo que está causando aquele processo. Dentro da questão da análise o tempo que será aguardo para a avalição (positivo ou negativo) dependerá do microrganismo.
FATORES FISICOS:
· TEMPERATURA
De acordo com a faixa de temperatura que determinado microrganismo consegue crescer ele terá uma classificação.
PSICRÓFILO: tem uma temperatura média de 4°C, mas podem variar de 0° a 15°, ou seja, o ideal para elas são temperaturas extremamente baixas. Isso porque possui componentes na sua estrutura de membrana citoplasmático que não sofre a ação de congelamento, por isso conseguem crescer e se multiplicar nesses ambientes.
MESÓFILO: tem uma temperatura média de 39°C, mas podem variar de 15° a 45°.
TERMÓFILO: crescem em uma média de 60º
HIPERTERMÓFILO: são aqueles classificados no domínio archea, relacionados a ambientes extremos, que tem temperaturas ideais acima de 80º, podendo ser de dois tipos: uma que varia até 88° e outra com temperatura média mais elevada, de 106°C. Essas bactérias suportam essas temperaturas sem que ocorra a desnaturação de suas proteínas, pois esses nutrientes são protegidas, sendo chamadas de proteínas de choque-termico.
Os micro-organismos estão em determinadas faixas de temperatura porque tem estruturas específicas pra isso, isso é determinado pela informação genética.
Os micro-organismos promovem infecções em humanos são mesofilos.
· pH
Considerando as três zonas (ácido, básico e neutro) de uma forma geral estão bem adaptados numa escala que vai de 5 a 9 de pH, onde a maioria dos microrganismos crescem melhor em pH 7 (neutro). 
Então quando falamos desse fator não estamos levando em consideração o pH citoplasmático da célula bactéria e sim o do ambiente em que ela está inserida, porque o interior dela (citoplasma) precisa de um ambiente neutro (levemente ácido) para assegurar as suas funções metabólica. Mesmo no caso de bactérias acidófilas, elas tendem a ter um citoplasma mais neutro para garantir a ocorrência dos processos enzimáticos.
O leva algumas bactérias suportarem ambientes ácidos ou alcalinos são estruturas (membranas) que permitem a sua viabilidade mesmo nos ambientes extremos.
Ex.: a Helicobacter pylori está presenta no estomago, que tem um pH ácido, e por isso ela é bem adaptada a essa condição, sendo uma acidófila. Se desenvolvem principalmente em imunossuprimidos e idosos
· PRESSÃO OSMOTICA
É a capacidade da célula bacteriana tolerar ambientes com elevadas concentrações de NaCl ou açúcares, ou seja, ambientes hipertônicos. 
O citoplasma bacteriano tende a ser mais concentrado do que o exterior (normalmente), porque as bactérias tendem a concentrar grânulos de inclusão, principalmente com componentes que vão ser reservas de carbono e energia. Então se uma bactéria é inserida em um ambiente hipertônico, em regra, ela perde água e murcha (desidratar), mas existem bactérias que são halotolerantes, isso é possível pois estas sintetizam solutos compatíveis, ou seja, produzem solutos que ficam armazenados no citoplasma, que permitem segurar a água no interior das células, não permitindo a perda de água para o ambiente hipertônico.
Como estamos falando do ambiente em que a célula bacteriana está inserida, o citoplasma acaba sendo mais hipertônico porque ele concentra reservas.
Ex.: Estafilococos cresce em um ambiente muito concentrado de sal porque ele tem componentes que seguram sua água no citoplasma impedindo que seja pedida para o ambiente hipertônico.
Ex.: a carne salgada tem maior durabilidade que uma carne in natura porque nem todo microrganismo vai conseguir se multiplicar naquela concentração. O sal tira a água da carne retardando seu perecimento.
Algumas bactérias não suportam um alto teor de pressão osmótica, não conseguem crescer em ambientes com alta [NaCl] ou açúcar. A inserção desses microrganismos em ambientes saturados (de elevada concentração) inviabilizam o crescimento de alguns, por isso a pressão osmótica também é um parâmetro fisiológico.
· ATIVIDADE HÍDRICA (AW)
A atividade hídrica é a disponibilidade de água no ambiente da célula bacteriana. Então se não há uma disponibilidade de agua para as reações e trocas metabólicas todo o metabolismo é prejudicado. Ela está muito ligada a pressão osmótica.
A água é importante mecanismo de transporte de moléculas para dentro e para fora da célula.
