Reinhard Renneberg

Darja Süßbier (Ilustraciones)

Biotecnología para principiantes

Título de la obra original:

Biotechnologie für Einsteiger

Versión original publicada en lengua alemana:

Elsevier GmbH, Spektrum Akademischer Verlag, Slevogtstr. 3-5, 69126 Heidelberg, Germany

Copyright © 2004 Elsvier GmbH, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

Versión española por:

Dr. Josep Joan Centelles Serra Profesor Titular de Bioquímica y Biología Molecular Universidad de Barcelona y Magdalena Ferrer Peralta Traductora diplomada de inglés y alemán Universidad Autónoma de Barcelona

MAQUETACIÓN: REVERTÉ-AGUILAR, S. L.

Edición en español:

© Editorial Reverté, S. A., 2008 ISBN: 978-84-291-7483-0

Propiedad de: EDITORIAL REVERTÉ, S. A. Loreto, 13-15. Local B 08029 Barcelona. ESPAÑA Tel: (34) 93 419 33 36 Fax: (34) 93 419 51 89 reverte@reverte.com

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Impreso en España - Printed in Spain

Depósito Legal: B-28.340-08

Impreso por Alvagraf La Llagosta (Barcelona).

Registro bibliográfico (ISBD)

Renneberg, Reinhard

[Biotechnologie für Einsteiger. Español]

Biotecnología para principiantes / Reinhard Renneberg ; [versión española por Josep Joan Centelles Serra y Magdalena Ferrer Peralta]. – Barcelona : Reverté, [2008] XI, 300 p. : il. col. ; 28 cm. Traducción de: Biotechnologie für Einsteiger. – Bibliografía. Índice DL B-28.340-08. – ISBN 978-84-291-7483-0

1. Biotecnología. I. Centelles Serra, Josep Joan, trad. II. Ferrer Peralta, Magdalena, trad. III. Título. 66

No hay nada más poderoso que una idea a la que

le ha llegado su tiempo.Victor Hugo

Tan fácil como sea posible, ¡pero no más fácil!

Albert Einstein

La suerte favorece al espíritu preparado.

Louis Pasteur

A mis maravillosos padres, Ilse y Herbert

Rennenberg, dedicado con amor y

agradecimiento

Colaboraciones en todo el libro Francesco Bennardo, Liceo Scientifico S. Valentini, Castrolibero, CosenzaDavid S. Goodsell, The Scripps Research Institute, La JollaOliver Kayser, Rijksuniversiteit GroningenOliver Ullrich, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg

Colaboraciones en capítulos individuales

Rita Bernhardt, Universität des Saarlandes, SaarbrückenUwe Bornscheuer, Ernst-Moritz-Arndt-Universität,GreifswaldGeorge Cautherley, R&C Biogenius Hong KongAnanda Chakrabarty, University of IllinoisArnold L. Demain, Drew University, Madison Theodor Dingermann, Johann Wolfgang Goethe-Universität, Frankfurt am MainStefan Dübel, Technische Universität BraunschweigPeter Fromherz, Max-Planck-Institut für Biochemie,Martinsried/MünchenSaburo Fukui (†), Kyoto UniversityRoland Friedrich, Justus-Liebig-Universität Gießen Dietmar Fuchs, Universität InnsbruckOreste Ghisalba, Novartis AG, BaselHorst Grunz, Universität Duisburg EssenGeorges Halpern, University of California at DavisAlbrecht Hempel, Krankenhaus Dresden-FriedrichstadtChoy-L. Hew, National University of SingaporeBertold Hock, Technische Universität MünchenMartin Holzhauer, IMTEC, Berlin-BuchWoo-Suk Hwang, Seoul National UniversityHwa A. Lim, D’Trends Inc., Silicon Valley, KalifornienInca Lewen-Dörr, GreenTec., KölnIsao Karube, Tokyo Institute of Technology Frank Kempken, Christian-Albrechts-Universität KielAlbrecht F. Kiderlen, Robert-Koch-Institut, BerlinUwe Klenz, Institut für Physikalische Hochtechnologiee.V. JenaJutta Ludwig-Müller, Technische Universität DresdenStephan Martin, Deutsches Diabetes-Zentrum, DüsseldorfAlex Matter, Novartis SingaporeMarc van Montagu, Max-Planck-Institut für Pflanzen-züchtung, KölnReinhard Niessner, Technische Universität MünchenSusanne Pauly, Hochschule BiberachJürgen Polle, Brooklyn College of the City Universityof New York

Tom Rapoport, Harvard Medical School, BostonMatthias Reuss, Universität StuttgartFrieder W. Scheller, Universität PotsdamAndreas Sentker, Die Zeit, HamburgMatthias Seydack, 8 sens.biognostic AG, BerlinGeorg Sprenger, Universität StuttgartGary Strobel, Montana State University, BozemanEric Stewart, INSERM - University Paris 5Kurt Stüber, KölnAtsuo Tanaka, Kyoto UniversityDieter Trau, National University of SingaporeThomas Tuschl, Rockefeller University, New YorkLarry Wadsworth, Texas A&M University Catherine Wan, HongkongTerence S. M. Wan, Head of Racing Laboratory, The Hong Kong Jockey Club Eckhard Wellmann, Universität Freiburg Dieter Wolf, Boehringer-Ingelheim, BiberachChristian Wandrey, Institut für Biotechnologie, Forschungszentrum JülichZeng-yu Wang, The Noble Foundation, Ardmore, OklahomaMichael Wink, Ruprecht-Karls-Universität HeidelbergMengsu Yang, City University of Hong KongLeonhard Zastrow, Research and Development CotyInc., Monaco

Con las contribuciones de

Charles Coutelle, Imperial College, LondonRainer Erb, Zentrum für Umweltkommunikation,OsnabrückHerrmann Feldmeier, Institut für Infektionsmedizinder Charité, BerlinRicardo Gent, Verband der Chemischen Industrie,Frankfurt am MainOreste Ghisalba, Novartis AG, Basel Frank Hatzak, Novozymes DänemarkStefanie Heiden, Deutsche Bundesstiftung Umwelt,OsnabrückJörg Knäblein, Schering AG, BerlinNorbert Mülleder, Syngenta, DüsseldorfNetzwerke TransGen und bioSicherheit, AachenUwe Perlitz, Deutsche Bank Research, Frankfurt amMain Jens Reich, Max-Delbrück-Centrum, Berlin-Buch Christoph Winthertaler, Wacker-Chemie GmbH, MünchenEckhard Wolf, Universität MünchenHolger Zinke, B.R.A.I.N. AG, Zwingenberg

Colaboradores

VII

Introducción X

Cerveza, pan, queso - Suculenta biotecnología 1

1.1 Al principio fue la cerveza y el vino: la leche materna de la civilización 2 . 1.2 Las levaduras son losburros de carga de la fermentación alcohólica 2 . 1.3 También hoy en la industria cervecera se utili-zan levadura, agua, malta y lúpulo 5 . 1.4 Las células funcionan con energía solar 11. 1.5 El alcoholno es un placer sino una necesidad para las levaduras 11 . 1.6 Los licores muy concentrados se produ-cen mediante destilación 12 . 1.7 Productos bacterianos: ¡La acidez los hace duraderos! 15 . 1.8 Café,cacao, vainilla, tabaco – Fermentación para el placer 18 . 1.9 Los mohos cooperan con las bacteriasy producen queso 18 . 1.10 Sake y salsa de soja 22 . 1.11 ¿Qué es en realidad la fermentación? 22

Enzimas - Supercatalizadores moleculares para el hogar y la industria 25

2.1 Las enzimas son biocatalizadores eficaces y específicos 26 . 2.2 La lisozima: la primera enzimacuya anatomía y función se entendieron en detalles moleculares 27 . 2.3 Los cofactores sirven comoherramientas a las enzimas complejas 31 . 2.4 Las enzimas pueden obtenerse de animales, plantas ymicroorganismos 32 . 2.5 Las hidrolasas extracelulares degradan los biopolímeros en pequeñas unida-des utilizables 34 . 2.6 Las amilasas mezclan, cuecen y trenzan 34 . 2.7 Las pectinasas prensan mászumo de fruta y verduras 36 . 2.8 Los biodetergentes son la aplicación más importante de las enzimashidrolíticas 37 . 2.9 PLas proteasas ablandan la carne y curten la piel 38 . 2.10 Inmovilizaciones: cuan-do se quiere reutilizar las enzimas 40 . 2.11 Glucosa isomerasa y jarabe de fructosa: azúcar con mayorfuerza edulcorante 40 . 2.12 Alimentos y forrajes con enzimas inmovilizadas 42 . 2.13 Los reactoresde enzimas de membrana usan regeneración de cofactor 44 . 2.14 Células inmovilizadas 46

El milagro de la ingeniería genética 49

3.1 DNA: La doble hélice porta el material hereditario 50 . 3.2 Las DNA polimerasas catalizan la repli-cación de la doble hebra de DNA 50 . 3.3 No todos los genes constan de DNA: los virus RNA utilizanRNA de una única hebra 51 . 3.4 La aclaración del código genético 51 . 3.5 El genoma humano –Una enorme enciclopedia de 24 volúmenes 52 . 3.6 El código de DNA se agrieta: el RNA sintéticodescifra los codones 53 . 3.7 Los genes estructurales cercanos a los fragmentos de DNA controlan laexpresión de los genes 58 . 3.8 Ribosomas – La fábrica de proteínas de la célula: una molécula gigan-te de RNA y proteínas 58 . 3.9 Recombinación: las cartas genéticas se barajan de nuevo 60 . 3.10 Losplásmidos son vectores ideales para el material genético 61 . 3.11 Tijeras y pegamento moleculares:endonucleasas de restricción y DNA ligasas 62. 3.12 Los primeros experimentos de ingeniería gené-tica: ¿bacterias que croan? 62 . 3.13 Cómo se obtienen los genes 65 . 3.14 ¿Insulina humana a par-tir de bacterias? 66 . 3.15 Cómo se sintetiza la insulina en humanos: desde la preproinsulina, pasan-do por la proinsulina, hasta la insulina activa 68 . 3.16 Los inicios de la ingeniería genética con proin-sulina de rata 69 . 3. 17 Hibridación de DNA: cómo se encuentran bacterias con sondas deDNA 71 . 3.18 Un pequeño desvío: la somatostatina – La primera proteína humana de bacte-rias 71 . 3.19 Cómo se obtiene enzimáticamente insulina humana a partir de insulina de cer-do 73 . 3.20 ¡Finalmente se consiguió! La primera insulina humana producida por ingeniería gené-tica 73 . 3.21 Asilomar: ¿cuál es el peligro de la nueva ingeniería genética? 74 . 3.22 Proinsulinahumana a partir de una única cepa de E. coli 76 . 3.23 Levaduras de cocción como productoras de proin-sulina 77 . 3.24 Variantes artificiales de la insulina (muteína) mediante ingeniería genética 78 . 3.25 Losgenes manipulados de células de mamífero producen proteínas complejas modificadas 78

Contenido

Capítulo 1

Capítulo 2

Capítulo 3

VIII

Biotecnología blanca - Las células como fábricas de síntesis 83

4.1 El problema de la visión general 84 . 4.2 Adaptación táctica: regulación por retroacoplamien-to 86 . 4.3 Adaptación estratégica: producción de enzimas a demanda 87 . 4.4 Un ordenador molecu-lar alostérico: la glutamina sintetasa 89 . 4.5 Represión de catabolitos o cómo se pesca una polimera-sa 90 . 4.6 ¡Mohos en lugar de limones! 90 . 4.7 Lisina en abundancia: la retroinhibición de la asparta-to quinasa se burla con mutantes 91 . 4.8 l-glutamato: condimento de sopa “levorrotatorio” en exce-so 93 . 4.9 ¿Tienen que ser siempre microbios? La síntesis química contra la fermentación 94 . 4.10Ácido L-ascórbico, la vitamina C 96 . 4.11 Aspartamo – La marcha triunfal de un éster dipeptídico dul-ce 99 . 4.12 Las células inmovilizadas producen aminoácidos y ácidos orgánicos 101 . 4.13 Mutacio-nes: un camino hacia la programación selectiva de microbios 101 . 4.14 Penicillium notatum: el hongomilagroso de Alexander Fleming 106 . 4.15 Screening: biotecnólogos a la caza de hongos 106 . 4.16El menú de los microbios 107 . 4.17 La biofábrica moderna 110 . 4.18 Calor, frío y sequedad nos man-tienen los microbios en el cuello 110 . 4.19 Recuperación del producto: downstream proces-sing 114 . 4.20 Estreptomicina y cefalosporina – Los siguientes antibióticos después de la penicili-na 115 . 4.21 La competencia con los microbios: resistencias 115 . 4.22 Ciclosporina – Un productomicrobiano para trasplantes 117 . 4.23 Hormonas esteroideas: la cortisona y la píldora anticonceptiva 119

Virus, anticuerpos y vacunas 123

5.1 Virus – La vida prestada 124 . 5.2 De qué forma atacan los virus a las células 124 . 5.3 Cómo sedefiende el cuerpo de las infecciones: respuesta inmunitaria humoral mediante anticuer-pos 127 . 5.4 Respuesta inmunitaria celular: células T asesinas 129 . 5.5 La primera vacuna: laviruela vacuna contra la viruela humana 134 . 5.6 Las vacunas modernas 137 . 5.7 Las vacunasvivas 139 . 5.8 Anticuerpos monoclonales: balas mágicas de un biorreactor altamente específicas yuniformes 140 . 5.9 Anticuerpos catalíticos 141 . 5.10 Anticuerpos recombinantes 142 . 5.11 Biblio-tecas de anticuerpos combinatorias 143 . 5.12 “A cuestas” o visualización de fagos — La próximarevolución 144 . 5.13 Visualización de fagos para la hormona del crecimiento de alta afini-dad 144 . 5.14 Nuevas esperanzas en el cáncer: rituximab, un anticuerpo recombinante 145

Biotecnología del medio ambiente - Adiós a los caminos de una dirección, bienvenido a los circuitos 149

6.1 Agua limpia –Un bioproducto 150 . 6.2 Depuración aeróbica de los vertidos: campos de aguasresiduales, tanques depuradores por filtración y lodo activado 152 . 6.3 Biogás 153 . 6.4 ¡El biogáspodría salvar bosques! 154 . 6.5 El biogás en los países industrializados: explotación del estiércollíquido 155 . 6.6 SEl alcohol que crece en los campos 156 . 6.7 Los devoradores de petróleo deAnanda Chakrabarty 157 . 6.8 Azúcar y alcohol a partir de la madera 158 . 6.9 ¿Materias primasquímicas de biomasa? 160 . 6.10 Minería silenciosa 164 . 6.11 ¿Una nueva vida para los pozos depetróleo agotados? 164 . 6.12 Bioplástica: ¡circuitos en lugar de caminos de una dirección! 165

Biotecnología verde 171

7.1 Los microbios son comestibles 172 . 7.2 Algas y cianobacterias 172 . 7.3 La proteína single cell:la esperanza de las fuentes baratas de proteínas 174 . 7.4 La micoproteína tiene éxito como proteí-na vegetal para el consumidor 175 . 7.5 ¡La biotecnología “verde” ante portas! 178 . 7.6 El campoen un tubo de ensayo: cultivo de plantas in vitro 178 . 7.7 El cultivo de meristemos 179 . 7.8 Cul-tivos haploides: anteras y ovarios 180 . 7.9 Cultivos de callos y en suspensión 181. 7.10 Las célulasvegetales en un biorreactor producen principios activos 183 . 7.11 ¿Qué principios activos vegetalesseguirán a la shikonina? 184 . 7.12 Agrobacterium –Un parásito como ingeniero genético 185 .

