Microbiología: Microorganismos, Patógenos y Procesos de Fermentación

Microorganismos: Son útiles para fabricar alimentos, pero también provocan enfermedades.

Infecciones: Son enfermedades que ocurren cuando los microorganismos realizan un ciclo de vida dentro del huésped.

Intoxicaciones: No se deben a un ciclo de vida, son inmediatas.

Historia de la Microbiología

• Hipócrates: Concepto naturalista de la enfermedad.
• Fracastoro: Padre de la epidemiología, introdujo el concepto de "contagio".
• Antoine van Leeuwenhoek: Padre de la microbiología, desarrolló el microscopio primitivo.
• Francesco Redi y Lazzaro Spallanzani: Derribaron la teoría de la generación espontánea.
• Pasteur: Demostró la teoría microbiana de la enfermedad, desarrolló la vacuna contra la rabia y la técnica del cuello de cisne.
• Koch: Estableció que un microorganismo específico causa una enfermedad específica.
• Beijerinck: Pionero en virología.
• Lister: Introdujo la asepsia y la desinfección en cirugía.
• Fleming: Descubrió el uso de antibióticos.

Conceptos Clave

Filogenia: El parentesco se basa en el genotipo, utilizando el ARN ribosomal (rRNA) ubicuo en todos los organismos, que sirve para la síntesis de proteínas y no muta fácilmente.

Taxonomía: Clasifica los organismos, basándose en el genotipo y fenotipo, en un orden jerarquizado.

Microscopía:

• Óptica: Aumenta hasta 1200 veces usando luz.
• Electrónica: Aumenta hasta 1 millón de veces usando electrones.

Componentes Bacterianos y su Función

Exopolisacárido (EPS): Conjunto de carbohidratos que rodean la bacteria, protegiéndola del estrés y contribuyendo a la virulencia en el huésped. La goma xántica es un ejemplo importante, con propiedades inmunoestimulantes, antitumorales y reductoras del colesterol. Protege de agentes estresantes, retiene líquidos y es un factor de virulencia.

Acetona: Producida por Acetobacter para la fabricación de dulces y vinagres.

Esfinganos: Polisacáridos capsulares secretados por cepas de Sphingomonas, utilizados en la industria alimenticia como agentes gelificantes y estabilizadores.

Patógeno: Bacteria que produce enfermedad.

Virulencia: Cuantificación de la patogenicidad.

Cápsula: Aumenta la virulencia, dificultando la fagocitosis.

Capa mucoide: Unión débil que forma biopelículas, protegiendo de anticuerpos, antimicrobianos y el complemento.

Pared Celular

• Grampositivas: Pared gruesa con ácido teicoico y lipoteicoico.
• Gramnegativas: Pared delgada con lipopolisacárido (LPS) en la membrana externa.

Flagelos: Estructuras semirrígidas que permiten el desplazamiento. Formados por la proteína flagelina, con una estructura basal, gancho y filamento.

Fimbrias: Apéndices proteicos que participan en la adherencia, no en la motilidad.

Sistema de Secreción Tipo III (SST3): Inyecta toxinas hacia el huésped.

Procesos Celulares

• Germinación: Activación por temperatura adecuada y germinación por nutrientes adecuados.
• Crecimiento: La célula se hincha por el agua.
• Gránulos: Depósitos de reserva alimenticia.
• Vesículas de gas: Regulan la flotación en respuesta a factores ambientales.
• Nucleoide: Región del genoma donde ocurre la replicación.
• Ribosomas: 50S (mayor) y 30S (menor), responsables de la síntesis de proteínas.

Membrana Externa (Gramnegativas)

Presenta porinas que facilitan la difusión de solutos. El lipopolisacárido (LPS) contiene el lípido A (endotoxina), el core y el antígeno O.

Toxinas

• Exotoxinas: Producidas por la bacteria de forma consciente.
• Endotoxinas: Parte de la estructura bacteriana, no producidas para dañar.

Periplasma

Espacio entre las membranas, contiene la pared celular, enzimas oxidantes, hidrolíticas, transportadores y quimiorreceptores.

Membrana Citoplasmática

Mosaico fluido que actúa como barrera de permeabilidad, participa en la síntesis y transporte de macromoléculas, señalización al medio y generación de energía.

Receptores Sensoriales

En la membrana interna, detectan cambios en el ambiente y envían señales para la adaptación.

Mesosoma

Estructura interna para el anclaje de la duplicación del ADN.

Metabolismo Microbiano

Conjunto de reacciones bioquímicas que mantienen la vida, manteniendo un desequilibrio con el ambiente.

• Catabolismo: De complejo a simple, reduciendo moléculas y generando energía (NADH).
• Anabolismo: De simple a complejo, utilizando energía.

Enzimas: Catalizadores biológicos que disminuyen la energía de activación y aumentan la velocidad de reacción.

Catabolismo: Glucólisis

Proceso preparatorio que genera 2 moléculas de piruvato y 4 moléculas de ATP por fosforilación.

Fermentación

Proceso anaeróbico que no requiere oxígeno, regenerando NADH.

Tipos de Fermentación

• Alcohólica: Utilizada en la fabricación de vino, cerveza y pan. La enzima clave es la alcohol deshidrogenasa.
• Láctica: Utilizada en la producción de yogurt y mantequilla. Puede ser homoláctica (ácido láctico) o heteroláctica (ácido láctico, CO2 y etanol).

Producción de Alimentos Fermentados

Cerveza

Maceración de almidón de cebada a azúcares fermentables, seguido de filtración, mezcla con lúpulo, hervor, enfriamiento, fermentación con Saccharomyces cerevisiae, maduración, pasteurización y envasado.

Vino

Cosecha de uva, maceración, fermentación alcohólica, prensado, fermentación maloláctica (opcional) y maduración.

Fermentación Maloláctica

Subproducto de la fermentación alcohólica, donde el ácido málico se convierte en ácido láctico, disminuyendo la acidez. Realizada por bacterias lácticas como Lactobacillus y Pediococcus.

Bacterias Lácticas

Realizan la fermentación láctica, produciendo ácido láctico. Streptococcus lactis es un ejemplo.

Enzimas de Protección

• Catalasa: Descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.
• Peroxidasa: Elimina el peróxido de hidrógeno.
• Superóxido dismutasa (SOD): Elimina el superóxido.

Fermentación Anaeróbica

En ausencia de oxígeno, utilizada por Lactobacillus lactis, donde la acumulación de lactato baja el pH, precipitando las proteínas de la leche en la fabricación de queso.

Acidez: Metabolismo de la lactosa.

Aroma: Ácido acético.