25.12: Tecnología de enzimas

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Debido a que las enzimas funcionan casi a la perfección en los sistemas vivos, existe un gran interés en cómo podrían aprovecharse para llevar a cabo las reacciones deseadas de valor práctico fuera de los sistemas vivos. El valor potencial en el uso de enzimas (separadas de los organismos que las sintetizan) es innegable, pero la forma de realizar este potencial es otra cuestión.

El uso práctico de enzimas separadas no es nuevo. Las enzimas hidrolíticas aisladas de bacterias fueron ampliamente utilizadas durante un breve periodo para ayudar a eliminar las manchas de alimentos de la ropa, pero muchas personas sufren reacciones alérgicas a las enzimas utilizadas de esta manera, y se detuvo la práctica. Un objetivo importante en la tecnología enzimática es desarrollar un proceso enzimático para la hidrólisis de celulosa a glucosa (Sección 20-7A). Algunos microorganismos sí poseen las enzimas necesarias para catalizar la hidrólisis de los enlaces\(\beta\) -1,4 glucósidos en la celulosa. Si estas enzimas pudieran aprovecharse para la producción industrial de glucosa a partir de celulosa, esta podría ser una importante fuente de alimento suplementario. La tecnología ya está disponible para convertir la glucosa en etanol y ácido etanoico, y de ahí a muchos productos químicos ahora derivados del petróleo.

Un problema difícil en la utilización de enzimas como catalizadores para reacciones en un ambiente no celular es su inestabilidad. La mayoría de las enzimas se desnaturalizan fácilmente y se vuelven inactivas al calentarse, exponerse al aire o en solventes orgánicos. Un catalizador costoso que solo se puede usar para un lote no es probable que sea económico en un proceso industrial. Idealmente, un catalizador, ya sea una enzima u otro, debe ser fácilmente separable de las mezclas de reacción y reutilizable indefinidamente. Un enfoque prometedor para el problema de la separación es utilizar la técnica de inmovilización enzimática. Esto significa que la enzima se modifica haciéndola insoluble en el medio de reacción. Si la enzima es insoluble y aún puede manifestar su actividad catalítica, puede separarse del medio de reacción con mínima pérdida y reutilizarse. La inmovilización se puede lograr uniendo la enzima covalentemente a una matriz polimérica de la misma manera general que se usa en la síntesis de péptidos en fase sólida (Sección 25-7D).

Las enzimas también tienen posibles aplicaciones en la síntesis orgánica. Pero hay otro problema además de las dificultades con la estabilidad enzimática. Las enzimas que logran la formación de enlaces carbono-carbono, las sintetasas, normalmente requieren cofactores como el ATP. Cómo suministrar ATP en un proceso comercial y regenerarlo continuamente a partir de ADP o AMP es un problema técnico que tiene que resolverse para que las sintetasas sean económicamente útiles. Este es un campo desafiante de la ingeniería biológica.

Colaboradores y Atribuciones

John D. Robert and Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. This content is copyrighted under the following conditions, "You are granted permission for individual, educational, research and non-commercial reproduction, distribution, display and performance of this work in any format."