7.13 Transferencia genética biolística: un disparo de DNA 185 . 7.14 Plantas transgénicas: resisten-cia a los herbicidas 188. 7.15 Insecticidas biológicos 189. 7.16 Claveles azules y tomates “antifo-fos” 193 . 7.17 ¿Son peligrosos los alimentos genéticos? 194 . 7.18 Hay que identificar a los alimen-tos genéticos? 195 . 7.19 Gene-Pharming (granja de producción genética) 195 . 7.20 Plantas transgé-nicas –Un debate acalorado 198 . 7.21 ¿Palmeras tropicales en Alemania? 198 . 7.22 Las bacterias delos cañones de nieve aseguran las vacaciones de esquí 200

Capítulo 4

Capítulo 5

Capítulo 6

Capítulo 7

IX

Embriones, clones y animales transgénicos 203

8.1 Inseminación artificial 204 . 8.2 Transferencia embrionaria y fecundación artificial 204 . 8.3 Lasespecies en peligro de extinción y amenazadas se pueden salvar mediante la transferencia embriona-ria 205 . 8.4 Las quimeras tienen como mínimo cuatro padres genéticos 206 . 8.5 Animales transgé-nicos: ¿del ratón gigante al toro gigante? 207 . 8.6 Hormonas del crecimiento para bovinos y cer-dos 208 . 8.7 Gene-Pharming: valiosa proteína humana a partir de huevo y leche 209 . 8.8 Peces trans-génicos: del GloFish® a la trucha gigante 211 . 8.9 Ratones knock out 214 . 8.10 Xenotrasplan-tes 215 . 8.11 Clonación –Producción masiva de gemelos 215 . 8.12 Clonación de salamandras yranas 219 . 8.13 Dolly –El descubrimiento decisivo en la clonación 219 . 8.14 Dificultades de la clo-nación 221 . 8.15 Clonación de gatos –Las diferentes variantes de progenitores 222 . 8.16 ¿Y el serhumano? Clonación, FIV y DPI 223 . 8.17 El embrión cristalino y el proyecto del genoma humano 224

Infarto de miocardio, cáncer y células madre - La biotecnología roja como medio para salvar vidas 227

9.1 El infarto de miocardio y los anticoagulantes 228 . 9.2 La fibrinólisis después del infarto de mio-cardio: disolución enzimática de los coágulos 228 . 9.3 La embolia: una enzima de vampiro sirve deayuda 229 . 9.4 Factor genético VIII –Una ayuda segura para la hemofilia 232 . 9.5 EPO para enfermosde riñón y deportistas 234 . 9.6 El interferón contra los virus y el cáncer 234 . 9.7 La interleuqui-na 238 . 9.8 Cáncer: crecimiento celular anormal incontrolado 238 . 9.9 Nuevas terapias contra elcáncer 239 . 9.10 El paclitaxel contra el cáncer 242 . 9.11 La hormona del crecimiento huma-na 243 . 9.12 La hormona del crecimiento epidérmico –Desaparecen las arrugas y se curan los piesdiabéticos 243 . 9.13 Las células madre: ¿la fuente de juventud decisiva? 244 . 9.14 Terapia géni-ca 248 . 9.15 ¿Diamantes en la basura? El RNAi, el RNA que interfiere 249

Biotecnología analítica y genoma humano 253

10.1 Pruebas enzimáticas para millones de diabéticos 254 . 10.2 Biosensores 254 . 10.3 Sensoresmicrobianos: las levaduras miden la carga de los vertidos en cinco minutos 256 . 10.4 Prueba inmu-nológica del embarazo 257 . 10.5 Pruebas del sida 258 . 10.6 Pruebas para el infarto de miocar-dio 259 . 10.7 Pruebas Point-of-Care (POC) 260 . 10.8 Cómo se analiza el DNA: la electroforesisen gel separa los fragmentos de DNA según su tamaño 260 . 10.9 Vida y muerte: huellas dactilaresgenéticas para aclarar la paternidad y el asesinato 261 . 10.10 Marcadores de DNA: breves repeti-ciones en tándem y SNP 263 . 10.11 La reacción en cadena de la polimerasa: el copiador deDNA 264 . 10.12 ¿Se despertará a los saurios y al mamut a una nueva vida? 265 . 10.13 Cómo sesecuencian los genes 268 . 10.14 Southern Blotting 268 . 10.15 Secuenciación automática deDNA 269. 10.16 FISH: localización en cromosomas y cantidad de copias genéticas 270 . 10.17 Lacoronación de la biotecnología: el proyecto del genoma humano 273 . 10.18 Mapas genómicosgenéticos 274 . 10.19 Mapas genómicos físicos 274 . 10.20 La lucha de los métodos: Contig con-tra escopeta 275 . 10.21 ¿Cómo se continúa con el genoma humano? 276 . 10.22 ¿Cómo se pue-de entender la secuencia genómica? 278 . 10.23 La farmacogenómica 279 . 10.24 Chips deDNA 280 . 10.25 Descubrir las causas de las enfermedades: perfiles de expresión genéti-ca 281 . 10.26 La proteómica 281 . 10.27 MALDI: Un gas de iones de proteínas 282 . 10.28 Aptá-meros y chips de proteína 282 . 10.29 ¿Finalmente el control a través del genoma huma-no? 283 . 10.30 ¿Quo vadis biotecnología? 283

Créditos de las ilustraciones 287

Índice de nombres propios 289

Índice alfabético 291

Capítulo 8

Capítulo 9

Capítulo 10

X

¡Nadie lee las introducciones largas! Así pues, cor-to: ¿Por qué se originó este libro?

De la curiosidad y entusiasmo. Ya cuando eraun joven, leía todo lo que el mundo me aportaba.Hoy, como científico, la biotecnología es para mísobre todo el tema más excitante, pues ¡trata denosotros y de nuestro futuro! ¿Qué puede ser másexcitante?

De la adicción a todo el saber. Al leer determinoque “sólo sé, que no se nada”, como dijo Sócrates.Me hubiera gustado ser un erudito universal,como fueron algunos científicos del Renacimiento.Pero esto es actualmente del todo imposible. Con-seguir tener una visión general sobre un tema, esahora aún razonablemente viable. Pero para ellose necesita el trabajo en común con investigadoresespecialistas en temas próximos. Al comprenderesto, me uní dos exitosos "Olivers": Oliver Kayserde Berlín (ahora en Groningen) y Oliver Ullrichde Hamburgo. Ambos cubren una vasta área delconocimiento, leyeron todo el libro e hicierongrandes contribuciones. ¡Gracias! Cuando el temaera complejo, he consultado a varios expertos y hecomprimido sus opiniones (a menudo muy resumi-das) en Cuadros. Los nombres de estos expertos se

encuentran en la página VI. Les estoy agradecidode todo corazón. ¡Espero no olvidar a nadie!

De la pereza. Desde hace diez años enseño Bio-tecnología analítica y Química en Hong kong. Misestudiantes de Química chinos no saben casi nadasobre fabricación de cerveza, enzimas de detergen-tes, DNA, bacterias comedoras de aceite, “arrozdorado”, GloFish@, infarto de miocardio o del pro-yecto del genoma humano. Así, mis seminariostendían a consumir mucho tiempo en desviacioneshacia temas biotecnológicos. La propuesta de unabibliografía de 88 libros no era útil. ¡Los estudian-tes querían tener un solo libro! Ahora puedo decir-les: “¡Comprad y leed mi libro, que cubre todo loque necesitas saber!”

De la diversión. “La creatividad lo es todo”, dijoPicasso. Convertir este nuevo tipo de libro de textoen un realidad con la ayuda de Darja Sübbier, quepara mi es la mejor “artista bio-gráfica” de Alema-nia, fue una enorme diversión. Todas mis ideas –aveces espontáneas o inmaduras– se consolidaron ytransformaron en maravillosos gráficos. Cualquierotra artista gráfica se habría perdido con mi desor-den. ¡Gracias, Dascha!

Que David Goodsell en La Jolla hubiera contribuidoal libro con sus estupendos gráficos moleculares, fuepara mi un sueño, que se hizo realidad. Como meaburrió el recuento de los átomos de carbono deltaxol, Francesco Bennardo de Italia le dio un empu-jón y por arte de magia en una noche creó los mode-los espaciales de las moléculas más importantes.¡Todo esto ha sido una gigantesca diversión!

De la adicción a imágenes. En Asia se representatradicionalmente todo de forma ilustrada. Duranteuna búsqueda de imágenes en Google me embria-garon las figuras de Biotecnología. La editorial enprincipio se aterrorizó al ver cómo a partir el “blan-co del bonito libro de texto en dos colores” se con-virtía gradualmente en una explosión de color.¡Apenas han quedado algunas zonas blancas!

Introducción

David Goodsell, gráficomolecular, se confiesapracticante de yoga yvisionario de nanobio-tecnología

Darja Sübbier con el gatoAsmar Khan

El autor, tras los experimentos de clonación con los gatosFortuna I, II, III y IV

XI

Oliver Kayser con suhijo y su hija

Historia de la Biotecnología: Francesco Bennardodisfrutando de un producto de la fermen-tación (flecha roja), por su efecto fue suspendido en las prácticas de orgánica.Francesco fuma hoy en día delante del ordenador y modelamoléculas.

Oliver Ullrich con unratón normal llamadoOllie ...

Un problema fue conseguir los derechos de tantasilustraciones. Sin embargo, casi todos los propieta-rios de los derechos reaccionaron positivamente.La editorial-Ringier me cedió generosamentetodos los derechos de la anterior editorial-Uraniaen Leipzig en mi primer libro “Bio-Horizonte”.El virus del escritor de libros ha interaccionadocon el lector en jefe de la Urania, Bernd Scheiba:“¡Quien escribe, se queda!”

Algunas empresas, como la GBF Braunschweig,la Roche Penzberg, Degussa, la red Transgen yBioseguridad han dado el visto bueno a docenasde imágenes, mi servidor ha disfrutado con mailsde 10-Megabites. Larry Wadsworth de Texas meha mandado fotos de todos los animales clonados.Si olvidé citar o conseguir a alguien como autorde las imágenes, por favor informadme. ¡No fuedebido a un enfado!

El lector notará seguramente también mis pro-pias fotografías: gatos, aves, ranas, delfines,comidas y bebidas, China y Japón –todo se foto-grafió para ser utilizado en el libro de Biotecno-logía. Espero que a usted no le moleste verme ami en mis experimentos en lugar de a un modeloprofesional.

De la furia de la comunicación. No había nadamás maravilloso que sentarse por la mañana, conuna taza de café, frente a una vista del mar deChina Meridional, abrir el ordenador portátil ymirar los mensajes que me habían enviado por lanoche. Encontraba algunas noticias importantessobre biotecnología, otras no tanto, o recibía nue-vos diseños que me enviaba Dascha desde Berlín.Definitivamente viajaron diez mil correos de aquípara allá, ¡y todo el tiempo fue como en Navidad!Gracias, Internet, sin ti el libro no se habría crea-do. ¡Me siento en una isla subtropical, presionoalgunos botones y en Alemania aparece un her-moso libro! Julio Verne estaría impresionado.

¿Quién tuvo la idea? Fue Merlet Behncke-Braun-beck quien me prometió convertir mis ideas en unlibro de texto. Esta altamente motivadora, efectivay al mismo tiempo encantador equipo de conferen-ciantes con Imme Techentin-Bauer, Bärbel Häckery Ute Kreutzer a veces en voz baja evadieron segu-ramente, si debía cambiar de lugar o “ampliar” denuevo durante la noche un capítulo entero, aunquesiempre reconfortaron maravillosamente mi espal-da y la de Dascha. ¡Gracias, queridas damas!

¿Cómo se puede utilizar este libro?

Como una introducción para estudiantes deinstitutos y universidades, para profesores, perio-distas o simplemente para personas interesadas enla Biotecnología.

Como libro de texto para estudiantes. Se pue-de estudiar sistemáticamente todos los capítulos eintentar responder a las ocho preguntas que seencuentran al final de cada capítulo.

Para encontrar experiencias: El libro se puedehojear rápidamente, y espero que se sienta suficien-temente intrigado e inspirado para buscar más infor-mación en otros libros especializados o en Internet.

Como libro de referencia: Puede ser el puntode partida para resolver una duda sobre biotecno-logía. Luego el lector puede buscar más informa-ción en Internet o en libros especializados.

¿Si esto va bien? A algunos colegas se les puedetorcer sus narices. ¡El libro es un experimento!Odio los libros aburridos: los árboles han muertoen vano por ellos.

Me alegro de cualquier comentario de usuarios deeste libro.Mándenme un mail a: chrenneb@ust.hk

Reinhard Renneberg,

Cerveza, pan, queso – Suculenta biotecnología

1.1 Al principio fue la cerveza

y el vino: la leche materna

de la civilización 2

1.2 Las levaduras son los burros

de carga de la fermentación

alcohólica 2

1.3 También hoy en la industria

cervecera se utilizan levadura,

agua, malta y lúpulo 5

1.4 Las células funcionan con

energía solar 11

1.5 El alcohol no es un placer

sino una necesidad para las

levaduras 11

1.6 Los licores muy concentrados

se producen mediante

destilación 12

1.7 Productos bacterianos: ¡La

acidez los hace duraderos! 15

1.8 Café, cacao, vainilla, tabaco

– Fermentación para el placer 18

1.9 Los mohos cooperan con las

bacterias y producen queso 18

1.10 Sake y salsa de soja 22

1.11 ¿Qué es en realidad

la fermentación? 22

Capítulo 1

■ 1.1. Al principio fue la cerveza

y el vino: la leche materna de

la civilización

Ya hace 6000 a 8000 años los sumerios en Mesopo-tamia, el pedazo de tierra entre los ríos Éufrates yTigris (hoy Irak), dominaron el arte de la prepara-ción de la cerveza. De los cereales germinados pro-dujeron una bebida nutritiva, duradera y embriaga-dora. Para ello humedecían cebada o trigo Emmer,una antigua forma del trigo, y llevaban el cereal a lagerminación. En una tabla pintada sumeria, elMonument Bleu del Louvre en París, del tercermilenio antes de nuestro tiempo, se representan lasconchas con Emmer para la preparación de cerve-za. De los cereales germinados, la malta, se prepa-raba entonces el pan de cerveza, se desmenuzaba yse mezclaba con agua. Con un colador trenzado demimbre se separaba el líquido del residuo y se deja-ba en toneles cerrados. Muy pronto aumentaban enlos recipientes las burbujas de gas y el líquido empe-zaba a fermentar.

Del jugo dulce se originaba, en condiciones anaeró-bicas mediante fermentación, una bebida alcohó-lica, la cerveza.

Una parte del grano germinado se secaba al sol –esto corresponde al actual secadero– y se manteníacomo mercancía duradera para tiempos sin cerealesfrescos. La cerveza babilónica tenía un sabor ligera-mente agrio, que provenía de una fermentaciónláctica paralela escurrida. Con el ácido lácticoaumentaba esencialmente la durabilidad de la cer-veza, porque en medio ácido muchos microbios nopueden prosperar. En los climas calurosos de Orien-te esto era de gran importancia, pues con ello seencontraba disponible una mezcla higiénicamenteperfecta para disfrutar de ella.

El alcohol es azúcar fermentado, un producto finaldel metabolismo de las levaduras. Un 2 o3 % de alcohol cambia la permeabilidad (fluidez) dela membrana citoplasmática de las bacterias e inhibecon ello su crecimiento. En los climas calurosos deOriente, el medio de fermentación inhibidor demicrobios es una ventajosa, si no decisiva, cualidadhigiénica. Gracias a la agricultura la población crecióenormemente. El agua potable limpia resultó derepente un problema, como también sucedió en elsiglo XIX en Europa. Recordemos también las imáge-nes actuales de los rituales sagrados en el Ganges.Las heces animales y humanas contaminan y ensu-cian incluso hoy el agua potable. ¡El agua impurapuede ser altamente peligrosa! Los productos de lafermentación, cerveza, vino y vinagre, estaban, sinembargo, exentos de gérmenes peligrosos. Inclusose podía preparar con agua potable ligeramente

sucia, porque no sólo el alcohol sino también los áci-dos orgánicos inhibían a los patógenos existentes. Elagua no calmó, pues, la sed de nuestros antepasados,sino la cerveza, el vino y el vinagre. Ellos fueron, porasí decirlo, la “leche materna de la civilización”. Labiotecnología más antigua del mundo era nutritiva,estimulante y también segura –un avance revolucio-nario, que debió ser sencillamente favorable.

