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Biotecnología Enzimática y
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INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS
I.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, la biotecnología ha experimentado grandes avances paralelamente sus aplicaciones industriales en la obtención de producto quím químic icos os,, en la indu indust stria ria alim alimen enta taria ria y farm farmac acéu éutitica ca.. os os proc proces es catali!ados por en!imas en la industria son cada día m"s numerosos, y que pre present sentan an una serie erie de venta enta#a #ass fren frente te a los los catal atali! i!ad ado o conve convenci nciona onales les no biológ biológico icos$ s$ %resen %resentan tan una gran gran activi actividad dad catalí catalí 'uestran una gran especificidad de sustrato (incluso estereoselectividad regioe regioespe specif cifici icidad dad)& )& *on muy activo activoss a temper temperatu atura ra ambien ambiente te y pre atmosférica. + pesar de estas claras venta#as, el empleo de en!imas no s ha generali!ado en los procesos químicos industriales debido a que mayoría de las en!imas no son estables en las condiciones de traba#o. %o otra otra parte parte al ser ser solu solubl bles es en agua agua,, su sepa separa raci ción ón de los los sust sustra rato to prod roducto uctoss es difí difíci cil, l, y por tant tanto, o, no se pue pueden den reut reutilili! i!ar ar.. on on inmo inmovi vili! li!ac ació ión n de las las en!i en!ima mass se han han podi podido do supe supera rarr esto estoss últi últi inco nconve nvenie nientes ntes,, permi ermiti tie endo ndo que el proc roceso eso biote iotecn cno ológ lógico ico económicamente rentable.
II.
ASPEC ASPECTO TOS S GENE GENERA RALES LES SOBRE SOBRE LA INMOVI INMOVILIZA LIZACIÓN CIÓN DE ENZIMA ENZIMA
a inmovili!ación de en!imas es un proceso en el que se confina o locali! a la en!ima en una región definida del espacio, a forma Sign up topara vote ondar this lugar title insolubles que retienen su actividad catalítica y que pueden ser reutili!ada Useful Not useful repeti repetida damen mente. te. %oster %osterior iormen mente te esta esta defini definició ción n se ha amplia ampliado do a aqu proceso por el cual se restringen, completa o parcialmente, los grados d
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Ventajas De La Inmovii!a"i#n$
omo venta#as del empleo de en!imas inmovili!adas podemos destaca -$ . El aumento de la estabilidad de la en!ima. /. a posible reutili!ación del derivado, por lo que disminuyen costes del proceso. -. a posibilidad de diseñar un reactor en!im"tico de f"cil mane# control, adaptado a la aplicación de la en!ima inmovili!ada.
Desventajas De La Inmovii!a"i#n$ . 0rigina limitaciones de difusión, por su naturale!a heterogén que reducen y alteran la actividad de lo que se inmovili!a. /. 1ay alteración de la conformación de la en!ima respecto de estado nativo. You're Reading a Preview -. *iempre hay una de aactividad de la en!ima durant Unlockpérdida full access with free trial. inmovili!ación. 2. 1ay heterogeneidad delWith sistema en!ima soporte donde pue Download Free Trial existir distintas fracciones de proteínas inmovili!adas con diferente número de uniones al soporte.
os diferentes tipos de reactores en!im"ticos aparecen en la 3igura Estos reactores con en!imas inmovili!adas permiten el empleo cargas elevadas de en!ima, la cual mantendr" su actividad durante m" tiempo. Estos sistemas pueden incluir el reciclado, lo que permite Sign up to vote on this title obtención de productos con mayor pure!a.
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%i&'(a )$ (ea"to(es inmovii!a-as.
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en!im*ti"os
+'e
em,ean
en!ima
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METODOS DE INMOVILIZACION DE ENZIMAS POR RETENCIÓ %SICA
A. At(a,amiento$
onsiste en la retención física de la en!ima en las cavidades interiores una matri! sólida porosa constituida generalmente por prepolím fotoentrucru!ables o polímeros del tipo poliacrilamida, col"geno, alginat carraginato o resinas de poliuretano. El proceso de inmovili!ación se lleva cabo mediante la suspensión de la en!ima en una solución del monómero *eguidamente se inicia la polimeri!ación por un cambio de temperatura mediante la adición de un reactivo químico.
