Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2021

Las aceitunas, los frutos del olivo (Olea europaea), tienen un contenido alto en agua y grasas y bajo en azúcares, proteínas y sales minerales. Su sabor amargo se debe a la oleuropeína, una sustancia abundante en la pulpa de este fruto. Por eso no se consumen directamente del árbol, sino que se procesan de diferentes maneras para obtener alimentos con un sabor agradable: las aceitunas de mesa y el aceite de oliva.

Fuente: Adaptación de una imagen de Elsevier.

1. Durante el proceso de maduración de las aceitunas tiene lugar la formación de aceite en la pulpa. Cuando las aceitunas están verdes, los ácidos grasos son los lípidos más abundantes en la pulpa. En cambio, cuando las aceitunas han madurado, los lípidos más abundantes son los triglicéridos, que son el componente principal del aceite. [1 punto]
a) ¿Qué reacción explica este cambio en la proporción de lípidos que se produce durante la maduración? Diga el nombre de los sustratos y de los productos de esta reacción y también el nombre del enlace que se forma.

Nombre de la reacción: Nombre de los sustratos: Nombre de los productos: Nombre del enlace que se forma:

b) El aceite de oliva virgen se obtiene mediante el prensado de las aceitunas, que se realiza en frío. Durante el proceso de extracción y sobre todo durante el almacenamiento se puede producir una pérdida de calidad del aceite. Esto puede ser debido a un aumento de ácidos grasos libres en el aceite por la hidrólisis (o lipólisis) de los triglicéridos, causada por el enzima lipasa. ¿Por qué realizar la extracción del aceite en frío y conservarlo en un ambiente fresco impide su alteración? Justifique la respuesta en términos de actividad enzimática.

2. Las aceitunas recogidas de los árboles se someten a un proceso de fermentación para obtener las aceitunas de mesa. Algunos microorganismos que fermentan las aceitunas son bacterias lácticas de la especie Lactobacillus pentosus o levaduras de la especie Saccharomyces cerevisiae. Para hacer la fermentación utilizan la glucosa y otros azúcares que hay en la aceituna. Ahora bien, el tipo de fermentación que hacen es diferente. El producto final de la fermentación de Lactobacillus pentosus provoca una disminución del pH por acumulación de ácido láctico. En cambio, uno de los productos de la fermentación que hace Saccharomyces cerevisiae es un gas que a veces causa deformaciones de las aceitunas mediante la formación de bolsas donde se acumula el gas. ¿Qué tipo de fermentación hacen estos microorganismos? Escriba el balance de la reacción que tiene lugar en cada caso a partir de la glucosa. [1 punto]

Tipo de fermentación que hace Lactobacillus pentosus: — Balance de la reacción: Tipo de fermentación que hace Saccharomyces cerevisiae: — Balance de la reacción:

$\textbf{1. Durante el proceso de maduración de las aceitunas tiene lugar la formación de aceite en la pulpa. (1 punto)}$

$\textbf{a) ¿Qué reacción explica este cambio en la proporción de lípidos que se produce durante la maduración?}$

Cuestión	Respuesta Nombre de la reacción	Una esterificación, y como se repite tres veces sobre la misma molécula de glicerol, una triple esterificación. Es una reacción de condensación, porque en cada unión se desprende una molécula de agua. Nombre de los sustratos	El glicerol, o propanotriol, y tres moléculas de ácido graso, que pueden ser iguales o distintas entre sí. Los ácidos grasos son precisamente los lípidos que abundan en la aceituna verde. Nombre de los productos	Un triglicérido o triacilglicérido, que es el componente principal del aceite, y tres moléculas de agua. Nombre del enlace que se forma	El enlace éster, entre el grupo hidroxilo del glicerol y el grupo carboxilo del ácido graso. Se forman tres, uno por cada hidroxilo del glicerol.