También los egipcios prepararon cerveza. Una anti-gua pintura de la pared de un santuario egipcio dehace 4400 años muestra el proceso de fabricacióndel producto (Fig. 1.1).

Los egipcios ya sabían que la fermentación empeza-ba más rápido si se utilizaban de nuevo los restos deuna cerveza próspera. Las cervezas egipcias eranprincipalmente oscuras; se preparaban de panes decerveza tostados. Algunas tenían un contenido dealcohol del 12 al 15 %. Los egipcios descubrierontambién la botella de cerveza: en la edificación deuna pirámide se repartía cerveza en jarras en el lugarde la construcción.

Los celtas y los germánicos prefirieron el aguamiel,una cerveza ácida, que se guardaba en recipientesde hasta 500 litros a unos 10 °C bajo tierra y se mez-claba con miel. Sin embargo, primero se desarrollóla fabricación de cerveza como un arte, cuando losmonjes asumieron el tema en el siglo VI. Agradece-mos al lema liquida non fragunt ieunum (“el líqui-do no viola la regla de ayuno”) la especial fuerza ycontenido de alcohol de las cervezas fuertes.

La palabra “bier” (en alemán cerveza) se debió obte-ner de los antiguos sajones bere, o sea cebada. Losfabricantes de cerveza prósperos del pasado nopodían saber, por supuesto, que la fermentación eracausada por seres vivos, las levaduras.

Fue Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723)quien vio las primeras bacterias (cuadro 1.1), y consu microscopio de una lente también fue el primerser humano que encontró perlas amarillas de leva-dura en una muestra de cerveza (Fig. 1.3). En lostiempos de Leeuwenhoek se utilizaban ya levadurasde forma concentrada y purificada, tanto para lacocción del pan como para la fabricación de cerve-za y la preparación del vino.

■ 1.2 Las levaduras son los burros de

carga de la fermentación alcohólica

Las levaduras se cuentan entre los hongos (fungi),en concreto pertenecen a la clase de los hongos conmicelio tabicado (Ascomycetes), el tipo más abun-dante de la clasificación de los hongos.

En contraste con las bacterias procariotas, los euca-riotas (del griego karyon, núcleo) tienen una estruc-

Biotecnología

2

Fig. 1.3 Levaduras en undibujo de Leuwenhoek (arriba) y bajo un modernomicroscopio electrónico debarrido; claramente se venlos brotes de las células hijas.

Fig. 1.4 Fábrica de cervezaen la Edad Media.

Fig. 1.1 Fabricación de cerve-za en Egipto hace 4400 años.

Fig. 1.2 Estatuillas de muje-res haciendo pan hace 6000años.

Cerveza, pan, queso

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Cuadro 1.1 Historia de

la biotecnología: Leeuwenhoek

“Teníamos un movimiento muy fuerte yrápido ante nosotros, y disparaban en ellíquido como si fuese un humo espeso a tra-vés del agua. Estos seres vivos eran muypocos en número. El segundo tipo teníauna forma como en B. Éstos giraban frecuen-temente en círculos y tomaban entoncesun movimiento como en C y D. Existían engrupos mucho mayores en número. Al tercertipo no le pude dar una forma, porque porun lado parecían como un óvalo y por otrolado como un círculo. Eran tan pequeñosque no los podía ver más grandes que comoen la Fig. E y por ello zumbaban tan rápida-mente en la confusión, que era como tenerun gran enjambre de moscas o mosquitosante mí.

Eran tan numerosos, como granos de arena,que creí ver mil en la mezcla de agua, o tam-bién en la saliva (disminuye con la materiamencionada), aunque había conseguido lamuestra entre los dientes incisivos y las mue-las. Principalmente constaba la materia deuna cantidad de estructuras en forma depalo de longitudes muy diferentes y en cam-bio del mismo grosor, que se doblaban enángulo, otras rectas, como en la Fig. F, quese disponían desordenadas en la confusión.”(Fuente: Paul de Kruif, Cazadores de micro-bios, 1940.)

Con esta observación microscópica de suplaca dental, un científico autodidacta, elmercader Sr. Antonie van Leeuwenhoek(1632-1723), abrió en la pequeña ciudadholandesa de Delft un nuevo mundo a lahumanidad. Fue la primera persona que viobacterias y las dibujó. Todo ello empezócuando Leeuwenhoek observó de un fabri-cante de gafas en un mercado anual el artede un pulidor de lentes. Con obsesión hasta

la locura, empezó a pulir lentes de cristalcada vez más gruesas, hasta que alcanzó consu arte aumentos de 200 veces en el micros-copio. Durante horas le pudo cautivar, bajosu microscopio de una lente, convertir unfino pelo de oveja en una gruesa soga.

Un día, Leeuwenhoek tuvo la idea de inves-tigar una gota de agua de una cuba de lluvia.No se sobresaltó poco cuando vio bajo elmicroscopio una multitud de pequeños seresvivos. Nadaban enérgicamente por todaspartes y jugaban unos con otros, como lepareció a él. Los seres vivos eran, segúnLeeuwenhoek, tesoros mil veces más peque-ños que el ojo de un piojo.

Por la presión de un amigo, Leeuwenhoekescribió en 1673 por primera vez una cartaentusiasta en holandés a la agrupación másimportante de científicos del mundo en esemomento, la Royal Society de Londres.Los hombres eruditos leyeron con asombrola descripción de la “miserable pequeña bes-tezuela”, como denominó Leeuwenhoek alos raros animalillos.

El investigador inglés Robert Hooke(1635-1703), como socio de la RoyalSociety era en ese tiempo responsablede cada encuentro para conocer a los quemostraban nuevos experimentos. Él mismoinvestigó con su microscopio de varias lentesen forma de corcho de botella, y con él des-cubrió una muestra ordenada regularmentede pequeños agujeros, que denominó “célu-las”. Hooke construyó con la información deLeeuwenhoek el microscopio de Holländer ypudo confirmar sus observaciones. No sospe-chó que los pequeños “animalillos” tambiénconstaban de células, o al menos de una úni-

ca célula. Los científicos de la Royal Societyse convencieron sólo con sus propios ojos dela existencia microscópica de seres vivos máspequeños. Las “miserables bestezuelas” pro-vocaron su activo interés. Leeuwenhoek,que no había asistido a ninguna Universidad,fue escogido en 1680 por unanimidad comosocio de la Royal Society, por su habilidad,curiosidad y resistencia más conseguidasque las de muchos científicos de su tiempo,que ante la pregunta de cuántos dientes tie-ne un burro consultaban en las escrituras delantiguo maestro griego Aristóteles antes quemirar en la boca de un animal gris.

Reyes, príncipes y científicos de todos lospaíses se interesaron en los descubrimientosde Leeuwenhoek. La reina de Inglaterra yFederico I de Prusia lo visitaron, así como elZar de Rusia Pedro el Grande, que se detu-vieron con nombres falsos en Holanda paraestudiar la construcción naval.

Las “bestezuelas” maravillaron durante largotiempo como curiosidad y luego pasaron denuevo al olvido.

Microscopio de Leeuwenhoek. Él fabricó aproxi-madamente 500 microscopios de una lente.

El primer dibujo de bacterias por Leeuwenhoek.Del publicista científico británico Brian F. Ford seanalizó una imagen a través del microscopio deLeeuwenhoek. ¡Leeuwenhoek en realidad pudover espirilos (Fig. G)!

Microscopio de varias lentes de Robert Hooke,con el que investigó estrechos cortes delgadosde corcho y describió las “células”.

Antonie van Leeuwenhoek trabajando con sumicroscopio de una lente; con él ampliabaunas 200 veces.

Biotecnología

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Cuadro 1.2 Las fábricas de cerveza actuales

La cerveza se hace en Alemania según sepreparaba en Baviera ya en 1516 bajo lavigencia de la ley de pureza (véase pág. 21)a partir de cebada de malta, lúpulo y agua,y la adición de levadura.

Los cereales que contienen almidón no pue-den fermentar directamente, sino que prime-ro, mediante las enzimas fragmentadorasde almidón (amilasas), deben convertirseen cereales germinados y activarlos a azúcarde malta (maltosa) y “romperlos” a azúcarde uva (glucosa). A la fabricación de la cerve-za pertenecen, por lo tanto, los procesosde preparación de la malta, preparación delmosto y fermentación.

Primero, la cebada mana al contenedor demalta tras la limpieza y clasificación uno o dosdías con agua. Se dejan germinar los granos decebada a 15-18 °C en grandes cajas germina-doras con agitación automática y se interrum-pe el proceso de germinación tras siete días.

En la malta verde así obtenida sólo se alcan-za en parte la degradación enzimática delalmidón a maltosa. Se seca (secadero) y luego,aumentando gradualmente la temperatura(primero a 45 °C, luego a 60-80 °C, para lacerveza negra hasta 105 °C), con agitacióny agrupación se obtiene la malta agitada.

En la fabricación de cerveza, para la pre-paración del mosto, la malta cocida se remo-ja, es decir, se agita y se calienta con muchaagua. En la malta remojada se superan enfases de parada los procesos de degradaciónenzimáticos: a 50 °C las β-glucosidasasdegradan el “material elástico”, que impidela filtración. A 50-60 °C se consigue la “para-da de proteína”: las proteínas se fragmentan.En la “parada de azúcar” (60-74 °C) las enzi-mas degradadoras de almidón (α- y β-amila-sas) separan los restos completamente delalmidón en glucosa y maltosa, y se degradanfragmentos de almidón mayores (dextrinas).

La disolución escurrida (mosto) tras la preci-pitación o filtración se cuece con lúpulo,para concentrarla, liberarla de gérmenes yaromatizarla. El lúpulo con su contenido enmaterial amargo, resinas y aceites esenciales,aporta a la cerveza el sabor amargo estimu-lante y una mejor durabilidad.

El contenido de mosto troncal es el conteni-do en materiales solubles extraídos, como glu-cosa y maltosa, en gramos de sustancia secapor 100 gramos de mosto, y está estipuladoclaramente en la ley de la pureza de la cerveza:las cervezas sencillas contienen un 2 a 5,5 %de mosto troncal, las cervezas límite 7-8 %, las cervezas completas 11-14 % y lascervezas fuertes por encima de un 16 %. El

mosto con lúpulo se rebaja y se filtra (se purifi-ca en cubas de purificación). Las enzimas quefragmentan almidón se inactivan por cocción,de modo que en la posterior fermentación conlevaduras sólo se degraden la glucosa y la mal-tosa, pero no los fragmentos de almidón cortos(dextrina) indeseados en la cerveza.

Tras el enfriamiento del mosto y la captaciónde oxígeno se produce la fermentaciónmediante la levadura introducida (trazasde cultivo purificado de Saccharomyces cere-visiae). La levadura necesita oxígeno paracrecer y proliferar.

Las cervezas (Pilsen, de Dortmund y deMunich, Bock) son duraderas gracias a unalenta subfermentación (en 8-10 días), cerve-zas Lager que pueden ser enviadas, mientrasque en una rápida sobrefermentación (4-6días) se originan cervezas más ligeras. Subfer-mentados son todos los tipos de cerveza co-rrientes, y también la cerveza de barril. Sobre-fermentadas son la cerveza blanca de Berlín,Kölsch y Alt, la cerveza Karamel, así como lostipos de cerveza inglesas Ale, Porter y Stout.

Para terminar se permite a la cerveza lamaduración final en sótanos frescos y unaposterior fermentación lenta durante variassemanas a 0-2 °C en barriles en almacén,de los cuales se rellenan barriles de envíoo, tras la filtración, botellas.

Molino para moler el trigo Malta remojada

Malta Agua

Filtrar

Lúpulo

Cocido del mosto

Centrífuga

Refrigerante de platos

Tanque de fermentación

Levadura Aire

Tanque de almacénRellenar

tura celular compleja (compartimentos como mito-condrias) y un auténtico núcleo celular. Se deno-minan también hongos productores de esporas, por-que se multiplican sobre todo asexualmente (vege-tativos) mediante esporulación. Sin embargo, tam-bién se pueden reproducir sexualmente por copula-ción de dos células esporas haploides. Éstos tienenuna composición cromosómica completa simple.Las levaduras se clasifican según el tipo de reproduc-ción de los diferentes tipos de hongos.

Las levaduras constan solamente de una única célu-la. Esta célula madre forma en la esporulación variasprotuberancias, brotes hijos, que se separan, son a suvez viables y pueden formar nuevas células (Fig. 1.3).Crecen de modo heterótrofo (a partir de nutrientes,sin fotosíntesis) preferentemente a valores de pH áci-dos. Su pared celular consta, como la sustancia delesqueleto de los insectos, de quitina, y además dehemicelulosa. La cerveza se origina mediante fer-mentación alcohólica a partir de los hidratos de car-bono de las semillas de los cereales. Sin embargo,

éstos se encuentran en gran parte como polisacáridosy están disponibles para las enzimas de la glucólisis delas células de la levadura (Fig. 1.15), si son degrada-dos a disacáridos y monosacáridos por las amilasas.

■ 1.3 También hoy en la industria

cervecera se utilizan levadura,

agua, malta y lúpulo

También hoy la fabricación de cerveza empieza,como ya hacían los sumerios con el germen de ceba-da, con su conversión en la malta que contieneenzimas (cuadro 1.2).

La malta se tritura entonces y se mezcla con aguatemplada. Esta malta remojada se introduce en untanque, donde a partir del almidón de los cereales,que se guarda en los granos, gracias al efecto de lasenzimas que degradan almidón (amilasas) se origi-nan en unas horas azúcar de malta (maltosa), azú-car de uva (glucosa) y otros azúcares. Las enzimasque degradan la pared celular (β-celulasas) destru-yen las envolturas externas de los granos de cereal,

Cerveza, pan, queso

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Fig. 1.7 Cerveza con burbu-jas de dióxido de carbonoclaramente visibles.

Modelos de bolas y varillas

P S

Hidrógeno (H) Carbono (C) Nitrógeno (N) Oxígeno (O) Fósforo (P) Azufre (S)

Azúcar de uva (β-d-glucosa) Aminoácidos (p.e. l-cisteína) Agua

Ácido acético (acetato)

Fig. 1.5 En este libro se presentan los átomos y las moléculas en diferentesrepresentaciones.

Fig. 1.6 Fábrica de cervezaen el antiguo Egipto.

Fig. 1.8 Bacterias

Las bacterias son procariotas, esdecir, su información genética no estálocalizada en un núcleo celular sinoque se encuentra libre en el citoplas-ma como DNA de doble hebra en for-ma de anillo.

Les faltan los típicos orgánulossubcelulares de los eucariotas (levadu-ras, células de plantas y animalessuperiores), como las mitocondrias(para la respiración celular) o los cloro-plastos (para la fotosíntesis) y el retícu-lo endoplasmático.

Las bacterias viven predominante-mente de modo heterótrofo, es decir,captan su energía de la materia orgá-nica. Sin embargo, también existentipos que pueden captar energía foto-sintéticamente o de enlaces inorgáni-cos (por ejemplo azufre).

Entre las bacterias hay unicelularesmóviles e inmóviles (por ejemplopequeños bacilos), pero también plu-ricelulares, por ejemplo asociacionescelulares del género Nocardia y redessimilares a hilos de hongos (micelios)del tipo de Streptomyces.

La ilustración muestra las bacteriascon importancia en biotecnología.Sus paredes celulares están construi-das de manera diferente (Cap. 4). Porsu coloración bajo el microscopio sedistinguen las bacterias grampositivasde las gramnegativas.

