Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

5. B- Con respecto a la biotecnología y las industrias alimentarias:
a) Explique las diferencias que existen entre las siguientes: el sustrato sin glúcidos (glucosa/piruvato), sin reacciones catabólicas; se dan en condiciones de anaerobiosis; el rendimiento energético solo son 2 ATP (por fosforilación a nivel de sustrato en la glucólisis); etc. Se otorgarán otros 0,25 puntos más por cada diferencia como las siguientes: la fermentación láctica el producto final es ácido láctico (lactato) y en alcohólica es etanol. En la fermentación láctica el producto final es ácido láctico (lactato) y en la fermentación alcohólica es etanol y CO2; la primera es realizada por bacterias y la segunda por levaduras, mientras que la láctica se da a partir de microorganismos. La fermentación alcohólica se utiliza en la industria del vino, cerveza, pan, y la láctica en la del yogur, queso (0,5 puntos).
b) Para elaborar un yogur casero, la fermentación se suele llevar a cabo a una temperatura de 35-40 °C durante una serie de horas. Explique qué sucedería si dicho proceso se realizase a una temperatura de 70-75 °C (0,5 puntos).
c) Razone qué ocurriría en el caso que la fermentación se realizase a 10-15 °C (0,5 puntos).

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{diferencias}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{existen}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{alcoh}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{l}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ctica}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}$

Ambas son fermentaciones, es decir, rutas catabólicas parciales que parten de la glucosa y del piruvato de la glucólisis, se dan en anaerobiosis y rinden solo los 2 ATP obtenidos por fosforilación a nivel de sustrato en la glucólisis. En las dos, la finalidad última es reoxidar el NADH a ${\text{NAD}}^{+}$ para que la glucólisis pueda continuar, y en las dos el aceptor final de electrones es una molécula orgánica.

Las diferencias están en el producto y en el microorganismo que las realiza:

$$	$\text{Fermentaci}\acute{\text{o}}\text{n alcoh}\acute{\text{o}}\text{lica}$	$\text{Fermentaci}\acute{\text{o}}\text{n l}\acute{\text{a}}\text{ctica}$
Producto final	Etanol y ${\text{CO}}_2$	Ácido láctico (lactato), sin desprendimiento de gas
Quién la realiza	Levaduras, sobre todo $\mathit{\text{Saccharomyces}}\mathit{\text{cerevisiae}}$	Bacterias lácticas ($\mathit{\text{Lactobacillus}}$, $\mathit{\text{Streptococcus}}$) y también el músculo en anaerobiosis
Uso industrial	Vino, cerveza y pan	Yogur, queso y encurtidos

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{suceder}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{dicho}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{realizase}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{temperatura}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{70-75}}\mathbf{\text{°C}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}$

A esa temperatura no se obtendría yogur. Las bacterias lácticas son mesófilas, con un óptimo en torno a los $40{}^{\circ }\text{C}$, y a $70\text{-}75{}^{\circ }\text{C}$ mueren: sus enzimas se desnaturalizan de forma irreversible al romperse los enlaces que sostienen la estructura terciaria y el centro activo pierde su conformación.

Sin actividad enzimática no hay fermentación láctica, no se produce ácido láctico, la leche no se acidifica y las caseínas no precipitan, así que la leche quedaría líquida y sin cuajar. De hecho, ese rango de temperatura es el que se usa para pasteurizar, precisamente para eliminar microorganismos.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ocurrir}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{caso}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{realizase}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{10-15}}\mathbf{\text{°C}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}$

A $10\text{-}15{}^{\circ }\text{C}$ las bacterias no mueren, pero trabajan muy por debajo de su temperatura óptima: la energía cinética es baja, los choques entre enzima y sustrato escasean y tanto el crecimiento del cultivo como la producción de ácido láctico se ralentizan mucho.

El resultado es que la fermentación no se completa en las horas previstas: la leche apenas se acidifica y el yogur queda sin cuajar o muy líquido. La inhibición es reversible, de modo que subiendo la temperatura al óptimo el proceso se reanudaría. Además, esa lentitud deja tiempo a que proliferen otros microorganismos contaminantes.