Bactérias Anaeróbias

Introdução

As bactérias anaeróbias são microrganismos capazes de crescer e obter energia sem utilizar o oxigênio molecular (O₂). Algumas precisam de ambientes livres desse gás; outras toleram sua presença ou conseguem alternar entre formas de metabolismo conforme as condições do ambiente. Elas habitam sedimentos de lagos, o intestino de animais e locais onde o consumo de oxigênio supera sua reposição.

Como as demais bactérias, possuem organização celular procariótica: seu material genético fica em uma região sem envoltório nuclear. A palavra “anaeróbia” descreve uma relação com o oxigênio, e não um grupo único de parentesco evolutivo. Espécies de linhagens distintas compartilham essa capacidade, com efeitos que vão da decomposição de resíduos à produção de alimentos fermentados.

Tipos e relação com o oxigênio

Os microbiologistas distinguem três categorias de bactérias capazes de crescer sem oxigênio. A classificação considera tanto o uso desse gás na obtenção de energia quanto a tolerância à sua presença.

• As anaeróbias estritas, também chamadas obrigatórias, crescem em condições sem O₂. A exposição ao gás pode inibir seu metabolismo ou causar a morte celular; a sensibilidade varia entre espécies. Clostridium tetani é um exemplo.

• As anaeróbias facultativas crescem com ou sem O₂. Quando há oxigênio disponível, podem utilizá-lo na respiração; quando ele falta, recorrem a vias compatíveis com seu repertório metabólico. Escherichia coli pertence a essa categoria.

• As anaeróbias aerotolerantes suportam o O₂, mas não dependem da respiração aeróbia para obter energia. Muitas bactérias lácticas apresentam esse comportamento e mantêm o metabolismo fermentativo mesmo em contato com o ar.

No livro “Microbiology”, a OpenStax, iniciativa educacional da Rice University, descreve as facultativas como “organismos que prosperam na presença de oxigênio, mas também crescem na sua ausência” (tradução nossa). A passagem fundamenta a distinção entre capacidade de crescer sem O₂ e intolerância ao gás. Fonte: OpenStax — exigências de oxigênio para o crescimento microbiano.

Efeitos do oxigênio sobre as células

Durante reações celulares, podem surgir derivados reativos do oxigênio, como o superóxido e o peróxido de hidrogênio. Essas substâncias danificam componentes da célula. Bactérias que convivem com O₂ precisam limitar esses danos por meio de sistemas de proteção.

Entre as enzimas envolvidas nessa proteção estão a superóxido dismutase e a catalase. Muitas anaeróbias estritas possuem defesas insuficientes para determinadas condições de exposição. O oxigênio também pode inativar enzimas de seu metabolismo. A tolerância depende da combinação dessas características, além da concentração do gás e do tempo de contato.

Fermentação e obtenção de energia

As células usam ATP como fonte imediata de energia para suas atividades. Muitas bactérias anaeróbias produzem ATP por fermentação, um processo no qual transferem elétrons para moléculas orgânicas derivadas do próprio metabolismo, sem empregar uma cadeia respiratória.

Na fermentação láctica pela via glicolítica clássica, a bactéria quebra a glicose e obtém um saldo de duas moléculas de ATP. Depois, converte o piruvato em lactato e regenera NAD⁺, uma molécula necessária à continuidade da glicólise. Esse saldo corresponde a essa via específica; outras fermentações bacterianas apresentam etapas e rendimentos distintos.

Na produção de iogurte, os fabricantes utilizam bactérias como Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus e Streptococcus thermophilus. Ao fermentarem açúcares do leite, elas produzem ácido láctico. A queda do pH favorece a coagulação das proteínas e contribui para a textura do alimento.

Respiração anaeróbia

Outras bactérias obtêm energia por respiração anaeróbia. Nesse processo, utilizam uma cadeia transportadora de elétrons associada à membrana celular. Ao final da cadeia, uma substância diferente do O₂ recebe os elétrons. Dependendo da espécie, esse aceptor pode ser nitrato ou sulfato.

A OpenStax explica essa alternativa como o uso de “uma molécula inorgânica diferente do oxigênio como aceptor final de elétrons” (tradução nossa). A descrição se aplica, por exemplo, às respirações com nitrato e sulfato abordadas neste artigo. Fonte: OpenStax — respiração celular.

A cadeia respiratória permite estabelecer um gradiente de íons através da membrana, usado pela enzima ATP sintase na produção de ATP. O rendimento depende do doador e do aceptor de elétrons envolvidos. Por isso, não existe um número único de moléculas de ATP válido para toda respiração anaeróbia.

Fermentação e respiração anaeróbia permitem obter energia sem O₂, mas usam mecanismos distintos. A presença de uma cadeia respiratória caracteriza a segunda. Essa diferença explica por que os termos não devem ser tratados como sinônimos.

Ambientes onde vivem

Em solos encharcados, a água ocupa espaços antes preenchidos por ar e dificulta a reposição de oxigênio. Após o consumo do gás disponível, microrganismos capazes de crescer sem ele encontram condições para se multiplicar. Nos sedimentos de lagos, a decomposição também pode consumir o O₂ antes que ele alcance as camadas mais profundas.

