Termos Chave
- anaeróbica: Sem oxigênio; especialmente de um ambiente ou organismo.
- redução: Uma reacção em que os electrões são ganhos e a valência é reduzida; frequentemente pela remoção de oxigénio ou pela adição de hidrogénio.
- respiração anaeróbia: reacções e processos metabólicos que ocorrem nas células de organismos que utilizam aceitadores de electrões que não o oxigénio
Respiração anaeróbia é a formação de ATP sem oxigénio. Este método ainda incorpora a cadeia de transporte de electrões respiratórios, mas sem utilizar o oxigénio como o aceitador terminal de electrões. Em vez disso, moléculas como o sulfato (SO42-), nitrato (NO3-), ou enxofre (S) são utilizadas como aceitadores de electrões. Estas moléculas têm um potencial de redução inferior ao do oxigénio; assim, forma-se menos energia por molécula de glucose em condições anaeróbias versus aeróbias.
Muitos tipos diferentes de aceitadores de elétrons podem ser usados para a respiração anaeróbica. A desnitrificação é a utilização de nitrato (NO3-) como o aceitador de electrões terminal. O nitrato, tal como o oxigénio, tem um elevado potencial de redução. Este processo é amplamente difundido e utilizado por muitos membros de Proteobactérias. Muitas bactérias desnitrificantes também podem usar ferro férrico (Fe3+) e diferentes aceitadores de elétrons orgânicos.
A redução de sulfato usa sulfato (SO2-4) como o aceitador de elétrons, produzindo sulfato de hidrogênio (H2S) como um produto final metabólico. A redução de sulfato é um processo relativamente pobre energeticamente, e é usado por muitas bactérias Gram negativas encontradas dentro do δ-Proteobacteria. Também é usado em organismos Gram-positivos relacionados ao Desulfotomaculum ou ao Arqueoglobus.
A redução de sulfato requer o uso de doadores de elétrons, como os compostos de carbono lactato e piruvato (redutores organotróficos), ou gás hidrogênio (redutores litotróficos). Algumas bactérias autótrofas redutoras de sulfato, como o Desulfotignum phosphitoxidans, podem usar o fosfito (HPO3-) como doador de elétrons. Outras, como certas espécies de Desulfovibrio, são capazes de desproporcionar o enxofre (dividindo um composto em um doador de elétrons e um aceitador de elétrons) usando enxofre elementar (S0), sulfito (SO3-2), e tiossulfato (S2O32-) para produzir tanto sulfato de hidrogênio (H2S) quanto sulfato (SO2-).
Acetogénese é um tipo de metabolismo microbiano que utiliza hidrogénio (H2) como doador de electrões e dióxido de carbono (CO2) como aceitador de electrões para produzir acetato, os mesmos doadores e aceitadores de electrões utilizados na metanogénese.
Ferric iron (Fe3+) é um aceitador de electrões terminal anaeróbio largamente utilizado por organismos autotróficos e heterotróficos. O fluxo de electrões nestes organismos é semelhante ao do transporte de electrões, terminando em oxigénio ou nitrato, excepto que nos organismos redutores de ferro férrico a enzima final neste sistema é uma redutase férrica de ferro. Como algumas bactérias redutoras de ferro férrico (p.ex. metallireducens) podem usar hidrocarbonetos tóxicos (p.ex. tolueno) como fonte de carbono, existe um interesse significativo em usar estes organismos como agentes de biorremediação em aquíferos contaminados com ferro férrico.
Outros aceitadores de electrões inorgânicos incluem a redução do ião mangânico (Mn4+) para manganoso (Mn2+), Selenato (SeO42-) para selenito (SeO32-) para selénio (Se), Arsenato (AsO43-) para arsenite (AsO33-), e Uranil (UO22+) para dióxido de urânio (UO2)
Os compostos orgânicos também podem ser usados como aceitadores de electrões na respiração anaeróbica. Estes incluem a redução de fumarato a succinato, N-óxido de trimetilamina (TMAO) a trimetilamina (TMA), e sulfóxido de dimetilo (DMSO) a sulfureto de dimetilo (DMS).