Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

7. Mariana Teles es una investigadora de la Universidad Autónoma de Barcelona que publicó junto con otros investigadores en diciembre del 2020 un estudio en el que demostraban que los manipulados ingeridos alteran la composición, diversidad y funcionalidad del microbioma (también microbiota) intestinal y pueden afectar la salud de los organismos acuáticos y la salud humana.
a. ¿Cuáles son los microorganismos mayoritarios en el microbioma humano? Indica su clasificación taxonómica (Dominio y Reino). (Calificación máxima 0,5 puntos)\nb. ¿Cómo se llama la relación entre estos microorganismos y los seres humanos? (Calificación máxima 0,5 puntos)\nc. Indica dos diferencias entre bacterias y levaduras. (Calificación máxima 0,5 puntos)\nd. Pon 2 usos de las levaduras en la industria indicando el proceso bioquímico. (Calificación máxima 0,5 puntos)

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{microorganismos}}\mathbf{\text{mayoritarios}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{microbioma}}\mathbf{\text{humano?}}\mathbf{\text{Indica}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{clasificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{taxon}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mica}}\mathbf{\text{(Dominio}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{Reino).}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Los mayoritarios, con mucha diferencia, son las $\mathbf{\text{bacterias}}$: se calcula que en el intestino de una persona hay del orden de ${10}^{14}$ células bacterianas, tantas o más que células propias, y que pertenecen a varios cientos de especies distintas, sobre todo de los filos Firmicutes y Bacteroidetes.

Su clasificación taxonómica es: dominio $\mathbf{\text{Bacteria}}$ —organismos procariotas, sin núcleo ni orgánulos membranosos, con pared de peptidoglucano y ribosomas 70 S— y reino $\mathbf{\text{Monera}}$ o Procariota en la clasificación clásica de cinco reinos.

El microbioma incluye además, en proporción mucho menor, arqueas del dominio Archaea, hongos unicelulares como $\mathit{\text{Candida}}$, algunos protozoos y una cantidad muy notable de virus, sobre todo bacteriófagos, que no se incluyen en ningún reino por no ser seres celulares.

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{¿C}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{llama}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{relaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{estos}}\mathbf{\text{microorganismos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{seres}}\mathbf{\text{humanos?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Es una relación de $\mathbf{\text{simbiosis}}\mathbf{\text{mutualista}}$: los dos organismos conviven de forma estrecha y permanente y los dos salen beneficiados.

El ser humano aporta a las bacterias un ambiente estable, anaerobio y templado y un suministro continuo de nutrientes. Las bacterias aportan a cambio la fermentación de la fibra que no digerimos, de la que salen ácidos grasos de cadena corta que nutren a las células del colon; la síntesis de vitaminas $\mathrm{K}$ y del grupo B; la competencia con los microorganismos patógenos por el espacio y el alimento, lo que se llama efecto barrera; y la maduración del sistema inmunitario intestinal.

En algunas especies concretas la relación es solo de $\mathbf{\text{comensalismo}}$ —una se beneficia y la otra ni gana ni pierde—, y algunas son patógenas oportunistas si el equilibrio se rompe.

$\mathbf{\text{c.}}\mathbf{\text{Indica}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{diferencias}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{bacterias}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{levaduras.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\text{Rasgo}$	$\text{Bacterias}$	$\text{Levaduras}$
Tipo celular	Procariotas: sin núcleo, el ADN circular en el nucleoide	Eucariotas: con núcleo y envoltura nuclear, ADN lineal con histonas
Orgánulos	Solo ribosomas 70 S; ningún orgánulo membranoso	Mitocondrias, retículo, Golgi, vacuolas y ribosomas 80 S
Pared celular	De peptidoglucano o mureína	De quitina y glucanos, como todos los hongos
Reproducción	Asexual por bipartición	Asexual por gemación y también sexual, con formación de esporas

Con dos de estas diferencias basta.

$\mathbf{\text{d.}}\mathbf{\text{Pon}}\mathbf{\text{2}}\mathbf{\text{usos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{levaduras}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{industria}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{bioqu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mico.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{panificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$ La levadura $\mathit{\text{Saccharomyces}}\mathit{\text{cerevisiae}}$ fermenta los azúcares de la harina en la masa. El proceso bioquímico es la $\mathbf{\text{fermentaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{alcoh}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}$: glucólisis hasta ácido pirúvico, descarboxilación de este a acetaldehído y reducción a etanol, regenerando el $\mathrm{N}\mathrm{A}{\mathrm{D}}^{+}$.

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6⟶2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\text{–}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}+2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+2\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}$

Lo que interesa aquí es el $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$: las burbujas quedan retenidas en la red de gluten y hacen subir la masa. El etanol se evapora en el horno.

$\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{elaboraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{bebidas}}\mathbf{\text{alcoh}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{licas}}$ —vino, cerveza, sidra—, con la misma levadura y exactamente la misma fermentación alcohólica; solo que aquí el producto que interesa es el etanol y el $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ se deja escapar o se retiene para dar la espuma.

Valdría también la producción industrial de proteínas recombinantes, como la insulina o la vacuna de la hepatitis B, en levaduras transformadas.