El atrapamiento puede ser en geles o en fibras, que suelen ser m" resistentes que los geles. En el primer caso, la en!ima queda atrapada en interior de un gel, mientras que en el segundo caso la en!ima se encuentr ocluida dentro de las microcavidades de una fibra sintética. El atrapamient Reading de gran sencille! desdeYou're el punto dea Preview vista experimental, requiere poc cantidad de en!ima para Unlock obtener derivados activos. full access with a free trial.
omo venta#a adicional, la en!ima no sufre ninguna alteración en Download With Free Trial estructura. 5e todas formas, el atrapamiento requiere un control riguroso d las condiciones de polimeri!ación, así como la comprobación de que naturale!a química del proceso no altera los grupos reactivos de l a proteín
At(a,amiento En Ca,as De Gees$ la en!ima queda atapada e el interior de un gel. Sign up to vote on this title
Useful Not useful At(a,amiento En %i/(as De Gees$ la en!ima queda ocluíd dentro de las microcavidades de una fibra sintética. atrapamiento es m"s fuerte. *e da para inmovili!ar penicilin
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B. In"'si#n en mem/(anas$ You're Reading a Preview
) Mi"(oen"a,s'a"i#n$ estawith técnica, Unlock En full access a free trial.las en!imas est"n rodeada de membranas semipermeables que permiten el paso de molécula de sustrato y producto, no Trial de en!ima. Estas membra Downloadpero With Free semipermeables pueden ser permanentes (originadas polimeri!ación interfacial) o no permanentes (generadas surfactantes, también llamadas 6micelas reversas7). microc"psulas obtenidas son de forma esférica, con tama comprendidos entre y 88 9m de di"metro. 'ediante este métod se pueden encapsular simult"neamente una gran variedad en!imas, células o biomoléculas, permitiendo que se lleven a cab to vote on this title determinadas reacciones que sucedenSign enupmúltiples pasos.
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/) Rea"to(es -e mem/(ana$ El desarrollo de reactores o sistemas qu
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'ediante el paso de una solución tamponada de en!ima través de la membrana
%or contacto continuo de una solución de en!ima con membrana.
M0TODOS DE INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS POR UNIÓN 1UMIC
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*e debe procurar que la inmovili!ación incremente la afinidad po sustrato, disminuya la inhibición, amplie el intervalo de p1 óptimo y redu!c las posibles contaminaciones microbianas. +dem"s el soporte debe tene resistencia mec"nica adecuada a las condiciones de operación del reactor ser f"cilmente separable del medio líquido para que pueda ser reutili!ado.
*e han utili!ado una gran variedad de materiales como soportes para inmovili!ación de numerosas en!imas. Estos materiales difieren en tamañ densidad, porosidad y forma, aunque generalmente nos los encontramos e forma de cilindro, ho#as, fibras y m"s corrientemente en forma de esferas.
a. A-so("i#n En la adsorción, la en!ima se une a un soporte sin funciona mediante interacciones iónicas, fuer!as de :an der ;aals y por puente de hidrógeno. os principales factores que influyen en la adsorción, son
El p1 del medio$ controla el número y la naturale!a de las carga que presenta la superficie de la proteína y del sólido& a fuer!a iónica$ al aumentar la fuer!a iónica se produce desorción de la en!ima, ya que los iones inorg"nicos se unen co m"s fuer!a al soporte que la proteína& El di"metro de poro$ debe ser aproximadamente dos veces You're Reading a Preview tamaño del e#e mayor de la en!ima& a presencia de iones que with actúen como cofactores de la en!ima Unlock full access a free trial. ya que pueden incrementar la carga en!im"tica del derivado. Download With Free Trial
Como ,(in"i,aes ventajas -e este m2to-o -esta"an$
*u preparación sencilla, *u ba#o coste,
Los in"onvenientes -e a a-so("i#n son ,(in"i,amente$ Useful Not useful
la optimi!ación de las variables que controlan la adsorción,
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/. Uni#n "ovaente$
a unión covalente de una en!ima a un soporte es qui!" el método d inmovili!ación m"s interesante desde el punto de vista industrial. metodología de la unión covalente se basa en la activación de grupo químicos del soporte para que reaccionen con nucleófilos de proteínas (>abla ). 5e entre los /8 amino"cidos diferentes que s encuentran en la estructura de las en!imas, los m"s empleados para formación de enlaces con el soporte son principalmente la lisina, cisteína, la tirosina y la histidina, y en menor medida la metionina, triptófano, la arginina y el "cido asp"rtico y glut"mico. El resto amino"cidos, debido a su car"cter hidrófobo, no se encuen expuestos hacia el exterior de la superficie proteica, y no pued intervenir en la unión covalente.
