BIOTECNOLOGIA BÁSICABIOTECNOLOGIA BÁSICA  

INMOVILIZACION DE ENZIMAS

Mg. Elena Benavides RiveraMg. Elena Benavides Rivera

LIMA - PERU 

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE NACIONAL MAYOR DE

SAN MARCOSSAN MARCOS((Universidad del PerúUniversidad del Perú; DECANA DE ; DECANA DE

AMERICAAMERICA))

Facultad de Farmacia y Bioquímica

Obtención:Bacterias, hongos o levaduras• seleccionados por screening • cultivados por fermentación

Purificación:

•técnicas cromatográficas •técnicas de concentración.

Obtención y Purificación de Enzimas

Caracterización estructural: Técnicas electroforéticas, Ultra centrifugación analítica,Espectroscopia.

La caracterización funcional:Estabilidad y actividad frente al pH y la temperatura,Estudios de especificidad de sustrato Estabilidad en condiciones de trabajo.

INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS VENTAJAS

Aumento de la estabilidad de la enzima.

Reutilización

Posibilidad de diseñar un reactor

INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS INCONVENIENTES

Alteración de la conformación

Heterogeneidad del sistema Enzima-Soporte

Perdida de Actividad

Biocatalizador más caro que la E

BIORREACTORES

Tanque Agitado

Tanque Agitado y alimentación continua.

Lecho Fluidizado y alimentación continua.

BIORREACTORES

Lecho Empacado y alimentación continua.

Lecho Empacado, en continuo y con

reciclado Tanque Agitado, alimentación

continua y recuperación por ultra centrifugación.

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METODOS DE INMOVILIZACIÓN

RETENCIÓN FÍSICAAtrapamientoInclusión en Membranas

UNIÓN QUÍMICAUnión a SoportesAdsorciónEnlace CovalenteReticulado

SOPORTESINORGÁNICOSNaturales (arcilla, Sílice, P. Pomez,

Bentonita, etc.)Manufacturados (Ox. De Metales, vidrio,

alúmina, silicagel, cerámicas)

ORGÁNICOS:Polímeros NaturalesPolímeros AcrílicosOtros

POLÍMEROS NATURALES

Celulosa

Almidón

Dextranos

Agar agar

Agarosa

Alginatos

Quitina

Quitosan

Polímeros Sintéticos:

Poliolefinas (poliestireno)

P. Acrílicos (Poliacrilatos, poliacrilamida, polimetacrilatos,etc.

Otros:

Alcohol polivinilo

Poliamidas

Inmovilización covalente de enzimas a soportes activados

O

HC NH2+Grupos aldehído

(soporte activado)Grupos amino (lis reactivas)

Derivado enzimático

CH N C N

Intermedio Base de Schiff

pH 10

Reducción

ProducciónProducción

Estabilización de la enzima por unión covalente multipuntual

Rigididización3D

Reduce los cambios conformacionales inducidos

por codisolventes, temperatura...

A través de:

varios residuos de la enzima

unidos por brazos cortos al soporte

ProducciónProducción

CLEA

Cross – Linked Enzyme Aggregates

ProducciónProducción

Enzima Precipitada

Glutaraldehyde

CLEA Enzima Soluble

PEG

A

Enzima Precipitada CLEA DPEnzima Soluble+ PEI + DS

B

GlutaraldehydePEG

gaseoso

supercrítico

sólido

orgánicoorgánico

MEDIO ACUOSOfase homogénea

fase heterogénea

MEDIOS NO CONVENCIONALES

Medio Acuoso

Alta reactividad Adecuado para reacciones hidrolíticas Adecuado para S y P hidrosolubles Baja estabilidad térmica Difícil recuperación de enzima y productos

Medios no Convencionales

gaseoso supercrítico

sólido orgánico orgánico

Biocatálisis en Medio Orgánico reacciones termodinámicamente desfavorables en agua hidrolasas en reacciones de síntesis alteración de estados de ionización de reactantes solubilización de sustratos insolubles en agua reducción de inhibición por S y P por partición estabilización térmica fácil recuperación del biocatalizador fácil recuperación del producto alteración de especificidad del biocatalizador alteración de afinidad por S del biocatalizador condiciones asépticas

baja actividad mayor complejidad

proteasaslipasasglicosidasas

péptidosésteresoligosacáridosglicósidos

S + H2O P1 + P2

Sistemas Macroheterogéneos

Sistemas Bifásicosacuoso-orgánicoacuoso-acuoso

P

S PE

S

transesterificación de lípidosproducción de alquilpoliglucósidosácidos aril y ariloxipropiónicosproducción de aspartameproducción de malil-tirosina

lípidos estructuradosglicoésteres de ácidos grasospoliéstersaborizantes peptídicosantibióticos -lactámicosantibióticos glicosilados

lipas

as

proteasa

s

glicosid

asas

Enzimas en solución en reacciones hidrolíticas Enzimas inmovilizadas en reacciones de hidrólisis e isomerización

Enzimas con requerimientos de CoEEnzimas con requerimientos de CoE Enzimas sin requerimientos de CoEEnzimas sin requerimientos de CoE

Reacciones degradativas(escaso valor agregado)

Reacciones de síntesisReacciones de síntesis(elevado valor agregado(elevado valor agregado))

Evolución de la Biocatálisis

ECoE

PE-CoE S

S PE E

SP

E··CoEE E

CoE’

CoE

1

3

2

Proceso discontinuo

Proceso continuo

Biocatalizador en solución

Biocatalizador inmovilizado

Biocatalizador Inmovilizado

AMINOACILASA

enzima

comb.

materia prima.

m. obra

enzima

comb.

materia prima.

m. obra

BiocatalizadorSoluble

ProducciónProducción