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MÉTODOS DE
INMOVILIZACIÓN DE
ENZIMAS
Los métodos de inmovilización de enzimas se clasifican en: Métodos físicos Métodos químicos La diferencia entre ambos es la fuerza de unión de la enzima al soporte o matriz. Métodos físicos La unión es débil, mediante fuerzas electrostáticas, lo que es tanto una ventaja como un área de oportunidad. La unión mediante cargas eléctricas entre la enzima y la matriz facilita el proceso de inmovilización, pero también hace más susceptible que la enzima se separe del sustrato, es decir la enzima inmovilizada por este método es menos estable que por métodos químicos. Métodos físicos: Adsorción.- Unión electrostática de la enzima en la superficie del soporte Encapsulamiento.- La enzima se encuentra rodeada por la matriz, el soporte debe ser poroso para el libre tránsito del sustrato y del producto. Atrapamiento.- El sustrato es un gel o un sólido poroso, la enzima se encuentra en el interior de los poros. Proporciona alta estabilidad y protección a la enzima.
Métodos químicos Adsorción Unión física de la enzima a la matriz; generalmente el soporte es DEAE- celulosa o carbón activado. Se basa en la unión a la matriz mediante fuerzas débiles: van der Waals, interacciones hidrofóbicas o fuerzas de dispersión. Ventajas Método de más amplio uso Condiciones medias de preparación Bajo costo No implica reacciones químicas Altamente reactivas Desventajas Las enzimas pueden liberarse y contaminar el medio La enzima puede ser más afín a la matriz cromatográfica que al soporte que la contiene Atrapamiento y encapsulamiento Las enzimas se capturan dentro de la matriz o microcápsulas de un polímero. Se usan polímeros sintéticos como poliacrilamida o polivinil glicol; o naturales como Ca-alginato, carragenan Entrecruzamiento .- Unión altamente estable entre la enzima y el soporte, mediante enlaces covalentes. Unión covalente a acarreador.- Unión estable entre la enzima y una molécula intermediaria llamada acarreador, el cual se une a la matriz. La unión entre la enzima y la matriz es indirecta.
Estabilidad entre la enzima y la matriz Desventaja Los reactivos y las condiciones de unión covalente pueden dañar la estructura de la enzima Métodos de encapsulamiento de última generación Encapsulamiento de enzimas en varios tipos de membranas semipermeables, como nylon o celulosa Enzimas unidas en la superficie de microorganismos, como levaduras. Presenta la ventaja de que la catálisis y la fermentación ocurren al mismo tiempo. Inmovilización sitio-específica para prevenir el impedimento estérico, la posición de la enzima en el soporte deja una mayor exposición del sitio activo, con ello se incrementa la actividad enzimática. Uso de nanopartículas para acelerar la reacción, proporcionar mayor accesibilidad y dar mayor protección a la enzima. COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE INMOVILIZACIÓN Característi ca Adsorción Atrapamien to Entrecruzamie nto Unión a acarreador Inmovilizaci ón Fácil Difícil Difícil Difícil Interacción Débil Fuerte Fuerte Fuerte Recuperació n de la actividad Baja Alta Moderada Baja Regeneració n de la enzima Posible Imposible Imposible Imposible Costo Bajo Bajo Moderado Alto
PUNTOS CRÍTICOS DE LA INMOVILIZACIÓN
La enzima debe conservar una alta actividad y estabilidad El material de soporte debe ser insoluble El material de soporte debe poseer una alta fuerza mecánica Poca o nulo impedimento estérico entre la enzima y el sustrato Bajo costo de inmovilización