Obs.: PH, pressão osmótica e água nos oferecemos no meio de cultura. A exigência atmosférica muitas vezes pode variar.
Em resumo: quando se vai reproduzir em laboratório o ambiente para os microrganismos se desenvolverem é preciso oferecer nutrientes, pH, pressão osmótica e temperatura. A exigência atmosfera pode variar, de modo geral, as amostras clínicas em laboratórios são submetidas a dois ambientes, um com presença de O2 e outro com ausência de O2, para verificar em qual deles a bactéria melhor se adapta e se desenvolve.
METABOLISMO
O metabolismo está relacionado a reações que envolvem quebra (forma energia), chamadas reações catabólicas, e síntese (consome energia), chamadas reações anabólicas.
Os nutrientes entram na célula e primeiro ocorre catabolismo, onde eles são quebrados precursores moleculares mais simples, a partir disso existe a libração de energia na forma de calor e o estoque de energia na forma de ATP. 
Ex.: as proteínas serão quebradas em aminoácidos, os açucares em monoses (como a glicose), os lipídeo em ácidos graxos.
Essas moléculas são utilizadas posteriormente na etapa de síntese, onde o processo de anabolismo forma novas macromoléculas, através dos precursores formados no catabolismo, gasta a energia produzida e sintetiza, formando novas moléculas. O destino dessas macromolécula na célula bacteriana pode estar relacionado a estrutura, por exemplo se ela está se multiplicando (divisão celular) ela precisa produzir mais parede celular, então as moléculas construídas estarão relacionadas a estrutura celular, ou fontes de estocagem de energia (carboidratos, lipídeos).
Obs.: os nutrientes são a base para que ocorra os processos metabólicos (catabolismo e anabolismo), por isso sem eles a célula entra em crise e morre.
Em resumo: processo gera energia de duas formas calor e ATP, sendo esses quebrados originando precursores moleculares, ou seja, estruturas menores que serão utilizadas na formação de outras estruturas por outra via, sendo ela a do ANABOLISMO (síntese de novas estruturas). São formadas novas macromoléculas, relacionadas à estocagem de energia (carboidrato, lipídeos), processos celulares (crescimento celular, divisão celular) e estruturas celulares (membranas, ribossomos).
POTENCIAL GENÉTICO X METABOLISMO
O potencial genético determina a expressão proteica e o perfil enzimático (sobre que substrato ela vai conseguir atuar) nas bactérias, sendo o meio determinante,apenas, da disponibilidade de nutrientes, mas não o uso pelas bactérias, pois elas só utilizam aqueles nutrientes que estão relacionados com sua expressão proteica e perfil enzimático. Então podemos dizer que o potencial genético da bactéria está diretamente relacionado ao seu metabolismo, porque a informação genética contida no material cromossômico que vai permitir a expressão proteica.
Os nutrientes que foram disponibilizados no meio são captados pelas bactérias, e no interior da célula bacteriana temos a primeira etapa da quebra desses nutrientes (CATABOLISMO). A quebra desses nutrientes em moléculas menores gera energia de duas formas: dissipada em forma de calor e estocada na forma de ATP. As moléculas são quebradas gerando precursores moleculares, ou seja, estruturas menores que serão utilizadas na formação de outras estruturas por outra via, o ANABOLISMO, onde teremos a síntese de novas estruturas. Ela pega esses precursores que foram formados no processo de catabolismo e constrói novas macromoléculas que possuem função de estocagem de energia. O processo celular (crescimento e divisão celular), ou diretamente relacionados a estruturas celulares (membrana, ribossomos, etc.).
· Expressão Proteica a bactéria possui uma impressão genética que é expressa em produção de proteínas/enzimas).
· Perfil Enzimático é definido pelo potencial genético, sendo de acordo com o meio, havendo informações genéticas especificas que sintetizam proteínas direcionadas, é diretamente determinado pelo potencial genético. É o que determina qual componente o microrganismo vai atuar.
· O Meio Ambiente determina a disponibilidade de nutrientes, mas não determina o que será́ usado pela bactéria.
CONCEITOS IMPORTANTES
· Reações de oxidação, que envolve a perda de elétrons.
· Reações de redução, que envolve o ganho de elétrons.
· Coenzima NAD (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo) atua intermediando as reações metabólicas, esta é constantemente reciclada e é importante no processo de obtenção de energia, podendo aparecer na forma:
· NAD+ (oxidado), e
· NADH + H+ (reduzido).
