Inmovilización Enzimática

TEMA: INMOVILIZACIÓN ENZIMÁTICA Objetivos: Conocer sobre inmovilización enzimática, conceptos y métodos Identificar las aplicaciones a partir de la inmovilización enzimática en diferentes campos. Relacionar la inmovilización enzimática con aplicaciones en Biotecnología específicamente. Introducción
Los procesos catalizados por enzimas en la industria son cada día más numerosos, ya que presentanuna serie de ventajas frente a los catalizadores convencionales no biológicos: presentan una gran actividad catalítica; muestran una gran especificidad de sustrato, son muy activos a temperatura ambiente y presión atmosférica. 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 enlas 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 han podido superar estos últimos inconvenientes, permitiendo que el proceso biotecnológico sea económicamente rentable.

Figura 1: Proceso de inmovilización enzimática Concepto: proceso en el quese confina o localiza a la enzima en una región definida del espacio, para dar lugar a formas insolubles que retienen su actividad catalítica y que pueden ser reutilizadas repetidamente. El proceso de inmovilización involucra ventajas así como también desventajas de acuerdo al tipo de enzima y método que se elija, y se puede mencionar: VENTAJAS Aumento de la estabilidad de la enzima (protecciónfrente a cambios de pH, temperatura, fuerza iónica, contaminación y acción de proteasas) Posibilidad de reutilización del derivado (disminución costes del proceso). Posibilidad de uso en procesos en continuo Facilidad de automatización

Posibilidad de diseñar un reactor enzimático de fácil manejo y control, adaptado a la aplicación de la enzima inmovilizada (cargas elevadas de enzima -aumento enla velocidad de reacción-, pequeño tamaño, mayor pureza y estabilidad del producto, condiciones de reacción más suaves, menor tiempo de residencia, control de las concentraciones de intermediarios) DESVENTAJAS Alteración conformacional de la enzima respecto a su estado nativo Heterogeneidad del sistema enzima-soporte: existencia distintas fracciones de proteínas inmovilizadas con un diferentenúmero de uniones al soporte. Pérdida de actividad de la enzima durante la inmovilización (desnaturalización por calor, cambios de pH, radicales libres) Más caro que la enzima nativa. Mayor volumen ocupado por enzima inmovilizada que cantidades equivalentes en estado nativo Cambios en la cinética enzimática (alteraciones de la difusión del sustrato que afectan a la velocidad total de la reacción-tamaño, concentración, impurezas, agitación, etc.) Por otro lado es importante mencionar ciertos factores que se debe tomar en cuenta en el momento de realizar una inmovilización enzimática:  Inactivación térmica por la larga vida media de las enzimas inmovilizadas  Vulnerabilidad a niveles bajos de inhibidores irreversibles  Contaminación con organismos que ataquen al catalizador, al sustrato o alreactor  El proceso de inmovilización debe mantener intacta la estructura de la proteína y no bloquear el sitio activo  La unión al soporte debe ser muy estrecha  La enzima se debe ligar al soporte por sus grupos periféricos Atributos ideales de un soporte  Alta area superficial  Permeable  Insoluble  Alta rigidez  Regenerable  Resistente a ataque microbiano y quimico  Establemecanicamente y termicamente  Hidrofobicidad

MÉTODOS DE INMOVILIZACIÓN ENZIMÁTICA En general, los métodos de inmovilización se suelen clasificar en dos grandes categorías:

FIGURA 2: MÉTODOS DE INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS 1. MÉTODOS DE INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS POR RETENCIÓN FÍSICA

Atrapamiento Consiste en la retención física de la enzima en las cavidades interiores de una matriz sólida porosa...