Los microorganismos están implicados en diversos procesos industriales para obtener productos alimenticios como vino, o cerveza. [1,25 puntos]
a) ¿Cuál es el proceso metabólico característico que tiene lugar en estos dos productos?
b) ¿Qué tipo de microorganismo (y su nombre) lo lleva a cabo?
c) Escriba el balance global de esta reacción, partiendo de la glucosa.
d) Cite otro proceso similar en el que el producto de la reacción sea diferente, indique el alimento producido, el microorganismo involucrado, y el balance global de la reacción.
El proceso característico de la elaboración del vino y de la cerveza es la FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA: un catabolismo anaerobio en el que los azúcares se degradan parcialmente y el producto final es etanol, con desprendimiento de dióxido de carbono.
Conviene precisar en qué consiste. La glucosa se degrada primero por la glucólisis, en el citosol, hasta ácido pirúvico, con un rendimiento de dos ATP y dos NADH. Como no hay oxígeno, ese NADH no puede reoxidarse en la cadena respiratoria, y si no se reoxida la glucólisis se detiene por falta de
. La fermentación resuelve ese atasco: el piruvato se descarboxila a acetaldehído, liberando dióxido de carbono, y el acetaldehído se reduce a etanol tomando los electrones del NADH. La finalidad de la fermentación no es, por tanto, obtener energía —esa ya se obtuvo en la glucólisis— sino RECICLAR el NADH.
Lo lleva a cabo una LEVADURA, es decir, un hongo unicelular, y por tanto un organismo eucariota. La especie es SACCHAROMYCES CEREVISIAE, en la variedad ellipsoideus para el vino y en cepas seleccionadas para la cerveza; en las cervezas de baja fermentación se emplea además Saccharomyces pastorianus o carlsbergensis.
Es un anaerobio FACULTATIVO: en presencia de oxígeno respira, y en su ausencia fermenta. Por eso los depósitos de vinificación y los fermentadores de cerveza se cierran herméticamente, para que la levadura no respire y produzca alcohol.
O, escrito solo con los productos de carbono:
Es decir: de cada molécula de glucosa salen dos de etanol, dos de dióxido de carbono y solo dos ATP, frente a los 30 o 32 de la respiración aerobia. El rendimiento es bajísimo porque el etanol sigue siendo una molécula orgánica con casi toda su energía sin extraer, y eso es exactamente lo que la hace útil para nosotros.
El proceso es la FERMENTACIÓN LÁCTICA. El alimento producido es el YOGUR, y también el queso, el kéfir, la mantequilla, el chucrut y los encurtidos.
Los microorganismos son BACTERIAS, es decir, procariotas, a diferencia del caso anterior: en el yogur se emplean Lactobacillus delbrueckii subespecie bulgaricus y Streptococcus thermophilus, que se inoculan en la leche pasteurizada y se mantienen a unos 42 grados.
El balance global es:
Aquí el piruvato NO se descarboxila: se reduce directamente a ácido láctico, de modo que no se desprende dióxido de carbono y todos los carbonos de la glucosa se conservan en el producto. Ese es el detalle que distingue las dos fermentaciones y la razón de que el yogur no forme burbujas.
El sustrato de partida es la lactosa de la leche, que las bacterias hidrolizan a glucosa y galactosa antes de fermentarla. El ácido láctico acumulado baja el pH hasta unos 4,5, y ese descenso hace dos cosas: precipita la caseína, lo que da al yogur su textura, y conserva el alimento, porque impide el crecimiento de bacterias putrefactivas y patógenas.