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Fermentación wikipedia, lookup

Fermentación alcohólica wikipedia, lookup

Fermentación láctica wikipedia, lookup

Catabolismo de los carbohidratos wikipedia, lookup

Glucólisis wikipedia, lookup

Transcript
MADRID / SEPTIEMBRE 10. LOGSE / BIOLOGÍA / MICROBIOLOGÍA
/ OPCIÓN B / CUESTIÓN 4
OPCIÓN A
4.- La salazón es un sistema de conservación de alimentos muy utilizado
desde antiguo, y consiste en añadir una considerable cantidad de sal al
alimento para preservarlo del ataque de microorganismos que puedan
alterarlo.
a) Explique este hecho de forma razonada (1 punto).
b) A finales del siglo XIX se empieza a aplicar otro sistema de
conservación de alimentos muy utilizado en la actualidad, descubierto por
Louis Pasteur. ¿En qué consiste? (1 punto).
a) La salazón se basa en un proceso osmótico. Las células cque constituyen
elalimento que se somete a salazón, pierden agua porque se encuentra
rodeadas de un medio mas concentrado que el interior celular. El agua por
ósmosis pasa de la solución mas diluida (el interior de las células) a la mas
concentrada (la sal que las rodea). Por est motivo las células están
deshidratadas., y los microorganismos no se pueden desarrollar en estas
condiciones de deshidratación.Por seo la salazón es una técnica de
conservación de alimentos.
b) Método que consiste en reducir la población microbiana presente en un
medio. No es un tipo de esterilización ya que no se destruyen todos los
microorganismos.
Se utiliza principalmente en la industria alimentaria en la fabricación del vino y
para prolongar el almacenamiento de la leche.
Se consigue elevando la temperatura por encima de 60ºC durante un tiempo
muy corto(15 segundos) por lo que se denomina pasterización el flash.
MADRID / JUNIO 09. LOGSE / BIOLOGÍA / MICROBIOLOGÍA
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
OPCIÓN A
2.-En relación con la Biotecnología y la Microbiología.
a) ¿Qué tienen en común la fabricación del pan y la del vino? (0,5 puntos).
b) ¿Cuál es y de dónde procede la molécula de partida?, ¿Cuál es y dónde
va la molécula resultante de la reacción básica de estos procesos
industriales? (1 punto).
c) ¿Qué organismo es el responsable de esta reacción? (0,5 puntos).
a)Ambos son fermentaciones alcoholícas ; es decir son reacciones catabólicas
en las que se obtiene energía al degradar por oxidación moléculas orgánicas
- Las fermentaciones son procesos catabólicos en los que el aceptor de
e- es un compuesto orgánico, generalmente formado en la propia ruta
metabólica.
- Las fermentaciones son procesos anaeróbicos realizados en ausencia
de oxígeno por microorganismos anaerobios estrictos o anaerobios
facultativos, y se realiza en algunas células animales o vegetales
cuando no llega suficiente oxígeno.
-
El rendimiento energético es muy bajo. Así en la fermentación de la
glucosa se obtienen únicamente 2ATP.
Los combustibles más comunes para la fermentación son azúcares
(glucosa), también otros como ácidos orgánicos, aa .
Dependiendo del producto final de la fermentación se distinguen varios
tipos:
b) La molécula de partida es la glucosa. La reacción da lugar a alcohol etílico y
CO2 y dos ATP. En el caso del pan el alcohol etílico se evapora con la
temperatura y el CO2 esponja el pan.
C6H12O6 → 2 C2H5-OH + 2 CO2
Glucosa
Etanol
Dioxido de carbono
c)La levadura Saccaromyces cerevisiae . Pertenece como todas las levaduras
al reino Fungi o de los hongos,
MADRID / JUNIO 06. LOGSE / BIOLOGÍA / MICROBIOLOGÍA
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
OPCIÓN A
5.- En relación con la biotecnología:
a) ¿Qué microorganismos se utilizan en el proceso de fabricación del
yogur, la cerveza y el pan? (0,5 puntos).
b) ¿Qué reacciones químicas tienen lugar en los procesos antes
mencionados? Señale los productos químicos que sebvobtienen en cada
una de estas reacciones (1 punto).
c) Además de en la industria alimentaria, señale otros dos campos en los
que se emplee la biotecnología (0,5 puntos).
Solución:
a)La fabricación del yogurt la realizan bacterias .
Las especies más representativas son Streptococcus y Lactobacillus . Son
bacterias anaerobias facultativas.