· Compostos de Alta-Energia, que são produzidas através das reações de oxidação e redução com a coenzima NAD. 
NADH COMO CO-ENZIMA
As enzimas são importantes porque funcionam como catalizadores da reação metabólicas, então elas reduzem a energia da ligação/ativação favorecendo a velocidade das reações. 
REAÇÃO 1
Temos uma enzima com o sitio de ligação da coenzima e o sitio de ligação do substrato, então nesse modelo é requerido o NAD+ na sua forma oxidada e o substrato. Esse componente envia elétrons para o substrato de forma que no final do processo ele saia reduzido (NADH) e oxide o substrato. Ou seja, quando um elemento é reduzido, o outro é oxidado.
REAÇÃO 2
Temos uma outra enzima em que requer o NAD na sua forma reduzida, além da interação da enzima + coenzima (NADH)+ substrato leva a alteração desse substrato e coenzima. O NADH entra em sua forma reduzida e saiu em sua forma oxidada.
Com essas duas reações podemos ver que dependendo do caminho da via, essa coenzima vai sendo reciclada. Sendo, em um momento, requerida na sua forma oxidada e sai reduzida e em outro momento ela é necessária em sua forma reduzida, saindo oxidada. 
Obs.: o NAD é importante nos processos enzimáticos como coenzima, auxiliando no processo de diferentes enzimas, tanto na sua forma oxidada quanto reduzida. Ele é constantemente reciclado dentro da célula bacteriana. É importante salientarmos que essa coenzima é IPC na atuação de enzimas no processo a níveis do substrato.
COMPOSTOS DE ALTA ENERGIA: elementos cuja as ligações químicas possuem a característica de armazenar energia, quando eles são formados, e liberar energia, quando são quebrados.
· ATP
· Acetil fosfato
· Acetil co-A
· Fosfoenol piruvato (PEP)
PROCESSOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA 
GLICÓLISE:
É um conjunto de reações que envolvem quebra, sendo uma etapa de catabolismo, onde ocorre a quebra da molécula de glicose e a formação de componentes intermediários, até chagar a produção do ácido pirúvico.
Então, por exemplo, no início da via a glicose recebe o fosfato no carbono 6, onde já temos a participação do ATP, que será quebrado, liberando o fosfato e ADP, ocorrendo a formação de glicose 6 – fosfato. Tudo que vemos de azul na imagem abaixo é multiplicado por 2, pois a frutose 1,6- difosfato produz 2 moléculas de PGAL.
· Ácido 2-fosfoglicérico: mais estável dentro da célula bacteriana.
· PEP: possui alta concentração de energia
O ácido pirúvico, produto da via eletrolítica, é quem vai ser atuante nas outras fases (fermentação e respiração). A via eletrolítica envolve quebra, gasto de energia e depois produção de energia.
· Saldo energético:
Produção de 4 moléculas de ATP e gasto de 2 moléculas, sendo assim o saldo geral e de 2 moléculas de ATP. Também é produzido NAD reduzido.
A glicólise é a primeira etapa tanto no processo de respiração quanto fermentação.
FERMENTAÇÃO
A partir do ácido pirúvico que foi produzido pela glicólise vai ocorrer a fermentação ácido láctica ou alcoólica. Quando esse ácido sofre a ação de uma NADH (reduzido) produzindo ácido láctico, dizemos que ocorreu uma fermentação ácido láctica. Já quando esse ácido láctico sofre o processo de descarbonizarão, ou seja, perder uma molécula de CO2, ele vai a acetaldeido e então vai sofrer a ação do NADH (reduzido) e então é formando o etanol, esse é o caminho da fermentação alcoólica.
Esse modelo de fermentação simples (homofermentativo), onde apenas um produto é produzido, não é o feito, geralmente, pelas bactérias patogênicas. Nelas ocorre a via heterofermentativa, onde vários componentes são produzidos ao mesmo tempo diferentemente 
Temos a glicólise que sai a ácido pirúvico podendo ter 2 vias:
1. Fermentação do butilenoglicol: vai produzir ácido láctico, acetoína, ácido fórmico e álcool etilico. (diferentes ácidos e álcool).
2. Fermentação ácida mista: produz ácido láctico, ácido acético, ácido fórmico, ácido succinico e álcool etilico. (diferentes ácidos, inclusive álcool).
É possível identificar qual a via metabólica que a bactéria utilizou baseado nas características dos produtos gerados. Isso é importante porque assim conseguimos diferenciar as bactérias e identificá-las com base nas características das suas reações metabólicas. Essa diferenciação pode ser feita através de dois testes: a prova do VP ou na de VM.
