Anaerobismo

Anaerobismo – O que é

Todos os seres vivos que vivem na presença de oxigênio são chamados de aeróbios. Aqueles seres vivos que sobrevivem na ausência do oxigênio são chamados de anaeróbicos.

O anaerobismo é um processo de respiração que ocorre sem a presença do oxigênio. Os seres vivos que sobrevivem sem a presença do oxigênio são anaeróbicos.

As bactérias anaeróbias não necessitam de oxigênio, dificilmente elas sobrevivem em sua presença.

A anaerobiose é o processo utilizado por algumas espécies de bactérias e pelas fibras musculares submetidas a esforço intenso. Esta última reação é catalisada pela enzima desidrogenase lática; nestas condições, o aporte sanguíneo de oxigénio torna-se insuficiente e a fibra muscular é submetida a uma anaerobiose relativa. Em vez de o piruvato entrar no ciclo de Krebs, há produção de lactato.

Em outros organismos, como as leveduras, o piruvato é descarboxilado, originando acetaldeído, que, servindo como aceptor dos elétrons do NADH, se reduz a etanol.

Anaerobismo é um processo bioquímico, onde algumas espécies de bactérias utilizam a energia solar, como fonte de energia, realizando assim o processo de fotossíntese, ou seja, a captura desta energia solar, realizando uma ligação química, unindo dois átomos.

Este processo ocorre sem o ar, ou seja, sem a presença do gás oxigênio O2, fundamental para que ocorra as reações químicas e biológicas corretas.

O que é respiração aeróbica?

A respiração celular é o processo pelo qual os organismos vivos obtêm energia dos alimentos. Existem dois métodos principais. A respiração aeróbica – empregada por todas as formas de vida multicelulares e algumas unicelulares – usa o oxigênio da atmosfera, ou dissolvido na água, como parte de um processo complexo que libera e armazena energia.

A respiração anaeróbica é usada por uma variedade de organismos unicelulares e não envolve oxigênio não combinado.

O Surgimento da Respiração Aeróbica

As primeiras formas de vida na Terra surgiram em um mundo desprovido de oxigênio livre. Eles usaram processos anaeróbicos para se abastecerem de energia. Em algum ponto, ainda no início da história da Terra, evoluíram organismos que empregavam a fotossíntese para produzir moléculas de açúcar usando dióxido de  carbono, obtido da atmosfera, e água.

O açúcar servia como fonte de energia e o processo produzia oxigênio como subproduto. O oxigênio era tóxico para muitos organismos anaeróbicos, mas alguns evoluíram para usá-lo em um novo tipo de respiração que, na verdade, fornecia muito mais energia do que o processo anaeróbico.

As primeiras formas de vida consistiam em células que não tinham núcleos ou outras estruturas bem definidas. Eles são conhecidos como procariotos e compreendem organismos como bactérias e cianobactérias, também conhecidas como algas verde-azuladas. Mais tarde, surgiram células com núcleos e outras estruturas; estes são conhecidos como eucariotos.

Eles incluem alguns organismos unicelulares e todos os organismos multicelulares, como plantas e animais. Todos os eucariotos e alguns procariontes usam respiração aeróbica.

Como funciona a respiração aeróbica

As células armazenam energia em uma molécula chamada trifosfato de adenosina (ATP). Este composto contém três grupos fosfato (PO4), mas pode liberar energia ao perder um deles para formar difosfato de adenosina (ADP). Por outro lado, o ADP pode ganhar um grupo fosfato para se tornar ATP, armazenando energia.

Outra molécula importante é o dinucleotídeo de adenina nicotinamida. Ele pode existir em duas formas: NAD⁺, que pode aceitar dois elétrons e um íon de hidrogênio (H⁺) para formar o NADH, que pode dar elétrons a outras moléculas. O composto é usado na respiração para transportar elétrons de um lugar para outro.

O ponto de partida para a respiração é a glicose (C₆H₁₂O₆), um dos carboidratos mais simples. Moléculas de açúcar mais complexas nos alimentos são primeiro decompostas neste composto. A glicose, por sua vez, é quebrada por um processo denominado glicólise, que ocorre no citoplasma, ou fluido celular, e é comum à respiração anaeróbica e aeróbia.

Glicolise

O processo de glicólise usa duas moléculas de ATP para converter a glicose, que tem seis átomos de carbono, em duas moléculas de três carbonos de um composto chamado piruvato em uma série de etapas. Ao final desse processo, quatro moléculas de ATP são produzidas, de forma que há um ganho geral de dois ATPs, o que representa um ganho de energia armazenada.

A glicólise também resulta em duas moléculas de NAD +, cada uma recebendo dois elétrons e um íon de hidrogênio da glicose para formar o NADH. No geral, portanto, a glicólise resulta em duas moléculas de piruvato, duas de ATP e duas de NADH.