A los bacilos y cocos gramnegativos

aeróbicos pertenecen Pseudomonas

(utilización de hidrocarburos, oxida-ción de esteroides) y Acetobacter (for-mación de ácido acético), Rhizobium

(oxidación de nitrógeno) y Methylo-

philus (proteína unicelular, oxidaciónde metanol).

Los bacilos gramnegativos anaeróbi-

cos facultativos son, por el contrario,las bacterias intestinales Escherichia

coli, los “animales de compañía” delingeniero genético.

Bacillus (producción de enzimas) yClostridium (producción de acetonay butanol) pertenecen a los bacilos ycocos grampositivos formadores de

esporas.

Los grampositivos en forma de mazadel tipo Corynebacterium forman ami-noácidos.

Los cocos grampositivos son los for-madores de ácido láctico, como Strep-

tococcus, Staphylococcus (intoxica-ción de alimentos), Propionibacterium

(vitamina B12, preparación de queso),Nocardia (oxidación de hidrocarburos)y estreptomicetos (antibióticos, enzi-mas).

Lactobacillus (formación de ácido lác-tico) se cuentan entre las bacterias

grampositivas no formadoras de

esporas.

Las bacterias producen un gran dañoal causar enfermedades y estropearalimentos, pero sin embargo tambiéntienen un enorme significado eco-nómico en los procesos biotecno-lógicos.

Biotecnología

6

Methylophilus

Escherichia coli

Rhizobium

Coryne-bacterium

SpirillumBacillus

thuringiensis

Lactobacillus

Pseudomonas

Streptococcus

Streptomyces

Bacillus subtilis

Esporasgerminadas

Staphylo-coccus

Nocardia

Fig. 1.9 Hongos

Los hongos desempeñan un papel des-tacado en los ciclos de la naturaleza,sobre todo en los procesos de degrada-ción. Se han clasificado hasta ahoraaproximadamente 70 000 hongos.Las levaduras pertenecen, como todoslos hongos, a los eucariotas, es decir,su material genético está concentradoen un núcleo celular. Son hongos pro-

ductores de esporas (endomicetos).

A partir de levaduras salvajes seobtienen cultivos de levaduras quetienen un gran significado industrial,como las levaduras de cerveza (porejemplo Saccharomyces carlsbergen-

sis), levaduras de vino y de pan(S. cerevisiae) y levaduras del forraje(Candida). Candida utilis crece sobrelas aguas residuales de sulfito de lasfábricas de celulosa como levadura deforraje. Candida maltosa se alimentade alcanos (parafinas) del petróleo ypuede generar forraje. Trichosporon

cutaneum es un importante aeróbicoque se encuentra en aguas residua-les, que incluso puede degradar fenol–un veneno para otros hongos. Tri-

chosporon y la levadura Arxula adeni-

nivorans se utilizan como sensores

microbianos en aguas residuales(Capítulos 6 y 10).

Los mohos pertenecen a los mohos

con sacos esporales o esporangios

en forma de manguera (ascomicetos),que con 20 000 tipos es el grupomayor de los hongos. Tienen, encontraste con las levaduras redondea-das, largas células estiradas, y vivenprincipalmente estrictamente aeróbi-cos. Los mohos forman esporas ase-xualmente mediante división de losnúcleos celulares de los sacos espo-rales, que en general se expandenen el aire del micelio. Las esporasmaduras se propagan con facilidadcon el viento. Si caen en un sustratoapropiado, germinan y forman nuevosmicelios.

Muchos hongos se clasifican segúnsu apariencia (morfología) y el colorde sus sacos esporales (esporangios),porque el micelio generalmente esdifícil de distinguir, pues es incoloroy representa un desorden en formade tubo. Puesto que los hongos másimportantes industrialmente se intro-ducen (sumergen) principalmenteen tanques como grumos móvilesde micelios, no forman esporas.

En cuanto a alimentación, los mohosson similares a las levaduras, aunquese tratan más versátilmente. Así, algu-nos pueden –en contraste con las leva-duras– crecer también sobre celulosa(Trichoderma reesei) o lignina (Phanae-

rochaete chrysosporium) (Cap. 6).

Los mohos del género Aspergillus

(mohos con esporangios en formade regadera) y Penicillium (mohoscon esporangio en forma de pincel)son la base para muchas fermentacio-nes, particularmente para la degrada-ción del almidón y las proteínas en lacebada, el arroz y las habas de soja.

Aspergillus niger produce ácido cítri-co. Penicillium chrysogenum es el pro-ductor de penicilina (Cap. 4).

Otros mohos con esporangio en formade pincel generan quesos como elcamembert y el roquefort. Las amila-sas y proteasas generadas por hongosse obtienen también como preparadosenzimáticos industriales (Cap. 2).

Endomycopsis y Mucor producen tam-bién enzimas industriales.

Fusarium se utiliza para la producciónde proteínas para la alimentación huma-na (“Quorn”, Cap. 6).

Cerveza, pan, queso

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Endomycopsis

Candida

Saccharomyces

Torulopsis

Mucor

PhanerochaetFusarium

Aspergillus

Penicillium

Número de moléculas y porcentaje en peso

Agua 1010 80,0%Proteínas 106-107 10,0%Azúcar 107 2,0%Lípidos 108 2,0%Aminoácidos y ácidos orgánicos 106-107 1,3%DNA 1 0,4%RNA 105-106 3,0%Materia inorgánica 108 1,3%

Fig. 1.10 Comparación dela medida de importantesmicroorganismos biotecno-lógicos. La longitud de losciliados (Paramecium) indicael grosor de un pelo huma-no: 1/10 milímetros o100 micrómetros.

para que la α-amilasa pueda atrapar el almidón delinterior de las semillas. A continuación se filtran loscomponentes sólidos de la malta remojada y se lle-va la parte líquida dulce al caldero de la mezcla. Seañade entonces el lúpulo, que aporta a la cerveza susabor amargo especiado.

El mosto así creado es vertido por el fabricante de cer-veza a un tanque de fermentación y se añaden laslevaduras de la fabricación de la cerveza.

Entonces empieza la fermentación alcohólica. Trasla fermentación se guarda la cerveza algún tiempo entanques, para madurar. Para terminar, la cerveza secalienta brevemente para destruir microbios perjudi-ciales, y entonces se vierte en botellas, latas o barriles.

Los procesos fundamentales en la fabricación decerveza moderna son, pues, los mismos desde hacemás de mil años. Pero entonces los seres humanosutilizaron los microorganismos inconscientementepara sus propósitos.

Casi todos los pueblos de la Tierra hicieron en la antigüedad descubrimientos similares a los de los sumerios. El vino se inventó seguramente hace6000 años en la zona del monte Ararat. Sin embar-go, los más recientes hallazgos remiten a los chinoscomo los descubridores del vino hace 9000 años, enla Edad de Piedra (cuadro 1.7).

Los antiguos griegos y romanos preferían el jugo fer-mentado de las uvas, el vino (cuadro 1.3). Los roma-nos fueron, pues, los que llevaron el desarrollo y lafabricación del vino al Rhin y Mosel. Del mijo, los afri-canos obtuvieron con Schizosaccharomyces pombela cerveza pombe; el pueblo de la estepa asiática fer-mentó leche de yegua en botas de cuero para elkumys; los japoneses preparaban sake, una bebida

Biotecnología

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1/10 milímetros o 100 micrómetros

Células eucarióticas: 10 000 nm

Núcleo celular:2800 nm

Virus de la viruela: 250 nm

Virus de la rabia: 150 nm

Virus de la gripe: 100 nm

Virus de la polio: 27 nm

Bacteriófago: 95 nm

Células procarióticas(E. coli): 2000 nm

1 DNA

Longitud: 2 micrómetros=2/1000 mm

10 000ribosomas

Variosplásmidos

Masa: 5x10-13 g

Fig. 1.11, derecha:Proporciones de célulaseucarióticas y procarióticas y virus.

Fig. 1.12, derecha más allá:Una célula bacteriana (Escherichia coli) en cifras.

Hongos

Levaduras

Bacterias

Animalitos antiguosParamecium

Algas

Cerveza, pan, queso

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Cuadro 1.3 Vino y licores

Para la preparación del vino primero se aplas-tan las uvas en las prensas. En la fabricacióndel vino blanco sigue enseguida el prensado(prensas) o el pisado, y el jugo (mosto) sesepara de los tallos, las pieles y los granos(como residuo, denominado orujo). La adi-ción de pectinasas (Capítulo 2) incrementael rendimiento del jugo considerablementey conduce a un mosto más claro. En la pro-ducción de vino tinto se mantiene sin sepa-rar el prensado directo del fermentado princi-pal, pues el colorante de las antocianinas estálocalizado principalmente en las pieles delas uvas rojas y azules, y pasan a la disolucióncon la formación de alcohol. Por ello esteprensado se separa tras 4 o 5 días en reposo.

La fermentación tiene lugar a través de laparte exterior de los granos de uva por lasbacterias encargadas de ello o por la inocui-dad y calidad tras una anterior pasteuriza-ción mediante la adición de cultivos purifica-dos de levadura (cepas de Saccharomycescerevisiae). El proceso transcurre con unaenorme formación de espuma. El “mostodel vino” así originado, que nubla las célulasde levadura, en algunas zonas es apreciadocomo bebida. Durante los cuatro a ocho díasque dura la fermentación principal se uti-liza casi el azúcar total. Las proteínas y pecti-nas se segregan en forma insoluble y se unencon las levaduras como almacenadoras delos restos descritos, que se separan del vino.En el primer año, en una lenta posfermenta-ción en las frías bodegas fermenta aún elazúcar restante (crecimiento); entonces seorigina un segundo almacenamiento. Simul-táneamente se forman en el vino los materia-les aromáticos que originan el bouquet (aro-ma, flores). El vino joven disponible tras laterminación de la fermentación se tapa her-méticamente, antes de rellenar los barrilesde almacenamiento ensulfatados, en los cua-les (de vez en cuando con aireación tempo-ral) se consigue su maduración. Duranteeste tiempo empieza también el tratamientoen la bodega. Éste sirve en primera instanciapara aumentar la durabilidad (por ejemplomediante azufre, pues el dióxido de azufrees más venenoso para las bacterias que paralas levaduras) y la clarificación. Los principa-les vinos tienen un contenido en etanolentre el 10 y el 12%.

Un proceso más importante es la degrada-ción del ácido málico (malato), mediantebacterias lácticas, a ácido láctico (lactato)esencialmente débil. Sin esta fermentación

malo-láctica los vinos alemanes, debido asu alto contenido ácido (de 8 a 10 g/L), nopodrían beberse.

La diferenciación de los vinos tiene lugarsegún el color (principalmente vino blancoy tinto), el origen y el tipo de vid (por ejem-plo Riesling, Trollinger, Spätburgunder, Silva-ner). El contenido restante de azúcar seproduce interrumpiendo la fermentacióno la adición del mosto: seco (max. 9 g/L),semiseco (max. 18 g/L) y dulce (más de18 g/L). Los vinos reforzados, como Madei-ra, Jerez, Oporto o Vermut, son vinos a loscuales se añade azúcar, etanol y a veces hier-bas. Los microbios no intervienen para nada.

El champán y otros vinos espumososrequieren una fermentación doble. Se inclu-ye deliberadamente CO2 dentro de la bote-lla. A una mezcla de vino blanco se le añadejarabe de azúcar y se rellenan botellas tapán-dolas especialmente fuerte con corchos.Las botellas se almacenan en un estante (púl-pito), donde el vino puede fermentar lenta-mente. Una levadura de champán especialcrece en la botella. Durante meses se dejandepositar lentamente, con las botellas bocaabajo. Las levaduras y los residuos se almace-nan entonces sobre el corcho. En esemomento se reemplaza rápidamente el cor-cho y se añade jarabe de azúcar y brandy. Asíse origina un vino noble duradero, que goteacon lágrima fina durante largo tiempo des-pués de abrirlo. En el vino espumoso, encambio, se añade CO2 bajo presión a un vinotranquilo.

Entre los espirituosos (del latín spiritus,espíritu) se encuentran los aguardientes, lico-res, ponches y bebidas mezcladas (cócteles).Son bebidas ya fermentadas, como el vino oproductos de féculas, o bien disoluciones deazúcar, como zumo de fruta o melazas, quedespués de la fermentación se procesan hastalicor, es decir, se destilan. En los denomina-dos licores nobles (brandy, coñac, ron, arrak,whisky, genciana, ginebra y licores de frutas)permanecen los productos originados juntoal etanol (éster, alcoholes superiores, aldehí-dos, ácidos, acetato, etc.), debido a su saboraromático agradable, completamente o enparte en el destilado. Si se fermentan produc-tos fuertes, se origina poco alcohol.

Las bebidas aguardientes habituales seproducen en general simplemente por rutasfrías mediante mezclas de licores primarioscon agua y con determinadas sustanciassabrosas (por ejemplo anís, hinojo, comino,

enebro) descritas como especias. Deben con-tener al menos un 32 % en volumen de eta-nol. Los aguardientes de cereales (tam-bién denominados aguardiente de trigo olicor de trigo) pueden ser de centeno, trigo,trigo sarraceno, avena o cebada. En elwhisky original procedente de Escocia oIrlanda (al menos 43 % en volumen de eta-nol), los granos de malta se exponen amenudo directamente a humo de turba ocarbón. El vodka con un 40 a 60 % en volu-men de etanol consta de centeno, patatasu otras plantas feculentas, y se consigue através de varias destilaciones contracorrientede afrecho. La ginebra se consigue añadien-do bayas de enebro a la malta remojada decereales o de la extracción de bayas de ene-bro por destilación.

Los aguardientes de frutas (al menos 38 %en volumen de etanol) se obtienen a partirde una destilación directa del fermentadocompleto de frutas o bayas, o de sus jugos,sin adición de azúcar, más etanol y coloran-tes. El licor de cerezas, el licor de ciruelaso Slivowitz, y el “espirituoso” (aguardientede frambuesas, aguardiente de enebro) cons-tan de frutas de bayas, albaricoques y melo-cotones no fermentados con la adición dealcohol. El brandy (al menos 38 % en volu-men de etanol) sólo puede producirse devino.

El nombre de coñac es exclusivo del brandyque se produce de uvas, cosechadas en lazona de los departamentos de Charente-Maritime, Charente, Dordogne y DeuxSèvres. El ron se obtiene del jugo y de losremanentes de la caña de azúcar mediantefermentación y destilación (contenido mediode etanol 38% en volumen). El productode partida para el arrak es arroz o el jugo dedátiles de palmera.

Para obtener licores, los espirituosos se tratan con azúcar y determinados produc-tos aromáticos, maceración o destilación con plantas y frutas. Los ponches (del hindúpanscha, cinco) son preparaciones calientescon cinco ingredientes: etanol, condimentos,zumo de limón, azúcar y un poco de té oagua. Los cócteles (en inglés cocktail, cola de gallo), bebidas mezcladas que contie-nen etanol, estimulantes del apetito, reciben su nombre de la guerra de la inde-pendencia americana. Entonces se esforza-ban en colocar diferentes tipos de líquidossin mezclar unos sobre otros, de modo quela bebida se asemejaba a una magnífica colade gallo.

Cuadro 1.4 Cómo se transformala glucosa

La degradación de la glucosa (glucólisis)empieza en la célula con un trasladoenzimático de un grupo fosfato del cofactoradenosina trifosfato (ATP) (Fig. 1.15). Estatransformación utiliza energía. En lossiguientes pasos, la energía se libera de losproductos.

Se forman los cofactores nicotinamidaadenina dinucleótido (NADH) y ATP.Los cofactores son importantes productosde ayuda regenerables para enzimas(véase Cap. 2). Los seis átomos de carbonooriginales que contiene la molécula deglucosa por degradación enzimática se frag-mentan en dos partes; finalmente se originapiruvato (ácido pirúvico) de glucosa, trasuna secuencia de reacciones enzimáticas.