PROVA DO VP/VM
PROVA DE VOGES-PROSKAUER
Se conseguir fazer a produção desse produto rosa, consideramos que houve a produção da acetoína, que houve então a utilização da via de fermentação de butilenoglicol.
PROVA DO VERMELHO DEMETILA (VM)
Se encontramos essa cor avermelhada significa que diferentes ácidos foram produzidos, ou seja, ocorreu uma fermentação acida mista.
Ex.: a Escherichia coli é uma bactéria que fermenta a glicose pela via dos ácidos mistos
· Ágar Eosina Azul de Metileno: é o meio próprio (meio que contém os nutrientes para fazer com que ocorra o crescimento de determinado microrganismo) para Escherichia coli.
Quando a amostra suspeita é colocada em uma placa com esse meio e é incubada, no outro dia, quando observamos o crescimento, vai estar apresentado a colônia bactéria mostrada na imagem ao lado, que tem um brilho verde metálico. Isso acontece porque nesse meio temos a lactose e a sacarose, que são fermentados intensamente por essa bactéria. Essa fermentação exacerbada faz com que componentes desse meio se precipitem e fiquem com essa coloração.
Obs.: a fermentação ocorre tanto na presença quanto na ausência de oxigênio.
Obs.: É importante saber se as bactérias fermentam ou não em determinados açúcares/substratos porque isso está relacionado a identificação delas.
· Fermentação Ácida lática = forma ácido lático (NAD reduzido). 
· Fermentação Alcoólica = forma o etanol (sofre descarboxilação, perde uma molécula de oxigênio, seguido de uma redução do acetaldeído).
· As bactérias comuns trabalham com o modelo HETEROFERMENTATIVO, sendo vários componentes produzidos ao mesmo tempo, por vias mistas.
A fermentação é umprocesso de produção de energia mais rápido, mas que não sintetiza grande quantidade dela (só a nível de sobstrato).
RESPIRAÇÃO
A respiração é um processo mais demorada, porem que produz grande quantidade de energia. Nele NADH DH, que é responsável pela expulsão do próton de H+ do NAD reduzido Quinones, complexo citocromo e citocromo oxidase que estão relacionados a cadeia de transporte de elétrons, então o próton é jogado fora e o elétron fica percorrendo essa cadeia na membrana, indo de uma zona de alta energia para uma zana de baixa energia. Existe ainda a participação de uma outra proteína a ATP sintetase onde ocorre, de fato, a produção da molécula de energia ATP.
Obs.: A primeira etapa é a glicólise.
CICLO DE KREBS – SEGUNDA ETAPA DA RESPIRAÇÃO
Ocorre no citoplasma da célula bactéria e se inicia com a conversão de ácido pirúvico (vindo da glicólise) em a acetil-CoA, o qual inicia o ciclo do ácido cítrico. Na transposição de cada componente temos a participação da coenzima NAD (oxidada e reduzida). Da mesma forma em que temos o NAD como coenzima de transporte de elétrons, temos de FAD (tem a mesma relação do NAD). Essas duas coenzimas vão transferindo elétrons que vão permitir a alteração dos diferentes componentes participantes do Ciclo de Krebs.
No processo do ciclo, diferentes moléculas são produzidas e vão atuar na terceira etapa da respiração – NAD REDUZIDO.
Os NADH e FADH2 liberam elétrons que participam desse processo. Quando a bactéria utiliza o oxigênio como aceptor final do elétron, considera-se aeróbica, já que ela é viável na presença de oxigênio.
Importante saber que são gerados nesse ciclo NADH e FADH (reduzidos) são usados na terceira etapa, sendo responsáveis por inicia-las. 
CADEIA DE FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA – TERCEIRA ETAPA
Os componentes que saíram do ciclo de Krebs que serão usados na cadeira de fosforilação oxidativa. Ela compõe 2 estruturas principais: 
1. Cadeia transportadora de elétrons: o NADH ou o FADH, que veio do ciclo de Krebs, na membrana citoplasmática ejeta o próton H+ e carreia ele na cadeia de transporte de elétrons. As cadeias que estão reduzidas ejetam o seu H contra o gradiente eletroquímico para fora da célula, jogando os elétrons para a cadeia de transporte. Em um microrganismo aeróbio quem recebe o elétron no final da cadeia é o oxigênio. 