La elaboración del pan y la de bebidas alcohólicas es una fermentación, se
lleva a cabo por levaduras. La más importante es Saccaromyces cerevisiae que
es anaerobia facultativa.
b) Fermentación Láctica
- consiste en la formación de lactato a partir de lactosa
- La lactosa se rompe en glucosa y galactosa; la galactosa pasa a
glucosa.
- Con las 2 glucosas se produce la glucolisis:
2glucosas  4 Piruvatos
- Los piruvatos se reducen a lactato consumiendo el NADH producido en
la glucólisis
4Piruvatos  4Lactatos
- Por cada glucosa se forman 2ATP, por tanto en este proceso se
producen 4ATP
Fermentación alcohólica
-
Mediante la fermentación alcohólica la glucosa forma 2 moléculas de
etanol y 2 de CO2 produciendo 2ATP.
Se produce la glucólisis que forma 2 piruvatos
El piruvato pasa a acetaldehído que se reduce mediante el NADH
formando etanol.
c) Terapia génica, Producción de fármacos, diagnóstico clínico (sondas y chips
de ADN), biorremediación
MADRID / JUNIO 04. LOGSE / BIOLOGÍA / MICROBIOLOGÍA
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
OPCIÓN A
5. En relación con los microorganismos:
a) ¿En qué consiste la esterilización? (0,5 puntos).
b) Cite dos métodos de esterilización?. (0,5 puntos).
c) ¿Cuál es la finalidad de la pasteurización?. (0,5 puntos).
d) Indique para que sirve la tinción de Gram (0,5 puntos)
Solución:
a) - Esterilización: Es un proceso mediante el cual se eliminan todas las
formas de vida de un medio de cultivo, incluidos los microorganismos que lo
contaminan. Las diferentes técnicas de esterilización se pueden agrupar en
métodos físicos y químicos.
b) - Métodos físicos: El más usado se lleva a cabo mediante calor que puede
ser seco o húmedo. También se usan radiaciones electromagnéticas y filtros.
- Métodos químicos: Determinados productos químicos, naturales o sintéticos,
también pueden controlar el crecimiento bacteriano. Pueden actuar matando al
microorganismo o inhibiendo el crecimiento del mismo.
c) Pasteurización: Es un proceso utilizado en la industria alimentaria y
consiste en la reducción de la población microbiana presente en los animales.
Actualmente se utiliza para prolongar el periodo de almacenamiento de la leche
y sus derivados y se consigue elevando la Tª a 71 ºC durante un tiempo muy
corto, unos 15 segundos.
d) Las bacterias se han clasificado durante mucho tiempo en gram+ y gram-,
de acuerdo con el color que adquieren al teñirlas de Gram, método o tinción
diseñada por el bacteriólogo danés Han Christian Gram (1853-1938). Hoy
sabemos que ese comportamiento de las bacterias responde a diferencias en
la composición de su pared celular.
Las paredes bacterianas poseen una característica molecular común: el
entramado estructural está formado por cadenas polisacáridas paralelas,
unidas por medio de cadenas peptídicas transversales. Este entramado en
forma de red, proporciona gran resistencia a la pared.
La pared de las bacterias gram+ es gruesa, de unos 50 nm de espesor; en ella
el peptidoglucano está asociado a otras moléculas, como polisacáridos,
proteínas u otros glicopéptidos.
La pared de las bacterias gram- es biestratificada, con una capa formada por el
peptidoglucano mureína y, sobre ella, otra formada fundamentalmente por
lípidos.
MADRID / JUNIO 02. LOGSE / BIOLOGIA / MICROBIOLOGIA / OPCION A /
EJERCICIO 5
5. Con relación a la utilización de los microorganismos en la industria
alimentaria:
a) Mencione el microorganismo que se utiliza en la fabricación de queso e
indique otra aplicación del mismo en la industria alimentaria. (0,5 puntos)
b) Indique la reacción metabólica que realiza dicho microorganismo en el
proceso de elaboración del queso, indicando los productos iniciales y
finales de la reacción. (0,75 puntos)
c) Dibuje un esquema del microorganismo citado donde se aprecie su
organización
estructural. (0,75 puntos)
Solución:
a) El proceso metabólico natural realizado por bacterias que se utiliza para la
elaboración de yougur y el queso es la fermentación láctica. Son muchas las
bacterias que realizan esta fermentación. En la industria alimentaria del queso
destaca la utilización de los lactobacilos (Lactobacilus lactis, L. Bulgaricus
y L. Casei), que son bacterias Gram positivas y anaerobias.
b) La fermentación es un tipo de catabolismo parcial, que se caracteriza por ser
un proceso de oxidación incompleta, típico de los organismos anaeróbicos.