El piruvato desempeña un papel central enel metabolismo. La parte principal del piru-vato se oxida y se libera “ácido acético acti-vado” (acetil-coenzima A). Con ello se origi-na también por primera vez un productofinal de la combustión de glucosa: CO2.Ahora quedan en el acetil-coenzima A sólodos átomos de carbono. Una pequeña canti-dad de piruvato se convierte en oxalacetato.Con esta pequeña cantidad de oxalacetatoempieza el denominado ciclo de Krebs(por su descubridor, el bioquímico alemánemigrado a Inglaterra y ganador del premioNobel Sir Hans Krebs), también denominadociclo de los ácidos tricarboxílicos, en el cuallos dos átomos de carbono del acetil-coenzi-ma A entran en un ciclo y se oxidan a dosmoléculas de CO2. Los productos interme-dios del ciclo de Krebs, como el ácido cítrico,están disponibles normalmente a concentra-

ciones menores; se decide en un equilibriode flujos (Cap. 4). En la degradación de glu-cosa, la deshidrogenación (pérdida de hidró-genos) libera energía. Para ello intervieneel cofactor oxidado NAD+, sobre el cual setransfiere el hidrógeno con el tiempo. Sinembargo, el cofactor reducido (NADH) debe“liberar” hidrógeno de nuevo, porque sino no podrían producirse las reacciones dedegradación de glucosa que liberan energía.Esto ocurre mediante reacciones enzimáticasen las mitocondrias, en la denominada cade-na de respiración. En la cadena de respira-ción, el hidrógeno del NADH lo utiliza laenzima citocromo oxidasa (Fig 1.14 y Cap. 2), descubierta por Otto Warburg, paraquemar hidrógeno con una elevada obten-ción de energía “fría” a agua. Con ello seobtiene energía.

Biotecnología

10

Productosbiotecnológicos

O2

Aconitato

Ciclode

Krebs

Piruvato

CO2

6 H2O+6 CO2

IsoprenoideAcetoacetil-CoA

ButanolAcetonaÁcido butírico

GibberelinaEsteroidesCarotenoides

TetraciclinaGriseofulvina

Policétidos

Ácidos grasos

Arginina

Glutamato

Oxoglutarato

Succinato

Oxalacetato

Ácido acético

Metano

Ácido cítrico

AspartatoLisina

α-Aminoadipato

Valina

Cisteína

Serina

Leucina

PenicilinaCefalosporina

Estreptomicina

Etanol

Ácido acético (acetato)

Ácido láctico (lactato)

Ácido fórmico (formiato)

Biopolímeros

Glucógeno

AlmidónGlucosa

Amilasas

Acetil-CoA

Fig. 1.14 La citocromo oxidasa, “fermento de larespiración”, descubiertapor Otto Warburg. Transfor-ma en una “combustión fría”hidrógeno en agua conutilización de energía.

Fig. 1.13 La alcoholdeshidrogenasa de la levadu-ra transforma acetaldehídoen etanol. Para propósitosbioanalíticos (Capítulo 10)se utiliza la reacción inversapara analizar la presencia de etanol en sangre.

alcohólica de arroz; los rusos kwass con tipos deLactobacillus y el moho Aspergillus oryzae paraazucarar.

Hasta hoy la producción del vino (Cuadro 1.3) hacambiado sólo un poco: de uvas rojas y blancas, trasla vendimia se obtiene por aplastamiento y presión(prensas de vino) jugo de uva. Este jugo filtrado fer-menta en barriles cerrados. Antes eran barriles demadera, hoy se utilizan tanques de metal con capa-cidad de hasta 250 000 litros. Mundialmente seproducen cada año alrededor de quinientos millo-nes de hectolitros.

■ 1.4 Las células funcionan

con energía solar

Diariamente la esfera incandescente del Sol mandacuatro miles de billones de kWh de energía a la Tie-rra. El Sol, por consiguiente, cada 30 minutos sumi-nistra gratis la energía que utilizan todos los habitan-tes de la Tierra juntos en un año. Sólo tres milésimasde esta energía solar se transforman en energía quí-mica mediante fotosíntesis en las plantas verdes.

El agua, con la ayuda de un cuanto de luz energéti-co, se destruye en los cloroplastos de las células(Cap. 7) en sus componentes oxígeno (anualmente100 000 millones de toneladas) e hidrógeno, y sola-mente el oxígeno se libera en forma molecular, gase-osa. Lo utilizan todos los seres vivos que respiran parala “combustión fría” de las sustancias. El hidrógenoliberado en la fotosíntesis, en cambio, se estabiliza enun tiempo breve mediante el enlace anualmente con200 000 millones de toneladas de carbono y se unetemporalmente a hidratos de carbono (azúcares).

Los hidratos de carbono son productos cuanti-tativamente habituales en la fotosíntesis y, porello, son la fuente de energía para los principalesseres vivos.

Con la respiración, el hidrógeno se separa de nuevode su unión a la materia carbonada y se libera gra-dualmente en una “reacción de explosión gaseosabioquímica” produciendo energía en la cadena derespiración. Al final, ¡toda la energía viene del Sol!

Las células necesitan, tanto durante el crecimientocomo en el estado de reposo, un suministro perma-nente de energía, que se obtiene mediante el inter-cambio dirigido de las sustancias dentro de las célu-las (metabolismo o intercambio de materia).Las fuentes de energía son los alimentos ingeridos.Se transforman mediante una serie de reaccionesenzimáticas dispuestas una tras otra en rutas meta-bólicas.

Así originan los componentes y la energía para lassíntesis y otros procesos complejos energéticos: pri-

mero los alimentos se degradan en pequeños trozosy se transforman en compuestos de bajo peso mole-cular, a partir de los cuales se construyen los compo-nentes de la célula: azúcar de uva (glucosa), amino-ácidos, nucleótidos (bases pirimidínicas y purínicas yazúcares-fosfato), ácidos orgánicos y lípidos.

A partir de ellos se construyen las “enormes molé-culas” de las proteínas, los ácidos nucleicos y loscomponentes de la pared celular.

Puesto que los hidratos de carbono son cuantitati-vamente los productos habituales de la fotosíntesis,y con ello, al mismo tiempo, el alimento para lamayoría de los seres vivos, salen en primer lugar dela glucosa (azúcar de la uva). De la misma maneraen que la producción de muchos productos de bio-tecnología depende de la degradación de glucosa enlas células.

■ 1.5 El alcohol no es un placer sino

una necesidad para las levaduras

Pasemos ahora a la bioquímica, para responder auna “pregunta vital” de las células de levadura.Las levaduras pueden vivir como respiradores(aeróbicos) o fermentadores (anaeróbicos), ypor lo tanto son aeróbicos facultativos. En presen-cia de oxígeno las levaduras crecen espléndida-mente, con la respiración convierten azúcar enCO2 y agua, y originan con ello energía, que utili-zan para el crecimiento y la producción de nuevascélulas.

Si se detiene el suministro de aire a las levaduras,los microbios interrumpen su metabolismo de fer-mentación en la medida de la necesidad. La fer-mentación les ayuda a sobrevivir en tiempos hos-tiles, a pesar de ser energéticamente desfavorable.Louis Pasteur descubrió en 1861 que una levadu-ra sin oxígeno utilizaba más glucosa. Esto se deno-minó efecto Pasteur. Las levaduras en condicio-nes anaeróbicas procesan más moléculas de azú-car para compensar las pérdidas de energía. Pues-to que no hay más oxígeno para utilizar, tampocopuede quemarse en la cadena de respiración conel cofactor NADH + H+ acumulado. La degrada-ción de glucosa permanece, por lo tanto, en la fasede piruvato (Cuadro 1.4).

La célula transforma piruvato en acetaldehído. Conello se libera CO2. El ciclo de Krebs ya no puede serutilizado. Para utilizar el NADH + H+ acumulado,que no puede reoxidarse a NAD+ en la “combustiónfría” debido a la deficiencia de O2, a la célula le que-da solamente un camino: utiliza la alcoholdeshi-drogenasa (Fig. 1.3) y forma, a partir de acetaldehí-do, con la utilización de NADH + H+, etanol y NAD+.

Cerveza, pan, queso

11

Etanol

NAD+

Acetaldehído

NADH+

Cofactor reducido

Cofactoroxidado

Oxígeno

Agua

Equivalentesde reducción

Glucosa-6-fosfato

La glucosa se “quema” finalmente de modo incom-pleto a alcohol y CO2. En la fermentación de unamolécula de glucosa se originan sólo una a cuatromoléculas de “moneda de cambio energético” ATP(en lugar de un máximo de 38 en la respiración conoxígeno); esto es suficiente para sobrevivir.

El alcohol no es, por lo tanto, un placer para la leva-dura, más bien una necesidad, pero muere si el con-tenido de alcohol supera un determinado valor. Con-trariamente a la opinión clásica, el etanol tambiénpuede producirse aeróbicamente (efecto Crabtree)si el medio de alimentación contiene más de 100 mgde glucosa por litro. En esta “reacción en exceso” elpiruvato no se oxida siguiendo el ciclo de Krebs, sinoque se reduce a etanol.

Con la ayuda de los modernos chips genéticos(Cap. 10) para RNAm de levadura (un ácido nuclei-co de una única hebra, que desde el DNA del núcleocelular alcanza los ribosomas con las instruccionesde construcción para las proteínas, véase Cap. 3) seobserva que cuando hay deficiencia de oxígeno laslevaduras anaeróbicas producen otras enzimas dife-rentes a las de las levaduras aeróbicas. Es decir, losgenes (DNA) se escogen de manera diferente yexpresan diferentes proteínas, según la situación deoxígeno de la célula de levadura.

Otros fermentadores, las bacterias, forman ácidoláctico (Lactobacillus), ácido butírico (Clostri-dium butyricum), ácido propiónico (Propionibac-terium), acetona y butanol (Clostridium aceto-butylicum) (Cap. 6), así como otros productos congasto de ATP, y los secretan.

Los productos de la fermentación se forman, pues,en grandes cantidades, ya que sólo la transforma-ción libera mucha más cantidad de alimentos enausencia de oxígeno que energía requerida en for-ma de ATP de las células.

Ahora está claro por qué los primeros procesos debiotecnología que utilizaron los humanos fueron lafermentación del alcohol y del ácido láctico: las fer-mentaciones liberan grandes cantidades de produc-to en un breve tiempo y son, por lo tanto, altamen-te efectivas.

■ 1.6 Los licores muy concentrados

se producen mediante destilación

Las levaduras forman alcohol sólo hasta una deter-minada concentración, pues con porcentajes altosde alcohol mueren. La cerveza y el vino contienenalcohol únicamente en forma diluida. El vino tie-

Biotecnología

12

P

P

+

P

P

P P

ATP

ADP

ADP

Mg2+

Mg2+

Fosfohexosa isomerasa

Fosfofructoquinasa

Aldolasa

Fructosa-6-fosfato

Fructosa-1,6-bisfosfato

ATP

Mg2+

Hexoquinasa

d-Glucosa

Fig. 1.15 La glucólisis y sus enzimas. Degradación de glucosa a piruvato (simplificada).

Triosafosfato isomerasa

Dihidroxiacetona-fosfato

+ Gliceraldehído-3-fosfato

ATP

ne un 12 a 13% de alcohol y el sake alrededor del16 a18%.

Se conoce una forma concentrada (aguardientes olicores) ya desde el siglo XII, cuando se calentó (des-tiló) vino en una caldera cerrada.

El truco de la destilación de alcohol (o sea la rec-tificación) es que el alcohol se evapora a 78 oC, osea, bastante antes que el agua, que hierve a 100 oC.El vapor de alcohol creado se conduce a un refrige-rante a través del que gira agua fría, se enfría y secondensa en forma de gotas. El alcohol altamenteconcentrado se introduce en un recipiente.

Los licores o espirituosos (del latín spiritus, espíri-tu) son aguardientes con al menos un 32% en volú-men de etanol (Cuadro 1.3). Mencionaremos sola-mente el coñac, el aguardiente alemán, el armañac,el licor de frutas, el whisky, el vodka y la ginebra.

El famoso coñac se descubrió a principios del sigloXV por los cultivadores de vino en la Charente fran-cesa, cuando debieron responder a la menor calidadde su vino frente a la calidad del vino de la vecinaregión de Burdeos. Tuvieron la idea de destilar suvino. Más tarde el producto se destiló incluso dosveces, una tras otra. También todavía hoy el coñacjoven viene con un contenido en alcohol del 70%en barriles de roble de Limousin, donde maduraparcialmente durante años hasta alcanzar la grande-za completa, asumiendo el color del tonel y el sabor.Solamente después se diluye a un 40%.

Hoy se obtiene en las destilerías modernas alcoholpuro de almidón de cereales o patata. Éste se trans-forma primero mediante amilasas degradadoras dealmidón en azúcar, que se fermenta con las levadurasa alcohol, se calienta y el alcohol se destila entonceshasta el límite superior del 96%. Un argumento de losamantes del alcohol es que el alcohol más concentra-do destruye los gérmenes. En realidad, el alcohol al70% se aplica en medicina para la desinfección exter-na de la piel.

A concentraciones del 2 o 3% el alcohol ya aumen-ta la permeabilidad de la membrana citoplasmáticade las bacterias e inhibe su crecimiento. Está claroque el alcohol altamente concentrado inhibe aúnmejor. Las frutas confitadas en alcohol, por ejemploen los ponches de fruta y ron, duran mucho tiem-po y demuestran claramente el efecto inhibidor delos microbios que tiene el alcohol. Dentro de losmicroorganismos, los que pudren e intoxican ali-mentos son principalmente sensibles al alcohol y sedestruyen.

Cerveza, pan, queso

13

P

P

P

P

NAD+

Mg2+

Mg2+

ADP

H+ NAD

Gliceraldehído-3-

fosfato deshidrogenasa

Fosfogliceratoquinasa

Fosfoglicerato mutasa

Etanol+ CO2

2-Acetil-CoA

Lactato

1,3-bisfosfoglicerato

3-fosfoglicerato

2-fosfoglicerato

P

Gliceraldehído-3-fosfato

2

2

2

2 2

ATP2

2

2

2

2

2

2

2

Pi2

Fosfato inorgánico+

Piruvatoquinasa

P

ADPMg2+

Enolasa

2

2

Agua

K+

1-Piruvato

ATP

Biotecnología

14

Cuadro 1.5 Productos de leche

agria y queso

Los productos de leche agria se obtienen uti-lizando bacterias lácticas.

La leche agria se produce con leche pasteu-rizada a la cual se añaden cultivos de Strep-tococcus cremoris, Streptococcus lactis yLeuconostoc cremoris, como bacterias aro-máticas, unas 16 horas en el tanque de acidi-ficación.

Para la producción de yogur se toma lechede cabra, oveja o vaca. El cultivo de yogurconsta de bacterias lácticas termófilas (queles gusta el calor), como Streptococcus ther-mophilus y Lactobacillus bulgaricus. Ambasexisten conjuntamente (simbiosis): Lactoba-cillus produce el producto de fragmentaciónde la proteína de la leche, caseína, requerido

por Streptococcus; Streptococcus forma encambio ácido fórmico, que actúa como con-servante.

El kéfir es una bebida espesa, densa, ligera,con gas. Contiene un 0,8 a 1% de ácido lácti-co, un 0,3 a 0,8% de etanol y dióxido de car-bono, que junto a bajas cantidades de diace-tilo, acetaldehído y acetona contribuyenesencialmente al sabor del kéfir. Los granosde kéfir, llamados por los musulmanes el

mijo del Profeta, adoptan forma de coliflor,en nódulos del tamaño de una avellana, queconstan de caseína coagulada y azúcar de laleche fermentado por levaduras, como Sac-charomyces kefir y Torula kefir, algunostipos de Lactobacillus y Streptococcus, losaromatizantes que forman Leuconostoc ytambién bacterias del ácido acético.

El kumys se hace con leche de yegua, quese fermenta con una mezcla de bacterias lác-ticas y levaduras.