2. Força motriz de prótons: moléculas que ejetam o H+ protonado para fora das células bacterianas.
Com isso o O2 vai receber um elétron, mudando a sua carga, passando a ser um ânion superóxido, que tem um elevado potencial de oxidação e acaba sendo toxico para a célula bacteriana, por isso da mesma forma que a bactéria teve que eliminar o próton hidrogênio, ela também tem que jogar para fora o ânion, para assim neutralizar essa toxicidade.
Isso vai ocorrer da seguinte maneira
O problema do acumulo de H+ é que ele possui um elevado potencial de oxidação ou seja, acaba sendo toxico para a bactéria, precisando neutralizar esse risco para que as reações metabólicas aconteçam, sendo assim, o hidrogênio protonado é lançado para fora da célula o tempo todo. 
Simultaneamente ao processo, onde os NADS e FADS reduzidos são produzidos, a expulsão o hidrogênio e o elétron corre pela cadeia transportadora e é captado pelo O2 nas células que possuem respiração aeróbia. Conforme o O2 vai recebendo esse elétron, o ânion superóxido é produzido, o qual é tóxico e portanto precisa ser neutralizado. Assim, o próton hidrogênio é recrutado para tal, e quando ele retorna, isso ocorre a favor do gradiente eletroquímico, através da enzima ATPsintase, produzindo energia em forma de ATP. 
A enzima que faz a ligação do H+ com o superóxido-, é chamada superóxido dimutase. Ela liga esses dois produzindo peróxido de hidrogênio, o qual é bem menos tóxico, mas ele ainda tem uma taxa de toxicidade, então precisa ser neutralizado. Assim, a enzima catalase promove a quebra desse componente, quebrando a água oxigenada em água + O2.
Quando a bactéria utiliza o oxigênio no final da cadeia transportadora de elétrons, ou seja, quando a bactéria utiliza o O2 como aceptor final desses elétrons, consideramos que a bactéria é AERÓBIA, ou seja, cresce viável na presença de oxigênio. Se a bactéria possui as enzimas superóxido dismutase e catalase, o oxigênio não é tóxico para ela, porque quando ele é formado na sua forma toxica, ela apresenta perfil enzimático que garante neutralizar essa toxidade.
Em resumo:
· É necessário neutralizar o ânion superóxido devido ao alto potencial de toxicidade. Assim, os íons H+ são transportados para dentro da célula a favor do gradiente eletroquímico, por meio da ATP- sintase formando ATP através da ligação de ADP com fosfato.
· Na presença das enzimas superóxido dismutase e catalase o ânion superóxido não será́ toxico, já́ que elas são capazes de “eliminar “a toxicidade. Essa bactéria é chamada de AERÓBIA.
· O ânion superóxido será́ toxico, quando NÃO houver as enzimas superóxido dismutase e catalase. Uma vez que elas não conseguirão eliminar a toxicidade. Essa bactéria é chamada de ANAERÓBIA.
Se a bactéria não possui a superóxido dismutase e catalase, o oxigênio é toxico para ela, não crescendo na presença do oxigênio, sendo ANAERÓBIA.
Se a bactéria possui somente a enzima superóxido dismutase e não possui a catalase é classificada como MICROAERÓFILA. Que ainda conseguem viver no ambiente que tem oxigênio pois tem o superóxido dismutase, vai neutralizar o ânion superóxido, formando peróxido de hidrogênio e ele de forma lenta e gradativa vai ser quebrado em agua e oxigênio.
PROVA DA CATALASE
É feita da seguinte forma: coloca-se uma gota de água oxigenada na lamina, então pega-se uma colônia da bactéria e põe-se em contato com a água, que é H2O2. Se a bactéria for aeróbica, ou seja, produzir catalase, ela vai quebrar o peroxido de hidrogênio em H2O + O2, formando bolhas.
REDUÇÃO DE NITRATO
As bactérias anaeróbicas também respiram, a diferença é o receptor final de elétrons, que nesse caso são outros componentes orgânicos, como o nitrato e o sulfato. 
Existem testes de laboratório que possibilita o observação da redução do nitrato, por meio da adição de alguns reagentes e se ao final ficar com uma coloração vermelha significa que o nitrato foi reduzido a nitrito. 
Redução a outros produtos: amônia, óxido nitroso, etc.
Obs.: Em que parte da célula bacteriana ocorre a:
· Glicólise: citoplasma
· Ciclo de Krebs: citoplasma
· Cadeia de fosf. Oxidat.: citoplasma