Así se explica lo que observa el enunciado: los ácidos grasos no desaparecen, se combinan. A medida que la aceituna madura van quedando esterificados en forma de triglicéridos, de modo que la proporción de ácidos grasos libres baja y la de triglicéridos sube. La reacción inversa, la hidrólisis o lipólisis, es la que aparece en el apartado siguiente.

$\textbf{b) ¿Por qué realizar la extracción del aceite en frío y conservarlo en un ambiente fresco impide su alteración? Justifique la respuesta en términos de actividad enzimática.}$

Porque la lipasa es un enzima, y como todo enzima su actividad depende mucho de la temperatura.

Un enzima es una proteína cuya capacidad catalítica reside en la forma tridimensional de su centro activo, que es la que le permite reconocer y encajar al sustrato. Al aumentar la temperatura, las moléculas se mueven más deprisa y los choques entre enzima y sustrato son más frecuentes, de modo que la velocidad de la reacción crece hasta alcanzar un máximo en la temperatura óptima del enzima. Por encima de ella la agitación térmica rompe los enlaces débiles que mantienen el plegamiento, el enzima se desnaturaliza y la actividad cae en picado.

Trabajar en frío sitúa a la lipasa muy por debajo de su temperatura óptima. En esas condiciones el enzima no está destruido, pero su actividad es mínima: los choques con el sustrato son escasos y la hidrólisis de los triglicéridos transcurre tan despacio que apenas se acumulan ácidos grasos libres. Conservar el aceite en un ambiente fresco mantiene esa situación durante el almacenamiento, que es cuando el enunciado dice que el deterioro es mayor, simplemente porque el tiempo de contacto es mucho más largo.

Conviene precisar por qué no se recurre a la solución contraria, calentar para desnaturalizar la lipasa de una vez. Porque el calor arruinaría también la calidad del aceite: destruiría las vitaminas y los compuestos aromáticos y fenólicos que le dan el sabor y las propiedades del aceite virgen. De ahí que la industria prefiera frenar el enzima con el frío en lugar de eliminarlo con el calor, y que el prensado en frío sea justamente lo que define a este tipo de aceite.

$\textbf{2. ¿Qué tipo de fermentación hacen estos microorganismos? Escriba el balance de la reacción que tiene lugar en cada caso a partir de la glucosa. (1 punto)}$

Las dos pistas del enunciado bastan para identificar cada fermentación: la bacteria acidifica el medio acumulando ácido láctico, y la levadura produce un gas que deforma las aceitunas.

Microorganismo	Tipo de fermentación	Balance de la reacción Lactobacillus pentosus	Fermentación láctica. La glucosa se degrada por glucólisis hasta piruvato, y este se reduce directamente a ácido láctico sin desprender ningún gas.	$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 2\,\text{ADP} + 2\,\text{P}_\text{i} \rightarrow 2\,\text{CH}_3\text{-CHOH-COOH} + 2\,\text{ATP}$ Saccharomyces cerevisiae	Fermentación alcohólica. El piruvato se descarboxila a acetaldehído, con desprendimiento de dióxido de carbono, y el acetaldehído se reduce a etanol.	$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 2\,\text{ADP} + 2\,\text{P}_\text{i} \rightarrow 2\,\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH} + 2\,\text{CO}_2 + 2\,\text{ATP}$

La diferencia entre las dos está en el destino del piruvato, y explica punto por punto lo que se observa en las aceitunas. La fermentación láctica no libera gas y acumula un ácido, con lo que el pH baja, y esa acidez es precisamente lo que conserva las aceitunas e impide que las colonicen microorganismos indeseables. La fermentación alcohólica sí desprende dióxido de carbono, un gas que, si no encuentra salida, queda atrapado bajo la piel del fruto y forma las bolsas que lo deforman.

En los dos casos el rendimiento energético es el mismo y muy bajo, solo dos moléculas de ATP por molécula de glucosa, todas ellas obtenidas en la glucólisis. La fermentación en sí no produce ATP: su papel es reoxidar el NADH a $\text{NAD}^{+}$ para que la glucólisis pueda seguir funcionando en ausencia de oxígeno.