inmovilizacion enzimatica

1
Ars Pharmaceutica, 39:2; ?-??, 1998
Inmovilización de enzimas.
Fundamentos, métodos y aplicaciones
Inmobilized enzymes: Theory, methods of study and applications
DR. MIGUEL ARROYO
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I Facultad de Ciencias Biológicas
Universidad Complutense de Madrid 28040 Madrid
Tfno: 34-1-3944150 Fax: 34-1-3944672 e-mail: arroyo@solea.quim.ucm.es
RESUMENLa inmovilización de enzimas permite una mejora significativa de su estabilidad, lo que hace posible su empleo
en la producción industrial de productos químicos, farmaceúticos, alimentos; en el tratamiento de residuos; en el
diagnóstico y tratamiento de enfermedades, y otras muchas aplicaciones. En esta revisión se analizan los diferentes
métodos de inmovilización de enzimas, y el efecto sobrelas propiedades catalíticas y la estabilidad de los biocatalizadores
obtenidos.
Palabras clave: Inmovilización de enzimas. Estabilidad de enzimas.
ABSTRACT
Immobilization of enzymes can dramatically improve their stability, and the biocatalysts available for the industrial
production of chemicals, drugs and foods; waste treatment; clinical analyses and disease treatment and many otherapplications. In this review, different methods of immobilization of enzymes and the effect on catalytic properties and
the stability of biocatalysts are considered.
Key words: Enzyme immobilitation. Enzyme stability.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, la biotecnología ha experimentado grandes avances y, paralelamente sus
aplicaciones industriales en la obtención de productos químicos, en laindustria alimentaria y farmacéutica.
Los procesos catalizados por enzimas en la industria son cada día más numerosos, ya que
presentan una serie de ventajas frente a los catalizadores convencionales no biológicos:
Presentan una gran actividad catalítica;
Muestran una gran especificidad de sustrato (incluso estereoselectividad y regioespecificidad);
Son muy activos a temperatura ambiente y presiónatmosférica.
A pesar de estas claras ventajas, el empleo de enzimas no se ha generalizado en los procesos
químicos industriales debido a que la mayoría de las enzimas no son estables en las condiciones de
trabajo. Por otra parte al ser solubles en agua, su separación de los sustratos y productos es difícil,
y por tanto, no se pueden reutilizar.
Con la inmovilización de las enzimas se hanpodido superar estos últimos inconvenientes, permitiendo
que el proceso biotecnológico sea económicamente rentable.
II. ASPECTOS GENERALES SOBRE LA INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS
La inmovilización de enzimas es un proceso en el que se confina o localiza a la enzima en una
región definida del espacio, para dar lugar a formas insolubles que retienen su actividad catalítica y
23-39
2
Ars Pharmaceutica,39:2; ?-??, 1998
MIGUEL ARROYO
que pueden ser reutilizadas repetidamente (1). Posteriormente esta definición se ha ampliado a aquel
proceso por el cual se restringen, completa o parcialmente, los grados de libertad de movimiento de
enzimas, orgánulos, células, etc. por su unión a un soporte (2).
Como ventajas del empleo de enzimas inmovilizadas podemos destacar (3):
1. El aumento de laestabilidad de la enzima;
2. La posible reutilización del derivado, por lo que disminuyen los costes del proceso.
3. La posibilidad de diseñar un reactor enzimático de fácil manejo y control, adaptado a la
aplicación de la enzima inmovilizada. Los diferentes tipos de reactores enzimáticos aparecen
en la Figura 1. Estos reactores con enzimas inmovilizadas permiten el empleo de cargas
elevadas deenzima, la cual mantendrá su actividad durante más tiempo. Estos sistemas
pueden incluir el reciclado, lo que permite la obtención de productos con mayor pureza.
Los principales inconvenientes del proceso de inmovilización son (4):
1. La alteración de la conformación de la enzima respecto de su estado nativo.
2. La gran heterogeneidad del sistema enzima-soporte donde pueden existir distintas...