Nas células eucarióticas, os estágios restantes da respiração aeróbia ocorrem em estruturas conhecidas como mitocôndrias. Acredita-se que esses minúsculos órgãos tenham sido organismos independentes que foram incorporados às células em algum momento no passado distante. Cada molécula de piruvato é convertida, com o auxílio do NAD +, em um composto denominado acetil coA, perdendo um átomo de carbono e dois de oxigênio para formar o dióxido de carbono como produto residual e formando outra molécula de NADH.

O Ciclo de Krebs

A próxima etapa é chamada de ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido tricarboxílico ou ácido cítrico.

O acetil coA do piruvato se combina com um composto denominado oxaolacetato para produzir citrato, ou ácido cítrico, que, em uma série de etapas envolvendo NAD +, produz ATP, bem como NADH e outra molécula chamada FADH₂, que tem função semelhante. Isso resulta no ácido cítrico sendo convertido de volta em oxaloacetato para iniciar o ciclo novamente.

Cada ciclo completo produz duas moléculas de ATP, oito de NADH e duas de FADH₂ a partir de duas moléculas de piruvato.

Fosforilação de transporte de elétrons

O estágio final é conhecido como fosforilação por transporte de elétrons ou fosforilação oxidativa. Neste ponto do processo, os elétrons carregados por NADH e FADH₂ são usados para fornecer a energia para anexar grupos fosfato às moléculas de ADP para produzir até 32 moléculas de ATP. Isso ocorre na membrana da mitocôndria por meio de uma série de cinco proteínas, através das quais os elétrons são transportados. O oxigênio, que aceita prontamente os elétrons, é necessário para removê-los no final do processo. O oxigênio então se combina com íons de hidrogênio liberados do NADH para formar água.

Eficiência

No geral, o processo de respiração aeróbia pode, em teoria, produzir até 36 moléculas de armazenamento de energia de ATP para cada molécula de glicose, em comparação com apenas duas para a respiração anaeróbica, tornando-o um processo muito mais eficiente em termos de energia. Na prática, porém, acredita-se que cerca de 31 ou 32 moléculas de ATP sejam produzidas, pois outras reações podem ocorrer nos estágios finais. Embora esse processo seja uma forma altamente eficiente de produzir e armazenar energia, ele também produz pequenas quantidades de formas muito reativas de oxigênio, conhecidas como peróxidos e superóxidos. Eles são potencialmente prejudiciais às células e alguns cientistas acreditam que podem estar envolvidos no envelhecimento e em algumas doenças.

O que são bactérias anaeróbicas?

Bactérias anaeróbias são bactérias que não precisam de oxigênio para viver. Em humanos, essas bactérias geralmente vivem no trato gastrointestinal, mas também podem ser encontradas em outros lugares fora do corpo, incluindo no solo e na água, nos alimentos e nos animais. Alguns anaeróbios são benéficos para os humanos, mas outros podem causar doenças, como apendicite, diverticulite e gengivite. As características de uma infecção bacteriana anaeróbia são pus de mau cheiro, a formação de abcessos e a destruição do tecido.

Benéfico ou Nocivo

O gênero Bacteroides é um exemplo de bactéria anaeróbia que é benéfica e prejudicial. No trato gastrointestinal, espécies desse gênero auxiliam na digestão, mas quando em outras áreas do corpo, podem causar trombose sinusal, pneumonia e meningite, entre outras doenças. Outros anaeróbios ajudam as pessoas sem viver em seus corpos. Por exemplo, algumas espécies de Lactobacillus são comumente usadas na fabricação de queijos. Da mesma forma, alguns tipos de Clostridium podem ser usados na biorremediação, que é o processo de tornar o solo contaminado utilizável novamente; eles fazem isso atacando contaminantes e convertendo-os em dióxido de carbono não tóxico.

Tipos de anaeróbios

Existem três categorias de bactérias anaeróbias: obrigatórias, aerotolerantes e facultativas. Obrigar os anaeróbios precisam de um ambiente livre de oxigênio para viver.

Eles não podem crescer em lugares com oxigênio, que às vezes pode danificá-los e destruí-los. Bactérias aerotolerantes não usam oxigênio para viver, mas podem existir em sua presença.

Os anaeróbios facultativos usam a fermentação para crescer em locais sem oxigênio, mas usam respiração aeróbica em locais com oxigênio.

Porphyromonas gingivalis é um exemplo de anaeróbio obrigatório. É comumente encontrada na boca, mas também acredita-se que esteja relacionada à artrite reumatoide.

Um exemplo comum de bactéria anaeróbia aerotolerante é o Propionibacterium acnes. Normalmente existe na pele das pessoas e é um fator que contribui para a acne. Em alguns casos, ele entra no corpo e causa endocardite, que é uma inflamação do revestimento do coração.

Algumas espécies do gênero Staphylococcus são facultativas e são a principal causa de envenenamento do sangue. Um exemplo é o Staphylococcus aureus, que produz uma variedade de infecções, desde problemas comuns de pele, como acne, furúnculos e impetigo, até condições agudas como meningite, endocardite e pneumonia. Também causa a síndrome do choque tóxico (SST). Outro anaeróbio facultativo é a Escherichia coli, que contém muitas cepas úteis de bactérias, bem como algumas prejudiciais, como as que causam intoxicação alimentar.