También la mantequilla de nata agria es unproducto de microbios. Después de obtener lanata y tratarla con calor, se enfría y “madura”.Con ello cristaliza la grasa de la leche. Tras lainfección con acidificadores (S. lactis, S. cre-moris y Leuconostoc cremoris) se convierteel azúcar de la leche (lactosa) en ácido lácticoy “aroma de mantequilla” (diacetilo) y acetoí-na. El suero de la mantequilla es un productocolateral de la fabricación de la mantequilla.

La preparación del queso empieza princi-palmente con la infección de la leche pasteu-rizada con bacterias lácticas y mohos (culti-vos iniciadores). Mediante el aporte de laenzima coaguladora se coagula la leche (casidurante una hora) y se espesa. Se corta con

cuidado la gelatina en dados (quebrado) deun centímetro. Se retira el suero, se da for-mas al quebrado.

Después de varios cambios y un baño de sal,el queso Emmental (queso suizo) se seca(aproximadamente durante dos semanas) y sealmacena en un sótano caliente durante seis aocho semanas. Entonces las bacterias propió-nicas fermentan el ácido láctico a CO2 y ácidopropiónico, con lo cual se forman los caracte-rísticos agujeros y el sabor del queso suizo.Luego el queso madura durante seis meses.

El queso Limburger se lubrica varias vecestras el secado, es decir, se trata con un“cultivo de lubricante rojo” (Brevibacteriumlinens).

El Camembert, infectado con esporas dePenicillium caseicolum de rápido crecimien-to o del tradicional P. camemberti, se de-sarrolla en un sótano seco después de tresa cuatro días de crecimiento del moho, y trasnueve a once días se puede empaquetar yvender. El camembert a menudo sigue madu-rando después de comprarlo: las enzimasfragmentadoras de las proteínas del mohoablandan la masa del queso y liberan materiasaromáticas y amoniaco (aroma muy fuerte).

El Roquefort auténtico se produce conleche de oveja cruda fresca. El quebrado seinfecta con esporas de Penicilliumroqueforti. Tras darle forma se transportanlos quesos de toda Francia, desde Córcegahasta los Pirineos, a Roquefort, donde sesalan y pinchan con agujas (amoscado) paracrear entradas de aire para el crecimiento delos hongos. La maduración sigue finalmenteen cuevas naturales de las montañas enRoquefort. Los quesos maduran aeróbica-mente durante 20 días y luego en hojas deestaño tres meses en ausencia de aire (anae-róbicamente), donde luego actúan las enzi-mas de los mohos fragmentadoras de proteí-nas y grasas.

Roquefort con entradas de aire para el crecimiento de los hongos

Diferentes clases de queso de Córcega

Los conocidos agujeros en el queso: trabajo de las bacterias propiónicas

Camembert, un trabajo de mohos con espo-rangio en forma de pincel

Preparación del camembert

Fig. 1.16 El Profesor Kochobservando los “esquizomi-cetos” de un cultivo purificado (caricatura contemporánea).

Al menos en los albores de la humanidad, lafermentación del alcohol fue pues importante para laobtención de comida perfecta, duradera e higiénica.

■ 1.7 Productos bacterianos:

¡La acidez los hace duraderos!

Las bacterias son procariotas y unas diez veces máspequeñas que las células de las levaduras. Parahacernos una idea del tamaño de las bacterias, nospodemos imaginar un dado diminuto de 1 mm delongitud de arista (o sea, con 1 mm3 de volumen).En él caben no menos de mil millones de bacterias.

Las bacterias (Fig. 1.8) a menudo tienen forma depequeños bastones. Conocemos también bacteriasen forma de esfera, los cocos (del griego kokkus,grano redondo); las de forma de coma, constante-mente temblando, los vibriones (del latín vibrare,temblar, vibrar), y las serpenteantes en forma de tor-nillo, los espirilos (del latín spirillum, pequeñostornillos). Muchas bacterias tienen flagelos, largos

apéndices, con los cuales se pueden mover rápida-mente. Las bacterias en general reproducen suscélulas dividiendose por la mitad. Por ello inicial-mente se denominaron “células separadoras” (Fig1.16). La mayoría de las células hijas así formadasse separan. Si se mantienen juntas, unas con otras,se originan cadenas de células bacterianas y sedenominan estreptococos (del griego streptos,cadena). Si se agrupan en forma de racimo de uvasse llaman estafilococos (del griego staphyle, uva).

Además de las levaduras estuvieron y están las bacte-rias, que producen una variedad de alimentos y forra-je, así como productos estimulantes. Incluso para laproducción de alcohol se utilizan bacterias especia-les. Los antiguos habitantes de México utilizaroninconscientemente durante siglos, para la prepara-ción del pulque (y de la forma especial tequila, queviene de la ciudad Tequila en México), el jugo fer-mentado de ágaves y el vino de palma, la bacteriaZymomonas mobilis. Como ya se estableció en los

Cerveza, pan, queso

15

Cuadro 1.6 Sake, salsa de soja

y otros productos fermentados

asiáticos

La producción del sake japonés (vino dearroz) se parece más a la fabricación de cerve-za que a la del vino, porque el almidón conte-nido en el arroz debe convertirse primero enazúcar fermentable por las amilasas fragmen-tadoras. Las esporas del moho Aspergillus ory-zae se mezclan con arroz cocido. La mezcla semantiene cinco a seis días a 35 °C, para pro-ducir el denominado Koji, que contiene enaltas concentraciones las enzimas de los hon-gos fragmentadoras de almidón y proteínas.Koji, mezcla de grandes cantidades de arrozcocido y cultivo iniciador (Moto) de cepasde levadura, como Saccharomyces cerevisiae,fermenta durante tres meses como Moromiel arroz a sake. El sake contiene aproximada-mente un 20 % en volumen de alcohol.

En la salsa de soja (Shoyu en Japón,Chiang-siu en China, Siau en Hong Kong) seprocede de forma similar. Se coloca el Moro-mi de las habas de soja, trigo y Koji con gran-des cantidades de sal de cocina y se fermentadurante ocho a doce meses con Aspergillussoyae y A. oryzae. La bacteria Pedicoccussoyae, la levadura Saccharomyces rouxii,y cepas de Hansenula y de Torulopsis, amenudo se añaden como cultivos iniciadoresque forman ácido láctico y alcohol. Tras lafermentación, la salsa de soja se prensa; se

utiliza el prensado como forraje. La salsa desoja contiene, además de un 18 % de sal decocina, más de un 1 % de la sal del aminoáci-do glutamato (véase Cap. 4) reforzador delsabor, y un 2 % de alcohol.

El miso es una pasta de soja fermentada,que desde la antigüedad ha servido en Japóncomo aporte de proteínas principales. Se ela-bora también con Koji previo. El tofu (osufu) es la proteína de soja coagulada conácido, que se fermenta de Mucor sufu.

El natto, que huele fuertemente (¡a amonia-co!), se hace con habas de soja filtradas,envueltas en hojitas de abeto rojo, que seinfectan con Koji (Aspergillus oryzae) y trasvarios meses se fermentan con Streptococ-cus y Pediococcus otra vez.

El angkak (arroz rojo) se produce con arrozfiltrado a través del hongo Monascus purpu-reus, y se utiliza en China, Indonesia y Filipi-nas como especia picante y como colorante.

El tempeh son habas de soja cocidas, que seenvuelven en hojas de plátano.

Fig. 1.17 Los productos delpan son el trabajo de bacte-rias lácticas y levaduras.

Barriles de sake, apilados frente a un templojaponés

Salsa de soja (Shoyu) con Wasabi (rábanopicante rayado, que contiene peroxidasa, véa-se Cap. 2).

Habas de soja fermentadas con mohos: Natto

últimos años, la bacteria puede crecer también enmedios con una concentración de azúcar mucho másalta. Así produce alcohol seis o siete veces más rápi-do que las mejores cepas de levaduras.

La cocción del pan, en el sentido actual, se inven-tó probablemente tras la fabricación de la cerveza.Primero se conocía solamente el sólido pan plano.Ya hace alrededor de 6000 años, los panaderos egip-cios produjeron un pan poroso de una papilla ácida(fermentada).

El fermento se forma a partir de bacterias lácticas(del tipo Lactobacillus) y levaduras tolerantes al áci-do. Éstas son levaduras que no sólo pueden vivir enmedio neutro sino también en medio ácido, comoS. cerevisiae, Candida krusei y Pichia saitoi.

Los productos colaterales de la masa fermentada,como alcohol, ácido acético, acetoína, diacetilo yalcohol de fusel, son los que confieren el aroma y elsabor al pan.

El principal producto deseado de la fermentaciónno es aquí, sin embargo, alcohol, sino dióxido decarbono (CO2), cuyas burbujas gaseosas hinchanla masa. La masa “reposa” y se convierte en porosa.Como fuente de hidratos de carbono para el fermen-tado escurrido sirve el azúcar existente en la harinao los azúcares libres aportados, como glucosa (azú-car de la uva), fructosa (azúcar de la fruta) y saca-rosa (azúcar de remolacha), así como la glucosa yla maltosa (azúcar de malta) que se formanmediante las enzimas de cereales (amilasas) a partirdel almidón de la harina. Al cocer termina la fer-mentación, pues el gran calor en el horno mata laslevaduras y bacterias. El alcohol formado en la fer-mentación se evapora, y en la masa cocinada per-manecen sólo los espacios huecos en forma de pana-les de las burbujas de CO2, que se pueden recono-cer en cada rebanada de pan.

Hoy se produce el pan a partir de una mezcla deharina, levadura, sal y agua, a la cual se agrega el fer-mento acabado. La masa se amasa y se deja fermen-tar varias horas. Finalmente, una máquina divide lamasa en pedazos de la medida de un pan. Las por-ciones deben fermentarse de nuevo, se enrollan y serellenan moldes de cocción.

Antes de que la masa vaya al horno “reposa” otra vez.Tras aproximadamente 20 minutos de cocción sesacan los panes crujientes del horno y se dejan enfriar.Para panes blancos y masa de pasteles se mezclan sólolevaduras con harina y agua, es decir, no tiene lugarninguna fermentación de ácido láctico.

La levadura de cocción (Saccharomyces cerevi-siae) para pan y pasteles se cultiva sobre el rema-

nente del procesado del azúcar de remolacha (mela-za). ¡Anualmente se producen en todo el mundo1,5 millones de toneladas! Se elabora levaduraprensada con un valor de productividad de quinien-tos millones de euros.

Cuando el ser humano empezó a domesticar ove-jas, cabras y vacas, y obtuvo la leche de sus anima-les caseros, se conoció también la leche agria(Cuadro 1.5). Se originó “ella sola”, cuando laleche fresca se dejó reposar algún tiempo. La lechecocinada, sin embargo, no se estropeaba tan rápi-do. En leche fresca ordeñada se pueden multiplicarlas bacterias del ácido láctico y parte del azúcar dela leche (lactosa) se fermenta a ácido láctico (lac-tato). La multiplicación de los causantes de laputrefacción y la enfermedad, como los estafiloco-cos, no es posible en un medio ácido. Se origina unproducto duradero, aceptable y nutritivo.

La leche agria se digiere bien, porque la proteína dela leche caseína precipita en escamas finas por aci-dificación. La leche agria reacciona además en elestómago con el mineral calcio, importante para laformación de los huesos, a lactato de calcio, que sepuede captar fácilmente de nuevo por la pared delintestino.

Por ello, el calcio no se pierde en el cuerpo. En lasdiferentes regiones de la Tierra, debido a las influen-cias climáticas y la naturaleza de la leche, podemosver diferentes costumbres en el tratamiento de laleche (Cuadro 1.5). En Europa se elaboró lecheagria (cuajada) y quark, en los Balcanes y el Oes-te Medio yogur, en el Cáucaso kefir, en Asia cen-tral kumys, en India dahi y en Egipto laben.

En las preparaciones de mantequilla, la leche sepasteuriza al principio (véase el márgen izquierdode esta página y el Cap. 4). Se obtiene la nata y seañade un “despertador ácido”, con un cultivo mez-cla de bacterias lácticas. Durante 16 a 30 horas lanata madura en tanques. Las bacterias forman áci-dos y acetoína, que cambia por oxidación al típico“aroma de mantequilla” (diacetil). En la manteca-ción en una mantequera se produce suero de lamanteca como producto secundario.

“¡El ácido es divertido!” Evidentemente, un ciertosabor ácido suave resulta agradable en las comidas.Un proceso de fermentación antiguo es la acidifica-ción de la col y los pepinos. Los pepinos más peque-ños se fermentan a menudo con otras verduras(mixed pickles). Para ello, Lactobacillus plantarumes la bacteria más importante. Los pepinos ácidos serecomiendan por la mañana, tras una noche de gozarlos placeres del alcohol... También las aceitunas(después de un ligero tratamiento con sosa cáustica

Biotecnología

16

Fig. 1.18 Cocción del pan en la Edad Media.

Fig. 1.19 Cocción del panindustrial hoy: los procesosbásicos no han cambiado.

Pasteurización

Louis Pasteur advirtió que es suficiente calentar breve-mente el vino para matar lasbacterias, que lo estropea-ban. Esto también era válidopara evitar que la leche seagriase.

Este proceso, en el que semata la mayoría de microor-ganismos que contiene unasustancia, se denomina hoypasteurización en honor aPasteur. ¡Después de todo, 1 ml (1 cm3) de leche cruda“pobre en gérmenes” contie-ne 250 000 a 500 000 micro-bios! Hoy, la leche para beberse pasteuriza principalmentecalentándola un tiempo cortoentre 71 y 74 °C. Con ello semata un 98 a 99,5 % de losmicroorganismos. La denomi-nada leche-H, que se mantie-ne cuatro semanas sin refri-gerar, se calienta con vaporde agua durante corto tiempoa 120 °C y se almacena enrecipientes pasteurizados.

para separar el componente amargo oleuropeína) sehacen duraderas con bacterias lácticas: las frutas nomaduras pasan a aceitunas verdes, las maduras anegras.

Para producir col fermentada (choucroute), la colblanca finamente cortada se cubre largo tiempocon sal de cocina (a veces también con condimen-tos), hasta que el líquido de las células vegetalesdestruidas cubre la col. En un lugar frío empieza afermentar muy pronto. La col blanca fresca en sal-muera se convierte gradualmente, en ausencia deaire, en aceptable choucroute. Puesto que losmicroorganismos causantes de la putrefacción nopueden prosperar en el medio fuertemente ácidocreado por los ácidos láctico y acético, el choucrou-te es largamente duradero. Hoy se produce chou-croute en recipientes de hasta 80 t de capacidad ensiete a nueve días. A menudo, el choucroute origi-nado se calienta (blanquea), lo que mata las bacte-rias lácticas y acaba la acidificación. Este procedi-miento genera un choucroute más suave.

También al ganado le gustan los ácidos: proceso deensilado. En agricultura se corta el forraje verde,maíz y hojas de nabos, se empaqueta fuertementeapretado en el silo y se acidifica para el invierno. Seproduce así el ensilado nutritivo de larga duración.

Al inicio del ensilado crecen las bacterias aeróbi-cas y utilizan oxígeno. El descenso de oxígeno y elcreciente contenido de ácido exigen la multiplica-ción de tipos de Lactobacillus, Streptococcus yLeuconostoc.

Por el contrario, con insuficiente formación de áci-do láctico se multiplican –reconocible por un olorpunzante– bacterias butíricas (Clostridium buty-ricum). El autor de este libro fue educado de jovenen el campo alemán y sabe que las vacas no debenser alimentadas con ensilado estropeado, pues lesproduce “flatulencia inmediata”.

También para hacer embutidos, al preparar la mate-ria prima de las salchichas (como salami, salchi-chón ahumado, longaniza) (Fig. 1.22) se produceuna fermentación láctica. A la carne picada de vacay cerdo se añaden bacterias lácticas y bacterias de lafamilia Micrococcus; son los llamados cultivos dearranque. Las bacterias lácticas fermentan el azú-car, que debe añadirse a la carne, porque la carne espobre en azúcar. El ácido láctico formado no sólo esproductor del sabor sino que también inhibe, junta-mente con la sal de salmuera añadida (mezcla de salde cocina y el polémico nitrito sódico), los micro-bios indeseados, y contribuye a la firmeza de lasfuturas salchichas. La masa de la salchicha, introdu-cida en una tripa, se cuelga en el recinto de madu-

ración, donde madura dos semanas, mientras seahuma y entonces prosigue la maduración.

