Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

Opción 4A (2.5 puntos)
En muchos procesos relacionados con la industria alimentaria se producen fermentaciones por microorganismos.

a) (0,5 puntos) Ponga un ejemplo de dichos procesos y mencione el tipo de microorganismo implicado.
b) (1,0 punto) Comente la función metabólica que desempeña el microorganismo citado e indique los productos iniciales y finales del proceso.
c) (1,0 punto) Realice un esquema del microorganismo citado, haciendo referencia a su organización estructural.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{Ponga}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{ejemplo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{dichos}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{mencione}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{microorganismo}}\mathbf{\text{implicado.}}$

Un ejemplo característico es la elaboración del pan, y también la del vino, la cerveza y la sidra: en todos ellos el proceso es la fermentación alcohólica.

El microorganismo implicado es una levadura, concretamente Saccharomyces cerevisiae. Se trata de un hongo unicelular, y por tanto de un organismo eucariota, que se reproduce asexualmente por gemación y que es anaerobio facultativo: respira si dispone de oxígeno y fermenta cuando no lo tiene.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(1,0}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{Comente}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{desempe}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{microorganismo}}\mathbf{\text{citado}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{productos}}\mathbf{\text{iniciales}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{finales}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{proceso.}}$

La levadura obtiene energía degradando los azúcares en ausencia de oxígeno. Su función metabólica es, por tanto, catabólica, y se desarrolla en dos etapas encadenadas dentro del citosol.

En la primera, la glucólisis, cada molécula de glucosa se degrada hasta dos de ácido pirúvico, con un rendimiento neto de dos ATP y dos $\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{H}$.

En la segunda, la fermentación propiamente dicha, el piruvato se descarboxila y da acetaldehído liberando $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, y ese acetaldehído se reduce después a etanol gracias al $\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{H}$. Lo esencial de este paso no es el etanol, sino que al oxidarse el $\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{H}$ se regenera el $\mathrm{N}\mathrm{A}{\mathrm{D}}^{+}$ sin el cual la glucólisis se detendría en pocos segundos.

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6⟶2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}+2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+2\text{ ATP}$

El producto inicial es, pues, la glucosa —procedente del almidón de la harina o de los azúcares del mosto— y los productos finales son el etanol, el dióxido de carbono y una modesta cantidad de ATP: solo 2 moléculas por glucosa, frente a las 30 de la respiración aerobia, porque la oxidación es apenas parcial y el etanol conserva todavía casi toda la energía.

Es interesante que la industria aproveche cada uno de los dos productos por separado: en el pan interesa el $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, que hincha la masa, y el etanol se evapora al hornear; en el vino y la cerveza interesa el etanol y el gas se deja escapar.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{(1,0}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{Realice}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{esquema}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{microorganismo}}\mathbf{\text{citado,}}\mathbf{\text{haciendo}}\mathbf{\text{referencia}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{organizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{estructural.}}$



Lo que el esquema debe dejar claro es que Saccharomyces cerevisiae es una célula eucariota, no una bacteria. Tiene núcleo verdadero, delimitado por una envoltura y con su nucléolo, y posee orgánulos membranosos: mitocondrias, aparato de Golgi, retículo endoplasmático y una gran vacuola que ocupa buena parte del citoplasma. Sus ribosomas son de tipo 80S.

Por fuera de la membrana plasmática tiene una pared celular rígida, como todos los hongos, pero su composición no es de peptidoglucano como la bacteriana ni de celulosa como la vegetal, sino de glucanos, mananos y quitina.

El detalle más característico es la yema que aparece emergiendo de la célula: las levaduras se reproducen asexualmente por gemación, formando una protuberancia que crece, recibe un núcleo hijo y acaba desprendiéndose.