Infecções anaeróbicas

Muitos anaeróbios infectam feridas abertas, úlceras cutâneas diabéticas, picadas e outras lesões cutâneas. Bacteroides são algumas das espécies de bactérias anaeróbias mais comuns nas feridas dos pés de diabéticos.

Frequentemente, os anaeróbios coexistem com bactérias aeróbicas, que precisam de oxigênio para se desenvolver. Isso é comum nas úlceras dos pés, o que as torna mais difíceis de tratar.

Outros anaeróbios, como os do gênero Actinomyces, podem causar infecções dentárias na boca. Lesões na boca, cirurgias ou doenças podem permitir que bactérias anaeróbias normalmente benignas se desenvolvam em infecções, causando abcessos, dor e inflamação. O enxágue com água oxigenada libera oxigênio, que pode ajudar a destruir as bactérias ou retardar seu crescimento. As infecções anaeróbicas da boca também podem ocorrer nos canais radiculares, mandíbula, amígdalas e garganta.

Às vezes, os anaeróbios infectam os pulmões, causando abscessos, pneumonia, pleurisia purulenta e brônquios pulmonares dilatados. Outras vezes, afetam o abdômen, causando peritonite e abscessos.

Várias espécies podem ser encontradas em todo o corpo; por exemplo, espécies do gênero Actinomyces geralmente aparecem na cavidade oral e no trato respiratório superior, mas podem existir no trato gastrointestinal. Outras espécies vivem em áreas específicas, como o cólon.

As espécies de Bacteroides são normalmente encontradas nas fezes humanas e causam destruição de tecido quando introduzidas em uma ferida.

Sintomas de infecção

Os sintomas de uma infecção anaeróbica geralmente variam de acordo com sua localização, embora a dor e a febre sejam bastante comuns. Por exemplo, infecções na área dos dentes e gengivas costumam causar dor, inchaço e sangramento gengival, bem como mau hálito. Em casos graves, uma pessoa pode ter feridas com secreção ou grandes orifícios na gengiva.

Uma pessoa com infecção de garganta pode ter dor de garganta, sensação de asfixia ou febre, além de mau hálito. Pessoas com infecções pulmonares podem ter dificuldade para respirar, bem como tosse, dor no peito e febre. Pessoas com infecções abdominais podem sentir febre e dor. Se uma pessoa foi submetida recentemente a uma cirurgia, pode haver uma drenagem de odor fétido de sua ferida.

As infecções pélvicas geralmente causam dor, febre, calafrios e drenagem do útero.

As infecções bacterianas anaeróbicas em feridas cutâneas geralmente aparecem como áreas vermelhas e inchadas e podem secretar pus de odor fétido.

As infecções da corrente sanguínea costumam causar calafrios e febre alta e podem resultar em morte. Pessoas com envenenamento do sangue geralmente apresentam estrias vermelhas na pele perto da ferida, mesmo que a ferida não pareça estar infeccionada.

Fatores de risco

Existe um risco aumentado de infecção em pessoas que têm o sistema imunológico comprometido, foram submetidas a cirurgias ou sofreram uma lesão. Pessoas com diabetes mellitus, doenças dos vasos sanguíneos, câncer e tumores também são mais propensas a infecções bacterianas.

Às vezes é difícil saber onde uma pessoa contraiu uma doença causada por bactérias. Por exemplo, os esporos de bactérias do gênero Clostridium, que podem causar tétano, botulismo e gangrena gasosa, podem viver por muito tempo em condições adversas antes de germinar e crescer. Muitos casos de infecção são causados por vários tipos de bactérias anaeróbias trabalhando juntas.

Formas Comuns

Os anaeróbios têm muitas formas. Actinomyces têm formas de bastonetes que podem ser retas, ligeiramente curvas ou ramificadas. Propionibacterium também vem em várias formas, como oval, em forma de clube ou em forma de bastonete, bem como ramificado e bifurcado. Médicos e pesquisadores usam a forma como um dos fatores de identificação ao diagnosticar um paciente ou estudar uma bactéria.

Energia utilizada pelos organismos vivos

Necessidade de energia

Os organismos apresentam uma série contínua de processos físico-químicos. Alguns destes processos são espontâneos, como a difusão.

Nesta situação uma molécula flui espontaneamente de um local onde ela é mais concentrada para um local onde ela é menos concentrada. Outros processos não são espontâneos. O sódio, por exemplo, é continuamente bombeado de dentro das células para o interstício, mesmo sendo muito mais concentrado fora do que dentro da célula. Este processo requer energia.

Origem da energia

A energia usada pelos organismos vem, em última análise, quase sempre do sol. O processo de fotossíntese “captura” esta energia solar em uma ligação química, unindo dois átomos. Na molécula de glicose, por exemplo, entre os átomos de carbono existe energia acumulada, potencialmente utilizável.

Processos de Respiração Anaeróbica

A respiração anaeróbica é feita principalmente a partir de fermentação, seja ela láctica ou alcoólica.

Fonte: Equipe Portal São Francisco