Si el vino se deja largo tiempo al aire o el barril de fer-mentación no está completamente cerrado, en lugarde vino se produce un líquido ácido, el vinagre.

Se puede observar fácilmente en casa la transforma-ción de alcohol en vinagre si los restos de cerveza ode vino se dejan al aire en un lugar caliente. Tam-bién los sumerios conocieron ya la preparación devinagre. Como material de partida utilizaron el jugode palmera y el jarabe de dátiles, y más tarde tam-bién la cerveza y el vino. Los griegos y los romanosbebían vinagre de vino diluido como bebida refres-cante. En la Edad Media, en Francia se produjoindustrialmente vinagre de vino con la preparaciónde Orléans aún poco conocida. Hoy se producevinagre industrialmente, en un “proceso rápido”.Las bacterias del ácido acético (Acetobacter sub-oxydans) oxidan en seguida el alcohol a vinagre enbiorreactores con la ayuda del oxígeno del aire. Lafermentación del ácido acético no es una autén-tica fermentación, pues no ocurre en ausencia deaire. Los estimulantes, como el café, el cacao, el té,

Cerveza, pan, queso

17

β-D-glucosa

O2 Levadura

H2O

CO2

Se reproduce

Se reproduce

Respiración

Fermentación

β-D-Glucosa

No se reproduce

CO2

EtanolLevadura

C6H12O6 + 6 O2 energía + 6 CO2 + 6 H2O

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

Fig. 1.21 Auténtico vinagrebalsámico de Módena.

Fig. 1.22 Conservación delas salchichas y los embuti-dos gracias a la fermentacióndel ácido láctico.

Fig. 1.20 Comparación entrerespiración y fermentaciónen una molécula de glucosamediante células de levadura.

el tabaco y la vainilla, se fermentan como siempre,es decir, mediante microorganismos y enzimas pro-pios de las plantas.

■ 1.8 Café, cacao, vainilla, tabaco –

Fermentación para el placer

En la fermentación del café se degrada la pulpamediante bacterias, que forman las enzimas quefragmentan pectina (pectinasas) y degradan las sus-tancias de sostén de todas las frutas (pectina).

Las levaduras degradan la pulpa de las semillas decacao (sarcotesta, Fig. 1.23) y a continuación elalcohol es utilizado por las bacterias del vinagre. Porello la liberación de calor es importante para la cali-dad del cacao. Las semillas mueren, originan polife-noles, que pierden el aroma del cacao, y los taninosse degradan, originando el color marrón del choco-late. Entonces se tuestan las semillas.

Las enzimas producen con su trabajo el aroma defruta de la orquídea vainilla (Vanilla planifolia)(Fig. 1.24). Los frutos no maduros se cultivan, sesecan a la luz del sol y toman el típico color marrónoscuro. Enzimáticamente se origina del glicósidovainillina.

Las hojas de té se dejan marchitar durante un díay a continuación se enrollan. Con ello se rompen lascélulas y su líquido cubre la superficie de las hojas.Gracias al trabajo oxidativo de las enzimas de lasplantas, las bacterias y levaduras desarrollan elsabor y olor característicos del té (Fig. 1.25).

Esto se produce sobre todo por los componentesorgánicos de las hojas, los polifenoles, bien visiblespor el cambio de color originado, incipiente por los bordes de las hojas y lentamente hacia el centrode las hojas. Las antes hojas verdes cambian de colora castaño rojizo y más tarde de marrón oscuro a violeta.

En Europa se consume principalmente té negro. Setrata, en comparación con el verde, de té fermen-tado. Según el tiempo de fermentación se obtieneel té oolong, el té amarillo o el té blanco no fermen-tado.

Para producir el té oolong, té blanco o té amarillo,el fabricante de té debe detener el proceso de oxi-dación en el momento adecuado. En una reaccióncorta, el té no desarrolla aroma y no sabe a nada. Siel proceso es demasiado largo se genera té “quema-do” y entonces tiene un sabor amargo.

También en el tabaco se producen procesos enzi-máticos y microbianos parecidos (Fig. 1.26). Eltabaco de los cigarros puros pasa casi siempre poruna fermentación natural. Para ello las hojas, antes

de secar, se atan en manojos que se ponen unossobre otros en palos (montones). Debido al calenta-miento propio (hasta 50 oC), el tabaco debe girarseuna y otra vez. La fermentación que tiene lugar aesta temperatura causa el cambio de color de lashojas de tabaco. A menudo es posible mejorar loscolores. Este tipo de fermentación dura tres o cua-tro meses. También se garantiza con ello la poste-rior posibilidad de almacenamiento.

La fermentación de los alimentos se descubrióindudablemente por casualidad, pero sus efectosventajosos (almacenamiento duradero, mejor dige-ribles, aroma más rico, y experiencia embriagado-ra con los productos que contienen alcohol) fuerontan obvios que pronto se consiguieron productosde fermentación de muchos cultivos. La fermenta-ción, por consiguiente, fue una primera forma derefinación de los alimentos.

En realidad, los primeros pueblos sedentarios cono-cían sólo el secado y la conservación con sal de losalimentos. Por eso la sal era a menudo un tesoro(Cap. 4).

Con la introducción de la fermentación se pudo ela-borar productos más aceptables y más diversos; ytambién disminuyó claramente el riesgo de intoxi-caciones alimentarias.

Mientras que hoy, en los países muy industrializa-dos, el valor del placer de los alimentos fermenta-dos está en primer plano, en los países en desarro-llo tienen su original importante valor. En estos paí-ses todavía se estropea un tercio de los alimentos.La fermentación es, en comparación con las moder-nas técnicas de enfriamiento, conservación quími-ca y liofilización, más barata y puede realizarse fácil-mente, no requiere aparatos caros y sus productosse aceptan psicológicamente de modo tradicional.Además, permite crear puestos de trabajo.

■ 1.9 Los mohos cooperan con las

bacterias y producen queso

La leche es rica en todos los nutrientes, vitaminas yminerales; por lo tanto, ya era importante en losalbores de la agricultura y la ganadería, para conse-guir este contenido en materia. El profesor de fisio-logía Jared Diamond considera la utilización delganado como un factor crucial del desarrollo de loscontinentes: solamente en Eurasia había animalesdomesticables. Gracias a la cabra, el cerdo y espe-cialmente los bueyes adiestrados, se aceleró el de-sarrollo agrícola. El caballo llevó a una movilidadinsospechada. En América solamente se domestica-ron llamas y alpacas; en Australia ningún animal.Los animales domésticos proporcionaban carne,

Biotecnología

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Fig. 1.25 Fermentación de té en China.

Fig. 1.26 Tabaco (Nicotiana

tabacum).

Fig. 1.24 La vainilla (Vanilla

planifolia), una orquídea,libera su aroma tras la fer-mentación.

Fig. 1.23 El fruto del árboldel cacao (Theobroma

cacao) se encuentra enel tronco y requiere nuevemeses para madurar. Theo-

broma significa en griego“comida de los dioses”.

Cuadro 1.7 Los chinos no sólo

inventaron la pólvora

Patrick McGovern, de la Universidad dePennsylvania, tiene un trabajo de ensueño:combina la química analítica con la arquelo-gía, investiga las pistas del vino. En estosmomentos está realizando una investigacióndetectivesca-histórica sobre la púrpura de losemperadores obtenida del molusco Murextrunculus. McGovern defiende la “hipótesisde Noé”: el bíblico Noé llegó a tierra en elmonte Ararat, actualmente al este de Tur-quía, y empezó el cultivo del vino. La agri-cultura se estableció en realidad en Ararat,con la “domesticación” del grano de trigo.

McGovern inició la comparación del DNAdel vino natural (véase Cap. 10).

El vino eurasiático natural (Vitis viniferasylvestris) se encuentra desde España hastaAsia Central. La elaboración del vino proce-de de estos vinos naturales. McGovern bus-ca en las montañas turcas Taurus (dondenace el Tigris) el lugar donde pudo tener su origen el vino natural. José Vouillamoz,del Istituto Italiano Agrario di San Micheleall’Adige, en Trento, y Ali Ergül de la Uni-versidad de Ankara, están en el equipo deDNA. El equipo colecciona todas las posibi-

lidades de cultivadores de vino locales. Sequiere seguir el origen de la formación delvino.

Los investigadores buscan también fragmen-tos de arcilla con restos de vino. Un indiciopotente corresponde al tartrato (ácido tartá-rico), investigado en su tiempo por LouisPasteur, que se encuentra en el vino.

Hace diez años, Patrick McGovern creíaya que las pistas más antiguas del vino y dela cerveza de cebada son de hace 7400 años,en el pueblo iraní Hajii Firuz Tepe.

Sin embargo, ahora se han encontrado enJiahu, en la provincia Henan de China,los más antiguos “huesos oraculares”, concaracteres chinos, y flautas de huesos de avey fragmentos de arcilla. Se tomaron 16 frag-mentos de arcilla de 9000 años de antigüe-dad con restos de vino del Museo dePennsylvania de Arqueología y Antropología,en Filadelfia. Además, 90 recipientes debronce cerrados de la Dinastía Shang.

Combinando la cromatografía de gas y delíquido, la espectrometría de infrarrojos yel análisis de isótopos, se observó que el vinocontenía una mezcla compleja de arroz fer-mentado, cera de abejas, frutas de espino(que mostraron un alto contenido de azúcary posiblemente las levaduras para la fermen-tación) y vino natural.

6000 años más tarde, en la Dinastía Shang,la enología había hecho avances considera-bles. El vino del emperador Shang de losrecipientes de bronce contiene restos de flo-res (crisantemos), resina de pino (querecuerda la moderna retsina griega), restosde alcanfor, aceitunas, taninos ácidos y tam-bién ajenjo (que más tarde tomaron fatal-mente los bebedores de absenta de la BelleÉpoque parisina de Toulouse-Lautrec).

McGovern no probó el vino de Shang aro-mático, pues los recipientes contienen hastaun 20% de plomo… ¡Interesante! El vino,como se sabe, es ácido, y por ello disuelvelos metales de modo sobresaliente. Como losromanos de clase alta con sus tazas de plo-mo, los emperadores chinos también debie-ron envenenarse: con síntomas de calambreshasta la locura. El plomo es, como todos losmetales pesados, un potente inhibidor paralas enzimas, pues los metales pesados atacanlos puentes disulfuro de las proteínas(Cap. 2).

Algunas bebidas chinas de 9000 años deantigüedad se preparaban con mijo de paní-cula, y esto es asombroso, pues las mismastrazas de mijo se descubrieron también enlos vinos iraníes de 7500 años de antigüe-dad. Parece ser que se desarrolló un inter-cambio de ideas en Asia Central.

Para Patrick McGovern, el estudio del vinocon todas sus conexiones sociales y econó-micas es la puerta a las civilizaciones anti-guas: “una buena botella de Merlot o Shiraznos puede ayudar hoy a entender los senti-mientos de la historia”.

Recipientes de vino chinos y huesos oraculares

Recipiente de bronce en forma de animal (Hsi-

tsun), de China, para ceremonias de vino

leche y estiércol, y tiraban de los arados. Los pro-ductores de leche, como vacas, ovejas, cabras, caba-llos, renos, búfalos indios, yac y camellos, repartie-ron en el matadero la mayoría de las cantidades deproteína que habían conseguido durante su vida.Mediante la fermentación láctica se hicieron dura-deros los productos de la leche.

De la leche agria se obtuvo quark por filtración delcomponente sólido, y a partir del quark se produjouna forma almacenable, el queso. Los humanos des-cubrieron muy pronto que la preparación del queso(Cuadro 1.5) resiste mejor si se añade a la leche unasustancia digestiva del estómago de los terneros, la

enzima coaguladora. La enzima coaguladora (tam-bién denominada renina) coagula la proteína de laleche, la caseína. En la coagulación, los componentessólidos de la leche forman grumos muy rápido y lle-gan a ser también mucho más sólidos que si ésta sedeja simplemente agriar.

En la preparación del queso se añaden a la lechebacterias lácticas como cultivos de arranque y ade-más la enzima coaguladora. Generalmente la lechecoagula en 30 minutos y se pone espesa: la caseínaprecipita y se agrega. Después de presionar el suerolíquido se mezcla el quark creado con sal y se cortaen piezas.

Cerveza, pan, queso

19

Fig. 1.27 Fermentación desaque en un cómic de cuan-do el Prof. Shimizu (Universi-dad de Kyoto) era estudiante.

Biotecnología

20

Cuadro 1.8 Historia de

la biotecnología:

Pasteur, Liebig y Traube —

¿Qué es la fermantación?

Casi transcurrieron 200 años desde los descu-brimientos de Leeuwenhoek antes de que losmicrobios fueran otra vez el centro de interés.A mitad del siglo XIX prosiguió el desarrolloindustrial de las grandes fábricas. Tampocoel alcohol se producía ya en pequeñas familiasemprendedoras, sino al por mayor. Cada vezse necesitaban más urgentemente, por lo tan-to, conocimientos exactos sobre los procesosde fermentación, para evitar fracasos costosos.

En la ciudad francesa de Lille, en el año1856, un conocedor, Monsieur Bigo, visitan-te de una fábrica de alcohol, habló con elprofesor de química Louis Pasteur (1822-1895). El hijo de Bigo estudió con Pasteur.El padre Bigo informó a Pasteur sobre unarara enfermedad que atacaba a muchos desus barriles de alcohol. Del jugo de azúcar deremolacha no se formaba sino un líquidogris, viscoso, con olor a ácido. Pasteur empa-quetó su microscopio y se fue a la fábrica.Allí tomó muestras de barriles “enfermos”y “sanos”. El alcohol “sano” contiene, comose analizó mediante observación microscópi-ca, pequeñas esferas amarillas, las levadurasque formaban racimos. Como con los gérme-nes, brotaban semillas desde la parte lateralde las pequeñas bolas. Las levaduras, pues,vivían. Su vida causaba la conversión de azú-car en alcohol. Después Pasteur investigó lamasa viscosa. No descubrió en ella ningunalevadura, pero sin embargo sí pequeños pun-tos grises. Cada punto contenía una estruc-tura tangible de palitos temblones, millones

de palitos en cada punto gris. La materia áci-da, que producían los palitos, se demostrópor análisis químico que era ácido láctico(lactato).

Pasteur dejó caer unas gotas del líquido quecontenía los palitos en una botella con unadisolución clara de levadura y azúcar. Trasun tiempo breve también habían desapareci-do aquí las levaduras, y los palitos domina-ban el campo. Se creaba de nuevo ácido lác-tico en lugar de alcohol.

Los palitos descubiertos eran bacterias.Tomaron su nombre de su forma: la palabragriega para palito es bakterion. Las bacteriasproducían obviamente ácido láctico median-te la fermentación láctica del azúcar, mien-tras que las levaduras fermentaban a alcoholy al gas dióxido de carbono.

Poco después del descubrimiento de las bac-terias lácticas en los barriles de alcohol,Louis Pasteur fue requerido por los viticulto-res en Arbois (el padre de Pasteur había sidocurtidor en Arbois). Ellos tenían problemascon la fermentación del vino. Una y otra vezobtenían del jugo de las mejores uvas unvino graso, denso, amargo. También aquíencontró Pasteur, en el caprichoso vino, enlugar de levaduras pequeñas bacterias, quesin embargo formaban estructuras como uncollar de perlas. Pasteur descubrió en susinvestigaciones básicas los diferentes tipos debacterias que arruinan el vino. Finalmentepudo pronosticar a los perplejos viticultoresqué sabor tendría una muestra de vino, ¡sinque tuviesen que pagar previamente! Paraello observó la muestra bajo el microscopio ydeterminó el tipo de levadura o de bacteria.Pasteur encontró que es suficiente calentarbrevemente el vino para matar las bacterias.

