Celulasa

 Universidad Autónoma del Estado de Morelos
Facultad de ciencias UAEM
Bioquímica y Biología Molecular

Biología General 1
M en C Roberta Salinas Marín
M. en C. Tania M. Villanueva

Nombre del alumno: José Andrés Niño Vargas

La celulasa como proteína recombinante (PR)
Introducción: La celulosa es el principalcomponente de las plantas, siendo el polisacárido más abundante en la tierra, para su completa degradación requiere un complejo enzimático. Se define como un polisacárido lineal formado por residuos de glucosa unidos por enlaces beta 1-4 (β-1,4). La configuración β, le permite a la celulosa formar cadenas largas y lineales, las cuales se presentan unidas entre sí por medio de enlaces de puentes dehidrógeno dando lugar a la formación de microfibrillas.

Las regiones, conocidas como regiones cristalinas, son altamente ordenadas y le dan las características de insolubilidad, rigidez y resistencia al ataque enzimático. En ciertas regiones del haz de microfibrillas, las cadenas se rompen mediante sus puentes de hidrógeno y se forman regiones denominadas amorfas, las cuales se hidratanpermitiendo que ciertas enzimas ataquen y degraden a la celulosa.

A pesar de que está formada por unidades de glucosa, los animales no pueden utilizar a la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con las enzimas necesarias para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos. Sin embargo en el intestino de los rumiantes, herbívoros y termitas, existen microorganismos que poseen una enzima llamadacelulasa que rompe éste enlace. Al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las moléculas de glucosa que pueden emplearse como fuente de energía.
Entre los microorganismos degradadores de celulosa encontramos a hongos y bacterias. Las especies de bacterias celulíticas más abundantes son las Cellulomonas sp. Comprende bacterias aeróbicas mesofílicas y termofílicas. Las enzimas:endoglucanasas, exoglucanasas y β-glucosidasas actúan en conjunto para la formal degradación de celulosa. Estos tres tipos de enzimas actúan en forma sinérgica (juntas, en forma cooperativa) en la degradación de la celulosa. 
La endoglucanasa descompone los enlaces internos ß -1,4 y así altera la estructura cristalina de la celulosa y expone las cadenas polisacáridas de celulosa individual.La exoglucanasa parte de a 2 o 4 unidades de glucosa desde los extremos de las cadenas expuestas producidas por la endoglucanasa, produciendo  tetrasacáridos o disacáridos como la celobiosa. Finalmente, la enzima β-glucosidasa hidroliza estos productos, obteniendo los monosacáridos individuales de glucosa.
 
Hipótesis: Con la biotecnología es posible crear este complejo de enzimas para podermanipularlas artificialmente con fines de uso comercial y con ello poder producir glucosa para el consumo humano.
Objetivos: Se pretende crear una estrategia mediante recombinación genética en donde se identifica un gen en F. succinogenes que degrade celulosa de una manera eficiente y demostrar que podemos crear celulasa usando las técnicas de la biotecnología.
Justificación: La población mundial creceexponencialmente y la necesidad de crear fuentes alternativas de alimento para poder satisfacer las necesidades alimenticias de una población en expansión, mediante la producción de glucosa a partir de enzimas recombinantes a gran escala es posible contribuir a satisfacer dicha necesidad.
Metodología: La elección de una bacteria de una especie bacteriana que sea capaz de degradar la celulosaes el primer paso para lograr nuestro objetivo, F. succinogenes degrada la celulosa por un sistema celulítico muy eficiente. Fibrobacter succinogenes es una bacteria celulítica que vive normalmente en el rumen de las vacas y es el candidato perfecto para llevar a cabo la identificación de alguna enzima (enzima A) que participe en la degradación de celulosa. Debe existir un gen (gen A) de la...