Durante la fermentación, la energía obtenida procede, igual que en la
respiración aerobia, de las reacciones de oxidoreducción habidas durante el
catabolismo de la glucosa (glucólisis), pero en la fermentación las coenzimas
reducidas no ceden sus electrones a una cadena cuyo aceptor final es el
oxígeno, sino que los ceden directamente a un compuesto orgánico que se
reduce y es el producto característico de cada fermentación (láctica,
alcohólica...).
La fermentación láctica es realizada por las bacterias que sintetizan la enzima
lactato
deshidrogenasa. El proceso comienza con la hidrólisis de la lactosa de la leche
a glucosa, el ácido pirúvico producto de la glucólisis, acepta los electrones y se
convierte en ácido láctico.
Productos iniciales
Productos finales
Tanto para las levaduras como para las bacterias que realizan estos procesos
metabólicos, el producto importante es el ATP obtenido en la glucólisis, ya que
el alcohol etílico y el ácido láctico, junto el CO2 desprendido, son productos de
desecho.
c) En el siguiente esquema está representada la estructura básica de una
bacteria.
MADRID / JUNIO 01. LOGSE / BIOLOGIA / MICROBIOLOGIA / OPCION A /
CUESTIÓN 5
5) En relación con los agentes infecciosos y microorganismos de interés
industrial:
a) Desde un punto de vista taxonómico, mencione cuatro grupos distintos
de agentes infecciosos ( 1 punto).
b) Ponga un ejemplo de agente infeccioso y mencione la enfermedad que
causa (0,5 puntos).
c) Mencione un proceso industrial en el que participe un microorganismo,
señalando el grupo taxonómico al que pertenezca (0,5 puntos).
Solución:
a) Los agentes infecciosos producen enfermedades denominadas infecciosas
que se manifiestan de muy diversas formas.
Desde el punto de vista taxonómico, existen determinados agentes infecciosos
en los siguientes grupos de seres vivos o reinos:
- Reino Monera.
- Reino Protoctistas.
- Reino Hongos.
- Virus.
b) El virus VIH es un agente infeccioso que causa la enfermedad conocida
como SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida).
c) En la producción de pan las levaduras utilizadas son de la especie
Saccharomyces cerevisiae. En general, estos microorganismos utilizados en
la industria alimentaria llevan a cabo un catabolismo anaeróbico denominado
fermentación alcohólica, como ruta metabólica para la obtención de energía.
Son los productos resultantes de este proceso los que utiliza la industria
alimentaria en su provecho.
MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / MICROBIOLOGIA /
OPCION A / EJERCICIO 5
OPCION A
5. En la industria alimentaria existen procesos en los que se utilizan
levaduras.
a) Ponga un ejemplo de proceso industrial relacionado con la industria
alimentaria en el que se utilicen levaduras e indique cómo se denomina el
proceso metabólico que tiene lugar (0,5 puntos).
b) ¿Cuál es el balance global del proceso metabólico citado
anteriormente? (0,5 puntos).
c) Realice un esquema de la organización celular de las levaduras. (1
punto).
Solución:
Las bacterias, que son organismos procariotas que están incluidos dentro del
reino Monera, y las levaduras, dentro de los Hongos, juegan un papel
importante en la industria alimentaria interviniendo en la fabricación de
productos alimenticios, como por ejemplo, derivados lácteos (queso y yogur),
artículos de panadería y muchas de las bebidas alcohólicas.
a) En la producción de pan las levaduras utilizadas son Saccharomyces
cerevisiae. En general, estos microorganismos utilizados en la industria
alimentaria llevan a cabo un catabolismo anaeróbico denominado
fermentación alcohólica, como ruta metabólica para la obtención de energía.
Son los productos resultantes de este proceso los que utiliza la industria
alimentaria en su provecho.
b) La fermentación es un tipo de catabolismo parcial, que se caracteriza por ser
un proceso de oxidación incompleta, típico de los organismos anaeróbicos. Se
realiza, pues, sin la intervención del oxígeno. Durante la fermentación, la
energía obtenida procede, igual que en la respiración aerobia, de las
reacciones de oxido-reducción habidas durante el catabolismo de la glucosa
(glucólisis), pero en la fermentación las coenzimas reducidas no ceden sus
electrones a una cadena cuyo aceptor final es el oxígeno, sino que los ceden
directamente a un compuesto orgánico que se reduce y es el producto
característico de cada fermentación (láctica, alcohólica...).
