ensayo

XXX Aniversario de Biotecnología y Bioingeniería

Celulasas y xilanasas
en la industria
Teresa Ponce Noyola y
Odilia Pérez Avalos

Las celulasas y xilanasas son enzimas hidrolíticas que
participan en el rompimiento de los enlaces glicosídicos
ß-1,4 presentes en los polisacáridos celulosa y hemicelulosa, respectivamente. El interés por las celulasas y
xilanasas empezó alrededor de losaños 50 debido a su
enorme potencial para convertir la lignocelulosa en glucosa
y azúcares solubles. Cabe señalar que la lignocelulosa es
la fuente de energía renovable más abundante de la tierra.
Está formada por tres componentes principales que son:
celulosa, hemicelulosa y lignina, y su contenido es bajo
en cenizas, proteínas, grasas y ceras1.

Producción y regulación

La Dra. TeresaPonce Noyola es investigadora titular del Departamento
de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav. La M. en C. Odilia
Pérez Avalos es auxiliar de investigación del mismo departamento.
Dirección electrónica:tponce@mail.cinvestav.mx

Avance y Perspectiva vol. 21

Las celulasas y xilanasas son producidas por una gran
variedad de microorganismos entre los que se encuentran
hongos ybacterias. La mayoría de los microorganismos
celulolíticos son capaces de producir tanto celulasas como
xilanasas; sin embargo, algunos otros sólo producen
celulasas o xilanasas. La producción microbiana de estas
enzimas está sujeta a diferentes mecanismos de regulación. A partir de los estudios realizados tanto en
hongos como bacterias se ha propuesto un modelo general de regulación controlado pordos mecanismos principalmente. Por un lado, la inducción que se lleva a cabo
por sus sustratos naturales celulosa y xilana para las
celulasas y xilanasas, respectivamente, y por otro la
represión por fuentes de carbono de bajo peso molecular
como glucosa y celobiosa para el caso de las celulasas, y
xilosa, arabinosa o xilobiosa para las xilanasas. Este
modelo sugiere, además, la existencia deun nivel basal
273

Figura 1. Aplicación de celulasas y xilanasas en la industria.

de enzimas; aquí el microorganismo sintetiza y exporta a
la superficie celular pequeñas cantidades de enzimas, que
inician la hidrólisis del sustrato y producen pequeños
oligosacáridos que entran a la célula siendo los verdaderos
inductores que encienden la transcripción de los genes
(figura 1)2.

Modode acción
Celulasas. El término celulasas involucra un complejo de,
por lo menos, tres actividades diferentes, las que a su vez
existen en una multiplicidad de formas para llevar a cabo
la hidrólisis total de la celulosa. De esta manera las endoß-1,4-glucanasas (E.C. 3.2.1.4) rompen al azar los enlaces internos de la molécula en las regiones amorfas,
producen un rápido decremento en lalongitud de la
cadena y un lento incremento de los grupos reductores
libres. Las exo-ß-1,4-glucanasas (E.C. 3.2.1.91) remueven unidades de glucosa o celobiosa a partir del extremo
libre no reductor de la cadena de celulosa, dando como
resultado un incremento rápido en los azúcares o grupos
reductores y poco cambio en el tamaño del polímero.
Finalmente la ß-glucosidasa (E.C. 3.2.1.21) hidroliza la274

celobiosa producida por las actividades anteriores, dando
como producto final la glucosa (figura 2)3.
Xilanasas. Las xilanas son heteropolisacáridos y su
degradación total para producir xilosa y/o arabinosa es
llevada a cabo, como en la celulosa, por un grupo de enzimas que participan sinergísticamente. Las más conocidas
son las endo-ß-D-xilanasas (E.C. 3.2.1.8), las cuales rompenal azar los enlaces glicosídicos de la cadena principal
de la molécula. La arabinofuranosidasa (E.C. 3.2.1.55)
hidroliza las cadenas laterales de arabinosa, mientras que
las acetil xilan esterasas (E.C. 3.1.1.72) liberan grupos
acetatos. La glucoronidasa (E.C. 3.2.1.139) remueve las
cadenas laterales de ácido glucorónico a partir de unidades
de xilosa. Las ß-xilosidasas (E.C. 3.2.1.37)...