Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

La producción de yogur necesita la acción de microorganismos. Como consecuencia de su metabolismo, estos microorganismos acidifican el medio de cultivo y generan sustancias responsables del sabor y del aroma característico del yogur.

a) Indique el proceso metabólico que realizan estos microorganismos y su organización celular. [0,4 puntos]

b) Indique qué efecto tiene la acidificación del medio sobre las proteínas de la leche durante la elaboración del yogur. [0,4 puntos]

Estos microorganismos pueden utilizar la lactosa como fuente de carbono y energía para su crecimiento.

c) ¿Qué monosacáridos componen la lactosa y cuál es el enlace químico que los une? [0,4 puntos]

d) Cite dos alimentos distintos al yogur cuya elaboración requiera la acción de microorganismos, e indique, para cada alimento, el tipo de metabolismo responsable de su producción [0,4 puntos]. Cite otros dos procesos biotecnológicos que requieran la acción de microorganismos, pero cuyo objetivo no sea la producción de alimentos [0,4 puntos].

$\textbf{a) Indique el proceso metabólico que realizan estos microorganismos y su organización celular. [0,4 puntos]}$

El proceso es la fermentación láctica: un catabolismo anaerobio en el que la glucosa se degrada hasta ácido pirúvico por la glucólisis y este, en ausencia de oxígeno, se reduce a ácido láctico para reoxidar el NADH y poder mantener la glucólisis.

$\mathrm{C_6H_{12}O_6} \rightarrow 2\ \text{ácido láctico}+2\ \text{ATP}$

Los microorganismos responsables son bacterias lácticas —$\textit{Lactobacillus bulgaricus}$ y $\textit{Streptococcus thermophilus}$—, de organización celular procariota.

$\textbf{b) Indique qué efecto tiene la acidificación del medio sobre las proteínas de la leche durante la elaboración del yogur. [0,4 puntos]}$

El ácido láctico que se acumula hace descender el pH de la leche. Al acercarse al punto isoeléctrico de la caseína, la proteína mayoritaria de la leche, esta pierde su carga neta, deja de repelerse con las demás y se desnaturaliza: los enlaces débiles que mantenían su conformación se rompen y las cadenas se despliegan.

Las proteínas desnaturalizadas pierden su solubilidad, precipitan y forman una red que atrapa el agua y la grasa. Eso es lo que cuaja la leche y da al yogur su textura semisólida. Obsérvese que la desnaturalización afecta a las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, pero no a la primaria: la secuencia de aminoácidos se conserva y el valor nutritivo no se pierde.

$\textbf{c) ¿Qué monosacáridos componen la lactosa y cuál es el enlace químico que los une? [0,4 puntos]}$

La lactosa es un disacárido formado por glucosa y galactosa.

El enlace que los une es un enlace O-glucosídico, concretamente $\beta(1\rightarrow 4)$, entre el carbono anomérico 1 de la galactosa y el carbono 4 de la glucosa. Al quedar libre el carbono anomérico de la glucosa, la lactosa conserva su poder reductor.

$\textbf{d) Cite dos alimentos distintos al yogur cuya elaboración requiera la acción de microorganismos, e indique, para cada alimento, el tipo de metabolismo responsable de su producción [0,4 puntos]. Cite otros dos procesos biotecnológicos que requieran la acción de microorganismos, pero cuyo objetivo no sea la producción de alimentos [0,4 puntos].}$

Alimento	Microorganismo y metabolismo
Pan	Levaduras ($\textit{Saccharomyces cerevisiae}$): fermentación alcohólica; el $\mathrm{CO_2}$ hace subir la masa
Vino o cerveza	Levaduras: fermentación alcohólica, que produce etanol y $\mathrm{CO_2}$

Valdrían igualmente el queso o el chucrut, ambos por fermentación láctica, y el vinagre, por fermentación acética, que es en rigor una oxidación aerobia del etanol.

Dos procesos biotecnológicos ajenos a la alimentación:

La producción de fármacos por microorganismos, como los antibióticos que sintetizan hongos del género $\textit{Penicillium}$ o la insulina humana obtenida de bacterias transgénicas.

La depuración de aguas residuales, en la que comunidades de bacterias degradan la materia orgánica de los vertidos; en la misma línea se emplean microorganismos en la biorremediación de suelos y en la limpieza de vertidos de petróleo.