La fermentación alcohólica producida por Saccharomyces cerevisiae es un
paso esencial en la producción de pan. Se produce a partir de moléculas de
glucosa (presentes en la masa), que sufren una glucólisis cuyo producto final
es el ácido pirúvico. Este ácido pirúvico en condiciones anaeróbicas se
descarboxila para transformarse en acetaldehído, el cual se reduce a alcohol
etílico por acción del NADH2 conviertiéndose sí en el aceptor final de los
electrones del NADH obtenido en la glucólisis.
c) Las levaduras son hongos filamentosos unicelulares eucarióticos de forma
ovoide. Se trata de organismos heterótrofos que carecen de cloroplastos.
Saccharomyces cerevisiae presenta una pared celular rígida, estructuralmente
semejante a las paredes celulares vegetales, pero muy diferente desde el
punto de vista químico.
Al tratarse de un organismo eucariota presenta las estructuras características:
MADRID / JUNIO 00. LOGSE / BIOLOGIA / MICROBIOLOGIA / OPCION A /
EJERCICIO 5
OPCION A
5. En muchos procesos relacionados con la industria alimentaria se
producen fermentaciones por microorganismos.
a) Ponga un ejemplo de dichos procesos y mencione el tipo de
microorganismo implicado (0,5 puntos).
b) Comente la función metabólica que desempeña el microorganismo
citado e indique los productos iniciales y finales del proceso (0,75
puntos).
c) Realice un esquema del microorganismo citado, haciendo referencia a
su organización estructural (0,75 puntos).
Solución:
Las bacterias, que son organismos procariotas que están incluidos dentro del
reino Monera, y las levaduras, dentro de los Hongos, juegan un papel
importante en la industria alimentaria interviniendo en la fabricación de
productos alimenticios, como por ejemplo, derivados lácteos (queso y yogur),
artículos de panadería y muchas de las bebidas alcohólicas.
a) En la producción de pan las levaduras utilizadas son Saccharomyces
cerevisiae. En general, todos estos microorganismos utilizados en la industria
alimentaria tienen en común llevar a cabo un catabolismo anaeróbico
denominado fermentación, como ruta metabólica para la obtención de energía.
Son los productos resultantes de este proceso los que utiliza la industria
alimentaria en su provecho.
b) La fermentación es un tipo de catabolismo parcial, que se caracteriza por ser
un proceso de oxidación incompleta, típico de los organismos anaeróbicos. Se
realiza, pues, sin la intervención del oxígeno. Durante la fermentación, la
energía obtenida procede, igual que en la respiración aerobia, de las
reacciones de oxido-reducción habidas durante el catabolismo de la glucosa
(glucólisis), pero en la fermentación las coenzimas reducidas no ceden sus
electrones a una cadena cuyo aceptor final es el oxígeno, sino que los ceden
directamente a un compuesto orgánico que se reduce y es el producto
característico de cada fermentación
(láctica, alcohólica...).
La fermentación alcohólica producida por Saccharomyces cerevisiae es un
paso esencial en la producción de pan. Se produce a partir de moléculas de
glucosa (presentes en la masa), que sufren una glucólisis cuyo producto final
es el ácido pirúvico. Este ácido pirúvico en condiciones anaeróbicas se
descarboxila para transformarse en acetaldehído, el cual se reduce a alcohol
etílico por acción del NADH2 conviertiéndose sí en el aceptor final de los
electrones del NADH obtenido en la glucólisis.
c) Las levaduras son hongos filamentosos unicelulares eucarióticos de forma
ovoide. Se trata de organismos heterótrofos que carecen de cloroplastos.
Saccharomyces cerevisiae
una pared celular rígida, estructuralmente semejante a las paredes celulares
vegetales, pero muy diferente desde el punto de vista químico.
Al tratarse de un organismo eucariota presenta las estructuras características:
MADRID / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / BIOLOGÍA / MICROBIOLOGÍA /
OPCIÓN A /Nº 4
4.- En la industria alimentaria es frecuente el uso de microorganismos:
a) Citar los tipos de microorganismos utilizados más frecuentemente en la
producción de alimentos. (0,5 puntos).
b) Explicar dos procesos de la industria alimentaria basados en la
actividad de microorganismos. (0,5 puntos).
c) Describir el papel de algunos microorganismos en las intoxicaciones
alimentarias. (0,5 puntos).
Orientaciones:
Esta pregunta está incluida en el bloque de contenidos n.º 6: Microbiología y
biotecnología. Para su resolución es necesario recordar los siguientes
conceptos: microganismos de utilidad y patógenos en la industria alimentaria,
así como los procesos de fermentación láctica y alcohólica.