No corpo dos animais, essas condições aparecem no intestino grosso e no rúmen dos bovinos. Cada ambiente oferece substratos próprios. No rúmen, comunidades microbianas participam da degradação do alimento vegetal; no cólon humano, bactérias fermentam parte dos componentes alimentares que escapam à digestão no intestino delgado.

Características gerais e exemplos

O metabolismo anaeróbio pode ocorrer em bactérias com estruturas e modos de vida distintos. Entre suas características estão:

• Organização unicelular e ausência de núcleo delimitado por membrana, características compartilhadas com as demais bactérias.

• Reprodução geralmente por divisão binária, na qual uma célula origina duas células após duplicar seu material genético.

• Formatos variados, como células arredondadas ou alongadas; a relação com o oxigênio não determina uma forma celular específica.

• Diversidade de fontes de energia, com espécies fermentadoras e espécies que realizam respiração anaeróbia.

• Relações distintas com outros organismos, desde a convivência na microbiota até infecções em determinadas condições.

Bacteroides fragilis pode integrar a microbiota intestinal e causar infecções quando alcança regiões fora de seu habitat habitual. Entre as bactérias redutoras de sulfato, espécies de Desulfovibrio utilizam esse composto em condições anaeróbias. Já Clostridium acetobutylicum produz solventes, incluindo butanol, por fermentação.

Participação nos ciclos da matéria

Ao degradarem matéria orgânica sem oxigênio, bactérias anaeróbias participam do ciclo do carbono. Os produtos liberados por uma espécie podem servir de alimento a outra, formando comunidades nas quais várias populações realizam etapas sucessivas da decomposição.

No ciclo do nitrogênio, bactérias desnitrificantes podem utilizar nitrato e convertê-lo, por etapas, em nitrogênio gasoso. A desnitrificação devolve esse elemento à atmosfera e pode reduzir a quantidade de nitrogênio disponível para as plantas no solo.

No ciclo do enxofre, bactérias redutoras de sulfato produzem sulfeto. Em certas condições, forma-se sulfeto de hidrogênio, associado ao odor de ovo podre. A ocorrência desse gás depende dos substratos disponíveis e da comunidade presente; o cheiro, sozinho, não identifica uma espécie bacteriana.

Microbiota intestinal e saúde

No intestino grosso, bactérias anaeróbias fermentam componentes das fibras alimentares e produzem ácidos graxos de cadeia curta. O butirato, produzido por espécies como Faecalibacterium prausnitzii, serve de fonte de energia para células do revestimento do cólon. A atividade dessas comunidades depende dos alimentos disponíveis e das interações entre seus integrantes.

Algumas espécies podem causar doenças. Clostridium tetani produz a toxina responsável pelo tétano, enquanto Clostridium botulinum produz a toxina associada ao botulismo. A capacidade de causar doença depende da espécie e das condições de exposição; o crescimento sem oxigênio, por si só, não define uma bactéria como patogênica.

Também existem infecções provocadas por integrantes da própria microbiota quando eles chegam a tecidos onde não costumam viver. A formação de abscessos e a presença de tecido com baixa oxigenação podem favorecer o crescimento de anaeróbios. Em algumas infecções mistas, bactérias facultativas consomem oxigênio e favorecem a instalação das estritas.

Estudo e identificação em laboratório

Para cultivar anaeróbias estritas, os microbiologistas precisam controlar a exposição ao ar. Eles utilizam meios com substâncias redutoras e equipamentos que mantêm a atmosfera sem oxigênio, como jarras ou câmaras de anaerobiose.

Em “Medical Microbiology”, obra da University of Texas Medical Branch disponível no NCBI Bookshelf, David J. Hentges afirma: “Condições anaeróbias são necessárias para a coleta, o cultivo e a identificação das amostras” (tradução nossa). O cuidado começa antes de a amostra chegar ao laboratório, pois o contato com O₂ pode comprometer a recuperação de espécies sensíveis. Fonte: Hentges — características gerais dos anaeróbios.

Aplicações em biodigestores e no tratamento de resíduos

Em biodigestores, operadores mantêm condições que permitem a decomposição anaeróbia de resíduos orgânicos. Bactérias participam da quebra de moléculas complexas e da formação de compostos mais simples. Outros microrganismos utilizam parte desses produtos na produção de biogás, aproveitado como combustível.

As pesquisadoras Ana Júlia Cavaleiro e Madalena M. Alves, da Universidade do Minho, escrevem na Revista de Ciência Elementar: “As comunidades microbianas anaeróbias são constituídas por microrganismos pertencentes aos domínios Bactéria e Arquea”. Essa distinção permite identificar os participantes da biodigestão: as arqueias metanogênicas realizam a etapa de produção biológica de metano, em associação com as bactérias que fornecem substratos. Fonte: Cavaleiro e Alves — digestão anaeróbia.