La misma técnica también era apropiada paraproteger la leche de agriarse. Este proceso,con el cual se mata la mayoría de microorga-nismos contenidos en una sustancia, se deno-mina hoy, en honor a Pasteur, pasteurización.

La pregunta sobre la naturaleza de la fer-mentación no preocupó solamente a Pasteur.En 1810 Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) demostró que en la fermentación dejugo de uva a partir del azúcar de uva (gluco-sa) se origina alcohol etílico y el gas dióxidode carbono. A mediados del siglo XIX, elfamoso químico alemán Justus von Liebig(1803-1873) propuso una teoría. Alegó quepara la formación de alcohol intervenía unpuro proceso químico y no un proceso bioló-gico. Liebig encontró sencillamente ridículo

que la fermentación fuera producida porpequeños seres microscópicos. Más biendeberían ser “vibraciones” en la descomposi-ción de la materia orgánica sobre la transfe-rencia del azúcar y su utilización a CO2

y alcohol. En todas las fermentaciones alco-hólicas se encontraban sin embargo, levadu-ras, o sea seres vivos.

Louis Pasteur, todavía al principio de sucarrera científica, empezó una lucha científi-ca vehemente con la autoridad internacionalJustus von Liebig: “¡Sin levaduras vivas nohay alcohol!” insistía tercamente Pasteur.

Liebig se burló por otro lado: “Cierta gente,que piensa que el proceso de fermentaciónse debe a animalcules (animalitos), se pare-cen a niños que creen que la circulación delrío Rhin la producen las palas de las ruedasde los molinos de agua que se encuentran ensu orilla”. La disputa se inclinó hacia un ladoo hacia el otro durante años. Finalmente sedecidió tras la muerte de Pasteur y de Liebig.

Pasteur divulgó en 1876 los resultados dedos décadas en un libro de envergadura. “Lafermentación es la respiración sin oxígeno”,aclaró Pasteur. Sirve como “impulso” de losseres vivos, para generar energía. Todos losseres vivos requieren energía para la vida.Obtienen esta energía en su metabolismoprincipalmente mediante la degradación deazúcares, grasas y proteínas en sus célulascorporales. El azúcar, por ejemplo, se quemaen las células al gas dióxido de carbono yagua. Ambos productos abandonan las célu-las. La energía liberada entonces es utilizadapor el cuerpo, por ejemplo, para el movi-miento de sus músculos. Para esta combus-tión “fría” las células necesitan el oxígenodel aire, como es necesario en la combus-tión “caliente” de la madera a ceniza. Sinoxígeno, los animales y las plantas superio-

Justus von Liebig (1803-1873), el mayor químico del siglo XIX, en su laboratorio dequímica en Gieben

Louis Pasteur (1822-1895), fundador de la microbiología y la biotecnología, en el laboratorio

En la fabricación de quesos blandos, como elCamembert y el Brie, se cuida de que en la superficiede la “masa de queso” crezca moho. Desde hace tiem-po se han usado mohos muy especiales en los peque-ños lugares franceses Camembert y Roquefort. Porello, los quesos producidos en sus pueblecitos sedenominaron según los diferentes lugares.

Los quesos duros, como el Emmental, se endure-cen en la denominada prensa del queso y son másduraderos que los quesos blandos. A la masa delqueso se añaden mohos especiales. Los hongos nocrecen entonces en la superficie sino en el interiordel queso, si se suministra suficiente aire. Para ven-tilarlo se pincha la masa del queso con brochetascon estrechos canales de aire. En el queso maduropuede reconocerse el cultivo del moho a lo largo delos canales de las brochetas.

Los agujeros y el aroma de los quesos duros, comoel Emmental, se debe a las bacterias del ácidopropiónico que fermentan, en el interior del que-so, el azúcar a ácido propiónico, ácido acético yCO2. El lubricante rojo del Limburger y el Romadurtambién viene de las bacterias, que crecen en lasuperficie del queso.

Reconocemos los mohos a simple vista, pues alcontrario que las levaduras son seres pluricelula-res. Sin embargo, generalmente se ven sólo losproductores de esporas. Las setas de los hongoscomestibles, tal como los conocemos en las expo-siciones de setas, son productoras de esporas(cuerpos fructíferos).

El cuerpo verdadero del hongo no es distinto entrelos hongos comestibles y los mohos. Consta dehilos largos, delgados, el micelio (del griegomykes, hongo). Del micelio crecen hacia fuera losproductores de esporas (esporangios). Fabri-can miles de esporas, que se lleva el viento o sonarrastradas por el agua de lluvia. Las esporas ger-minan en un lugar rico en nutrientes y forman unnuevo micelio.

Los quesos productores de mohos con esporan-gio en forma de pincel se denominan según la for-ma de sus productores de esporas. Su nombre lati-no es Penicillium (pincelito en latín).

Los mohos con esporangio en forma de rega-dera (Aspergillus) crecen sobre el pan y la merme-lada. Al contrario que los mohos, inofensivos para lapreparación del queso, Aspergillus flavus puede,por ejemplo, producir aflatoxina, que puede activar-se en el hígado por el sistema enzimático del cito-cromo P-450 captador de oxígeno y provocar cán-cer de hígado (Cap. 4).

Cerveza, pan, queso

21

res no pueden generar energía y por consi-guiente no viven. Los microorganismos pose-en, en cambio, un tipo de respiración deemergencia en ausencia de oxígeno: la fer-mentación. Seguramente esta solución deemergencia proviene de los inicios de lavida, pues en la Tierra aún no había oxígeno.Se liberó más tarde por las plantas a partir deagua (fotosíntesis). Antes, en una atmósferapobre en oxígeno, la fermentación fue paralos microbios antiguos la forma normal deobtener energía.

¿Tenía razón Pasteur, pues, al decir que sinmicrobios no es posible la fermentación?Moritz Traube (1826-1894), un estudiantede Liebig, dijo ya en 1858 que las fermenta-ciones no vienen necesariamente de laactividad de las levaduras, sino que másbien constan de procesos químicos, que soncatalizados por “fermentos” oxidantes yreductores. Traube caracterizó los fermen-tos por primera vez como materiales protei-cos que actúan catalíticamente, como molé-culas químicas definidas, que pueden actuarpor su propia oxidación y reducción en losorganismos, pero también en reacciones deoxidación y reducción fuera de las célulasvivas.

Dividió los fermentos, en consecuencia,según el tipo de reacción. Más tarde señaló lanecesidad del contacto molecular directoentre la enzima y el sustrato para la reacción.

Hasta ahora no se menciona en la bibliografíade la historia de la bioquímica que él ya for-muló las consideraciones cualitativas para lacinética de las reacciones, y por primera vezla dependencia del tiempo de reacción y lacantidad de fermento.

En 1897, Eduard Buchner (1860-1917)realizó el experimento decisivo, que acabócon la lucha entre Liebig y Pasteur (véaseCap. 2).

Moritz Traube(1826-1894).

Fig. 1.28 El duque de Bavie-ra Guillermo IV (1493-1550)promulgó en 1516 la ley depureza.Abajo: documento de la ley.

Redacción de la ley de

pureza (extracto)

“Queremos especialmenteque, en todas partes denuestras ciudades, merca-dos y en las tierras, en ningu-na cerveza se puedan usary utilizar más materialesque sólo cebada, lúpulo yagua. Quien reciba nuestraorden y a sabiendas no lacumpla, debe dar comomulta este barril de cervezaa las autoridades de justicia,tan a menudo como ocurraesto, se retirará indulgente-mente.”

Postulada por Guillermo IVDuque de Baviera, el día deSan Jorge del año 1516 enIngolstadt.

Biotecnología

22

■ 1.10 Sake y salsa de soja

En el este de Asia (Japón, China, Corea) se utilizanlos mohos, desde hace siglos, para descomponer lashabas de soja y el arroz ricos en proteínas con lasenzimas del moho (amilasas fragmentadoras dealmidón, proteasas fragmentadoras de proteína)para una posterior fermentación alcohólica y láctica.La salsa de soja (Shoyu) (Cuadro 1.6 y Fig. 1.29)es para nosotros en Europa la más conocida; enJapón se producen y se utilizan anualmente alrede-dor de diez litros por cabeza (!). Consta de una mez-cla de trigo y soja que se trata con esporas de Asper-gillus oryzae o Aspergillus soyae como cultivoscompetidores.

Las enzimas eliminadas de los hongos descompo-nen la proteína de las habas de soja y las moléculasde almidón del trigo; además, se añade sal de coci-na a altas concentraciones para inhibir la putrefac-ción. En ocho a diez meses se desarrollan las leva-duras y las bacterias (cepas de Pediococcus) y con-ducen la fermentación hasta el final. Entonces sesepara la salsa de soja por presión.

De modo similar se produce el vino de arroz(sake) (Fig. 1.27). Primero se debe degradar elalmidón del arroz a azúcares fermentables. Estoocurre mediante enzimas (amilasas) que los mohosceden al entorno. A continuación los azúcares asíformados se fermentan a alcohol mediante cepas deSaccharomyces.

El vino de arroz, por lo demás, contiene aproxima-damente un 20 % de alcohol en volumen, que no esninguna menudencia si uno considera que muchospueblos asiáticos se diferencian de los europeos enla dotación insignificante de enzimas de su hígado,pues poseen una variante molecular (isoenzima)de la acetaldehído deshidrogenasa que degrada máslentamente que la isoenzima “europea” el produc-to de la alcohol deshidrogenasa (Fig. 1.13). Comoconsecuencia de ello, cantidades menores de alco-hol en los asiáticos tienen indudablemente el mis-mo efecto de embriaguez que las mayores en loseuropeos (¡muy económico!), y las consecuencias,por todos conocidas a la mañana siguiente del pla-cer son, también más graves.

■ 1.11 ¿Qué es en realidad

la fermentación?

Todos los procedimientos y procesos de fermenta-ción descritos hasta ahora se aplicaron y se aplicanpor los humanos desde hace miles de años. Lasexperiencias así recogidas pasaron de generación en

generación. Sin embargo, se desconocía lo que eraen realidad la fermentación y cómo se ponía en mar-cha. En el siglo XIX Louis Pasteur (1822-1895)aclaró el asunto. Colocó la primera piedra para eldominio de los procesos técnicos, en los cuales losmicroorganismos son los “animales de carga”, y porello es uno de los padres de la biotecnología moder-na (Cuadro 1.8).

La fermentación alcohólica está causada por laslevaduras. Degradan azúcar, con la utilización deaire, a alcohol y dióxido de carbono. Las levaduraspueden respirar bien en presencia de oxígeno o fer-mentar. Mediante la fermentación, sin embargo,originan mucha menor energía que con la respira-ción. Sin oxígeno se multiplican aproximadamente20 veces más despacio que con suficiente oxígeno.El ser humano lleva las levaduras, por así decirlo, auna situación de necesidad, para obtener alcohol oen la cocción del pan con las burbujas de dióxido decarbono para hacer esponjosa la masa.

Para sobrevivir, las levaduras deben procesar muchomás azúcar en la fermentación que en la respiración.¡Por eso las fermentaciones son tan productivas! Sinembargo, si se utilizan grandes cantidades de leva-dura, por ejemplo para empezar bioprocesos o paraproducir levaduras de forraje, si las levaduras debentambién multiplicarse el oxígeno se bombea adicio-nalmente a la disolución de alimentación. Entoncesse origina sólo poco alcohol.

Junto a las levaduras, como “aeróbicos facultativos”con su doble vida, hay también microbios, para losque son mortales las más pequeñas cantidades deoxígeno (anaeróbicos estrictos), por ejemplo lasmetanobacterias –forman metano sólo en ausenciade aire– o los clostridios, que también pueden viviren los alimentos enlatados sin aire y causan peligro-sas intoxicaciones alimentarias.

Fig. 1.30 Antigua fermenta-ción combinada con latecnología moderna: enlas bolas de alginato, lascélulas de levaduraencerradas (inmovilizadas)(véase Cap. 2) producen eta-nol continuamente, que seutiliza en los hogares japo-neses (dibujo no muy seriode los años 1980).

Fig. 1.29 Publicidad de lasalsa de soja.

Cerveza, pan, queso

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Ocho preguntas

de autoevaluación

1. ¿En qué se diferencian las célulasprocariotas de las eucariotas (porlo menos tres características)?

2. ¿Por qué el alcohol se denominala leche materna de la civiliza-ción? ¿Quién descubrió el vino?

3. ¿Por qué motivos bioquímicos la fermentación libera grandescantidades de producto en cortotiempo?

4. ¿En qué se diferencian las bacte-rias de las levaduras? Cite dosaplicaciones biotecnológicas paracada una.

5. ¿Qué estimulante se origina mediante fermentación?

6. ¿Por qué el alcohol inhibe el crecimiento de las bacterias?

7. Si las levaduras tuviesen “elec-ción”, ¿producirían alcohol?

8. ¿Qué puntos de vista defendióJustus von Liebig en la discusiónsobre la fermentación y cuáles Pasteur? ¿Quién tenía razón finalmente?

Bibliografía utilizada y aplicada

• El clásico de Biotecnología alemán: Dellweg H (1987) Biotechnologie. VCH, Weinheim

• La biblia de bolsillo de la Biotecnología: Schmid R D (2002) Taschenatlasder Biotechnologie und Gentechnik. Wiley-VCH, Weinheim

• Escrito por el divertido decano de la biotecnología alemana: Dellweg H (1992)Biotechnologie verständlich. Springer, Heidelberg

• Antiguo, pero bueno – una buena introducción: Gruss P, Herrmann R, Klein A, Schaller H (Hrsg.) (1984) Industrielle Mikrobiologie. Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

• Especial para interesados en tecnología: Crüger W und Crüger A (1989) Biotechnologie – Lehrbuch der Angewandten Mikro-biologie. 3. Aufl. Oldenbourg, München.

• Sucinto y didácticamente bueno, especialmente para universitarios: Leuchtenberger A (1998) Grundwissen zur mikrobiellen Biotechnologie.Teubner B G, Stuttgart, Leipzig

• Quizás el mejor libro de bolsillo de Microbiología: Schlegel H G (1992) Allgemeine Mikrobiologie. 7. Aufl. Thieme, Stuttgart

• Fuente de muchos Cuadros de este libro: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. 5th Edition, Wiley-VCH, Weinheim

• Ruttloff H, Proll J, Leuchtenberger A (1997) Fermentierte Lebensmittel:Lebensmittel-Biotechnologie und Ernährung. Springer, Heidelberg

• Cómo se pueden explicar las diferencias culturales entre diferentes regiones: Diamond J (2000) Arm und Reich. Die Schicksale menschlicherGesellschaften. Fischer, Frankfurt

• La interesante historia de la Microbiología: de Kruif P (1940) Mikrobenjäger. 8. Aufl. Orell Füssli, Zürich, Leipzig

• Todo sobre el vino: Ambrosi H (2002) Wein von A bis Z. Gondrom, Bindlach

• Dellweg H, Schmid RD, Trommer W (Hrsg.)(1992) Römpp Lexikon Biotechnologie. Thieme, Stuttgart

Enlaces de Web

• Búscador de Biotecnología en Internet: www.biotechfind.com

• Todo sobre microorganismos: www.microbes.info

• Secretariado de Información de Biotecnología del BMBF: www.i-s-b.org/

• Pan: http://de.wikipedia.org/wiki/Brot

• Museo notable: www.brotmuseum-ulm.de/

• Cerveza: http://de.wikipedia.org/wiki/Bier

• Vino: http://de.wikipedia.org/wiki/Wein

• Queso: http://de.wikipedia.org/wiki/Käse

• Qué ocurre si se mira hoy a través del microscopio de Leeuwenhoek:www.sciences.demon.co.uk/wav-spf.htm

• Todo sobre la fermentación asiática y la fermentación en casa:http://users.chariot.net.au/~dna/