Este m2to-o ,(esenta as si&'ientes ventajas$
. a manipulación de los derivados inmovili!ados es sencilla& /. a carga de en!ima permanece constante después de inmovili!ación& -. os derivados pueden utili!arse en reactores en continu Reading a Preview empaquetados,You're de lecho fluidi!ado o tanque agitado. 2. =na mayor Unlock resistencia a la desactivación por el efecto de full access with a free trial. temperatura, de los disolventes org"nicos o del p1, al te estabili!ada su estructura terciaria. Download With Free Trial
En "am/io a inmovii!a"i#n ,o( ena"e "ovaente tam/i2n ,(esent 'na se(ie -e in"onvenientes$
. Es necesario conocer la densidad de grupos activos por unida de superficie, ya que condiciona el número de uniones en!ima soporte y su geometría, que puede ser distorsionante y conducir derivados inactivos. Sign up toalterar vote on this /. El proceso de inmovili!ación puede la title estructura d Useful alteración, Not usefulse reali!a centro activo. %ara evitar esta posible inmovili!ación en presencia de un inhibidor que bloquee el centr activo.
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>ambién denominado entrecru!amiento o cross4lin?ing, es una técnic que ha sido ampliamente utili!ada en la estabili!ación de much en!imas. El método del reticulado consiste en uso de reacti bifuncionales que originan uniones intermoleculares entre las molécula de en!ima. omo reactivos bifuncionales se pueden emp dialdehídos, diiminoésteres, diisocianatos, sales de bisdia!onio incluso, diaminas si est"n activadas con carbodiimida. El resultado d reticulado son en!imas con enlaces intermoleculares irreversib capaces de resistir condiciones extremas de p1 y temperatura. El co reticulado, permite eliminar las pérdidas de actividad en!im"tica debida a efectos difusionales, mediante el entrecru!amiento de las en!imas co una proteína sin actividad en!im"tica y rica en residuos de lisina (po e#emplo, la albúmina bovina). =n procedimiento mixto de inmovili!ació muy común consiste en inmovili!ar la en!ima por adsorción sobre un resina de intercambio iónico o un soporte polimérico (con lo que s consigue una elevada carga en!im"tica) y posteriormente añadir reactivo bifuncional.
+ctualmente el método m"s novedoso de cross4lin?ing consiste en cristali!ación de en!imas y su posterior reticulado con glutaraldehíd (ross4in?ed En!yme rystals o Es). El aumento de estabilidad s basa en la obtención de un entramado cristalino, donde las moléculas d en!ima est"n rodeadas exclusivamente por otras moléculas de proteína You'reen!ima Reading actúa a Preview 5e esta manera la propia como soporte, y su estructur terciaria est" estabili!ada por las uniones covalentes intermoleculare Unlock full access with a free trial. a estructura cristalina posee canales microscópicos (/84@8A) permiten el paso de sustratos hasta el centro activo de la en!ima dond Download With Free Trial se catali!a la reacción. Estos cristales pueden soportar temperatura elevadas y p1 extremos, así como la acción de las proteasas. Est tecnología se ha aplicado a en!imas muy diferentes , las cuales se ha utili!ado en la obtención de compuestos enatioméricamente puros y e la síntesis de péptidos.
Sign up to vote on this title
. Reti"'a-o P'(o$ hace uso de los reactivos bifuncionales. Es u Useful Not useful e#emplo de este proceso el entrecru!amiento de la gluc isomerasa por el glutaraldehído .
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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE CIENCIAS Es"'ea A"a-2mi"a P(o4esiona -e Bioo&5a Mi"(o/ioo&5a
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Semina(io -e /iote"noo&5a Unlock full access with a free trial.
6INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS7 Download With Free Trial
Pertenece a
:
OSCAR FORA QUISPE JOSE SANDOVAL NIEBLES
ASIGNATURA
:
BIOTECNOLOGÍA Sign up to vote on this title
PROFESOR
:
Useful
Not useful
Ms Da!a"#er Cast#!!$ C$tr#na
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