Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

La industria alimentaria aprovecha diversos procesos de fermentación para la producción de alimentos y bebidas como el yogur o el pan.

a) ¿Qué tipo de fermentación se utiliza en la producción de yogur? [0,2 puntos]. ¿Qué microorganismos están involucrados en su producción? [0,2 puntos]

b) ¿Qué tipo de fermentación se utiliza en la producción de pan? [0,2 puntos]. ¿Qué microorganismos están implicados en su producción? [0,2 puntos]. ¿Qué gas se produce durante este proceso y qué función cumple en la elaboración del pan? [0,3 puntos]. Indique qué otro producto final se obtiene en la fermentación y razone si está presente o no en el pan [0,3 puntos].

c) Indique tres características diferenciadoras entre los microorganismos que producen el yogur y los que producen el pan. [0,3 puntos]

d) La producción de pan y yogur depende del correcto funcionamiento de las enzimas que intervienen en estos procesos. Razone cómo afectaría a la actividad de estas enzimas un aumento o descenso moderado de la temperatura. [0,3 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{utiliza}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{producci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{yogur?}}\mathbf{\text{[0,2}}\mathbf{\text{puntos].}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{microorganismos}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{involucrados}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{producci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n?}}\mathbf{\text{[0,2}}\mathbf{\text{puntos]}}$

En la producción del yogur se emplea la fermentación láctica: la glucosa —procedente de la lactosa de la leche— se degrada por glucólisis hasta ácido pirúvico y este, en anaerobiosis, se reduce a ácido láctico.

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6\to 2\acute{\text{a}}\text{cido l}\acute{\text{a}}\text{ctico}+2\text{ ATP}$

Los microorganismos implicados son bacterias lácticas, en concreto $\mathit{\text{Lactobacillus}}\mathit{\text{bulgaricus}}$ y $\mathit{\text{Streptococcus}}\mathit{\text{thermophilus}}$, que se añaden juntas como fermento.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{utiliza}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{producci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{pan?}}\mathbf{\text{[0,2}}\mathbf{\text{puntos].}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{microorganismos}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{implicados}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{producci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n?}}\mathbf{\text{[0,2}}\mathbf{\text{puntos].}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{gas}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{produce}}\mathbf{\text{durante}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{cumple}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{elaboraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{pan?}}\mathbf{\text{[0,3}}\mathbf{\text{puntos].}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{otro}}\mathbf{\text{producto}}\mathbf{\text{final}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{obtiene}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{razone}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{presente}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{pan}}\mathbf{\text{[0,3}}\mathbf{\text{puntos].}}$

En la producción del pan se emplea la fermentación alcohólica, en la que el ácido pirúvico se descarboxila y se reduce hasta etanol.

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6\to 2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{O}\mathrm{H}+2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+2\text{ ATP}$

El microorganismo implicado es la levadura $\mathit{\text{Saccharomyces}}\mathit{\text{cerevisiae}}$, un hongo unicelular.

El gas que se produce es el dióxido de carbono. Al no poder escapar de la masa, que es elástica por la red de gluten, queda atrapado en forma de burbujas que la hinchan: es lo que hace que el pan suba y que la miga quede esponjosa y llena de alveolos.

El otro producto final es el etanol. En el pan no queda: durante el horneado, a más de 200 °C, el alcohol —que hierve a 78 °C— se evapora por completo, igual que buena parte del $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, aunque este ya ha dejado hechos los huecos de la miga. Por eso el pan no es una bebida alcohólica pese a fabricarse con la misma fermentación que la cerveza.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{caracter}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{sticas}}\mathbf{\text{diferenciadoras}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{microorganismos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{producen}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{yogur}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{producen}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{pan.}}\mathbf{\text{[0,3}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Característica	Bacterias lácticas (yogur)	Levaduras (pan)
Organización celular	Procariota	Eucariota
Reino	Bacterias (moneras)	Hongos
Material genético	ADN circular en el nucleoide, sin envoltura	ADN lineal asociado a histonas, dentro del núcleo
Orgánulos membranosos	Carecen de ellos; solo ribosomas 70S	Tienen mitocondrias, retículo, Golgi y ribosomas 80S
Fermentación que realizan	Láctica	Alcohólica

Bastaría con citar tres de ellas; la diferencia de fondo es la primera, de la que se derivan casi todas las demás.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{producci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{pan}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{yogur}}\mathbf{\text{depende}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{correcto}}\mathbf{\text{funcionamiento}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{enzimas}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{intervienen}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{estos}}\mathbf{\text{procesos.}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{afectar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{actividad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{enzimas}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{aumento}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{descenso}}\mathbf{\text{moderado}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{temperatura.}}\mathbf{\text{[0,3}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Toda enzima tiene una temperatura óptima, y la curva de actividad frente a la temperatura tiene forma de campana.

Un aumento moderado de temperatura, mientras no se rebase ese óptimo, incrementa la actividad: las moléculas se mueven más deprisa, chocan más a menudo y el número de encuentros eficaces entre enzima y sustrato por unidad de tiempo crece. Por eso la masa del pan y la leche del yogur se fermentan en estufas templadas, en torno a 30-45 °C, y no en frío.

Un descenso moderado, en cambio, ralentiza la actividad: hay menos energía cinética y menos encuentros, de modo que la fermentación se vuelve lenta sin llegar a detenerse. Es un efecto reversible —la enzima no se estropea, y al volver a templar recupera su ritmo—, y en eso se basa la refrigeración de los alimentos.

Conviene distinguir esto de un aumento fuerte de temperatura: por encima del óptimo la enzima se desnaturaliza, pierde la conformación de su centro activo y la actividad cae en picado de forma irreversible.