Solución:
Los microoganismos dentro de la taxonomía no constituyen ningún único grupo
o reino. En general, cuando hablamos de microbios nos referimos a los seres
vivos pertencientes a los reinos monera, protoctistas y algunos hongos.
a) Es de destacar la importancia de las bacterias, que son organismos
procariotas que están incluidos dentro del reino Monera, y de las levaduras,
dentro de los Hongos, en la Industria alimentaria, ya que muchos de sus
productos, son resultado del metabolismo microbiano. Entre las industrias
alimenticias que utilizan microorganismos destacamos las fábricas de pan y
fábricas de productos lácteos.
En la producción de pan las levaduras utilizadas son Saccharomyces
cerevisiae y en la fabricación de productos lácteos, como el queso y el yogur,
tienen particular importancia las bacterias del ácido láctico como Streptococcus
termophillus y Streptococcus lactobacillus.
b) En ambos casos (pan y yogur) se trata de fermentaciones.
La fermentación es un tipo de catabolismo parcial, se caracteriza por ser un
proceso de oxidación incompleto., típico de los organismos anaeróbicos. Se
realiza, pues, sin la intervención del oxígeno.
Durante la fermentación, la energía obtenida procede, igual que en la
respiración aerobia, de las reacciones de oxido-reducción habidas durante el
catabolismo de la glucosa (glucólisis), pero en la fermentación las coenzimas
reducidas no ceden sus electrones a una cadena cuyo aceptor final es el
oxígeno, sino que los ceden directamente a un compuesto orgánico que se
reduce y es el producto
característico de cada fermentación (láctica, alcohólica...). La degradación de la
glucosa no es completa y el producto final sigue siento materia orgánica.
El proceso metabólico que se produce en la elaboración del pan es una
fermentación alcohólica. Es realizada por levaduras y ciertas bacterias gracias
a la presencia del enzima alcohol deshidrogenasa. La fermentación alcohólica
producida por levaduras es un pasa esencial en su producción. Se produce a
partir de moléculas de glucosa (presentes en la masa), que sufren una
glucólisis cuyo producto final es el ácido pirúvico. Este ácido pirúvico en
condiciones anaeróbicas se descarboxila para transformarse en acetaldehído,
el cual se reduce a alcohol etílico por acción del
NADH2 conviertiéndose sí en el aceptor final de los electrones del NADH
obtenido en la glucólisis. ácido pirúvico
El proceso metabólico que se produce en ela elaboración de yougur es una
fermentación láctica. Es realizada por las bacterias del ácido gracias a la
presencia de un enzima, la lactato deshidrogenasa. El procesos comienza con
la hidrólisis de la lactosa de la leche a glucosa, el ácido pirúvico producto de la
glucólisis, acepta los electrones y se convierte en ácido láctico.
Tanto para las levaduras como para las bacterias que realizan estos procesos
metabólicos, el producto importante es el ATP obtenido en la glucólisis, ya que
el alcohol etílico y el ácido láctico, junto el CO2 desprendido, son productos de
desecho.
c) Las intoxicaciones alimentarias son una serie de afecciones cuasantes de
trastornos en el aparato digestivo generalmente, y también son conocidas
como enfermedades entéricas o intestinales. Su origen, frecuentememte, se
debe a la presencia de microorganismos que bien, por sí solos, o por la
producción de sustancias venonosas denominadas toxinas, afectan a la salud
de las personas.
La vía principal de transmisión de estas enfermedades es a través del agua y
de los alimentos. El microorganismo, generalmente, entra y sale del huésped
por la vía buco-intestinal.
Los microorganismos causantes de las intoxicaciones alimentarias pertenecen
al reino Monera, al reino Protoctista, al reino Hongos y algunos virus.
Atendiendo al microorganismo cuasante de la intoxicación hablamos de:
- Salmonelosis, enfermedad causada por una bacteria del género Salmonella.
Esta bacteria se desarrolla en alimentos hechos con huevo como, cremas,
natas y mahonesas. Una mala conservación permitirá el desarrollo de la
bacteria.
- Botulismo, enfermedad cuasada por Clostridium botulinum. Los alimentos
implicados en el botulismo son generalmente aquéllos que han sido tratados
para su conservación, como el enlatado, envasado en frascos, ahumado, etc.
Se el método de conservación es deficiente, se favorece por parte del
microorganismo la formación de la toxina botulínica, una de las más peligrosas
conocidas.
La prevención y el control están basados en los buenos métodos de enlatado y
en hervir los alimentos.
- Amebiasis intestinal, es una enfermedad producida por el protoctista
Entamoeba histiolytica. Es muy frecuente en países poco desarrollados. El
contagio es por agua y comidas contaminadas con el parásito. Produce una
fuerte sintomatología gastrointestinal.
- Hepatitis A, enfemedad producida por un virus de la familia Picornavirus. Se
transmite también a través del agua y alimentos contaminados.