No tratamento de efluentes, os responsáveis pelos reatores controlam o pH e a temperatura para manter as comunidades ativas. O aproveitamento do gás exige captação adequada. O material que sai do reator ainda precisa ser avaliado e manejado conforme sua composição e seu destino.

Você sabia?

• Algumas anaeróbias estritas formam endósporos, estruturas dormentes que resistem a condições desfavoráveis. Isso permite que sobrevivam à exposição ao ar nessa forma, mesmo quando as células em crescimento são sensíveis ao oxigênio. A formação de endósporos é uma estratégia de sobrevivência; cada célula forma um endósporo, sem aumentar o número de indivíduos.

• Na sintrofia, certas bactérias degradam compostos em associação com microrganismos que consomem o hidrogênio liberado. Ao manter baixa a concentração desse produto, o parceiro permite que reações energeticamente desfavoráveis em outras condições continuem ocorrendo.

Infográfico com síntese sobre as bactérias anaeróbias.

Resumo do artigo

• Bactérias anaeróbias conseguem crescer e obter energia sem utilizar oxigênio molecular.

• As estritas apresentam sensibilidade ao O₂, com diferenças de tolerância entre espécies.

• As facultativas crescem com ou sem oxigênio e ajustam seu metabolismo às condições disponíveis.

• As aerotolerantes suportam o oxigênio e mantêm formas anaeróbias de obtenção de energia.

• Na fermentação, a célula transfere elétrons para compostos orgânicos sem utilizar uma cadeia respiratória.

• Na respiração anaeróbia, uma cadeia transportadora transfere elétrons para aceptores diferentes do O₂.

• Esses microrganismos vivem em ambientes como sedimentos e o intestino de animais.

• Participam da decomposição e dos ciclos biogeoquímicos, com efeitos que dependem da espécie.

• Algumas integram a microbiota ou são utilizadas na produção de alimentos; outras podem causar doenças.

• Nos biodigestores, bactérias atuam em associação com arqueias metanogênicas na conversão de resíduos em biogás.

Questões de teste

1. Uma bactéria cresce tanto na presença quanto na ausência de oxigênio e pode utilizar esse gás na respiração. Ela pertence à categoria das:

a) Anaeróbias estritas.
b) Anaeróbias facultativas.
c) Aeróbias obrigatórias.
d) Anaeróbias aerotolerantes incapazes de respiração aeróbia.

2. A característica que distingue a respiração anaeróbia da fermentação é:

a) A dependência obrigatória de oxigênio molecular.
b) A ausência de produção de ATP.
c) A utilização de uma cadeia transportadora de elétrons.
d) A ocorrência exclusiva em bactérias causadoras de doenças.

3. Após o encharcamento prolongado de um solo, pesquisadores observam maior atividade de anaeróbios. Uma explicação compatível com esse resultado é:

a) A água dificulta a reposição de oxigênio, enquanto os organismos consomem o gás disponível.
b) Todas as bactérias aeróbias se transformam em anaeróbias estritas quando entram em contato com água.
c) A água impede qualquer reação metabólica que utilize matéria orgânica.
d) O encharcamento fornece oxigênio ilimitado aos microrganismos.

4. Sobre as bactérias anaeróbias presentes no organismo humano, assinale a alternativa correta:

a) Todas produzem as toxinas do botulismo e do tétano.
b) Vivem apenas em tecidos doentes.
c) São incapazes de utilizar componentes dos alimentos.
d) Algumas participam da microbiota e produzem substâncias utilizadas pelo organismo.

5. Em um biodigestor com produção de metano, a divisão de atividades entre os microrganismos inclui:

a) A produção de todo o metano por bactérias lácticas.
b) A degradação de substratos por bactérias e a produção de metano por arqueias metanogênicas.
c) A produção de metano exclusivamente por células animais.
d) A liberação obrigatória de oxigênio pelas arqueias para sustentar as bactérias.

Gabarito explicativo

1. Alternativa b. As anaeróbias facultativas crescem com ou sem oxigênio e podem recorrer à respiração aeróbia quando ele está disponível. As aerotolerantes suportam o gás, mas não o utilizam nessa forma de respiração.

2. Alternativa c. Na respiração anaeróbia, os elétrons passam por uma cadeia transportadora até um aceptor diferente do O₂. Na fermentação, a célula transfere elétrons para compostos orgânicos sem empregar uma cadeia respiratória.

3. Alternativa a. A ocupação dos poros pela água dificulta a entrada de oxigênio. O consumo do gás que resta pode criar condições favoráveis ao metabolismo anaeróbio.

4. Alternativa d. Parte das bactérias anaeróbias intestinais fermenta componentes alimentares e produz ácidos graxos de cadeia curta. O butirato pode ser utilizado por células do revestimento do cólon.

5. Alternativa b. Bactérias participam da degradação e da formação de substratos utilizados por outros microrganismos. As arqueias metanogênicas realizam a produção biológica de metano nessa comunidade.

Por Tânia Cabral - Professora de Biologia e Ciências do Ensino Fundamental e Médio - graduada na Unesp, 2001.

Publicado em 12/11/2026