Inmovilizacion de enzimas

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Inmovilización de enzimas. Fundamentos, métodos y aplicaciones
Inmobilized enzymes: Theory, methods of study and applications
DR. M IGUEL 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 RESUMEN La inmovilización de enzimas permiteuna 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 sobre las propiedades catalíticas y laestabilidad 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 other applications. In this review, different methods ofimmobilization 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 la industria alimentaria y farmacéutica. Los procesoscatalizados 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 presión atmosférica. A pesar de estas claras ventajas, elempleo 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 han podido superar estos últimos inconvenientes, permitiendo queel 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
Ars Pharmaceutica, 39:2; 23-39 1998 ?-??,

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MIGUEL ARROYO

que pueden serreutilizadas 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 la estabilidad de la enzima; 2. La posible reutilización delderivado, 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 de enzima, la cual mantendrá su actividad durante más tiempo. Estossistemas 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 fracciones de proteínas inmovilizadas con un diferente número de...