El estudio de la biocatálisis es fundamental en la biotecnología porque integra saberes de varias disciplinas. Durante el curso los estudiantes pordrán identificar, medir y aplicar el uso de biocatalizadores obtenidos en el laboratorio, además de buscar bases de datos y publicaciones reportadas actualmente. En mi experiencia, este curso permitirá a los estudiantes familiarizarse con los principios de la biocatálisis, así como con las técnicas estándar y modernas a través de experimentación en laboratorio simple y robusta, utilizando una enzima (E) para transformar un sustrato (S) en un bioproducto útil (P) en sectores de alimentos y fármacos, mejora medioambiental o detergentes.
La biocatálisis utiliza sistemas biológicos (células/parte células) para acelerar una reacción, disminuyendo la energía sin alterar el estado de equilibrio, con o sin cofactores (orgánicos o inorgánicos) para una óptima actividad específica y eficacia de la enzima. La velocidad se estudiará realizando la cinética enzimatica que investiga el efecto del la concentración del S que une la E en el sitio activo, la concentración de E para formar del complejo E-S y liberar Producto (P). Además se identificarán la influencia del pH, temperatura y efecto de inhibidores (I) competitivos análogos al S o y/o no competitivos. Los estudios cinéticos se apoyan en técnicas espectrofotomericas directas e indirectas para cuantificar concentración de enzimas mediante absorbencia a 280 nm.
La producción de enzimas por fermentación o extracción de tejidos requiere del aislamiento por rotura tejido/células (lisis, destrucción mecánica, congelación) y un amortiguador de extracción idóneo a 4oC y después separarlas por cromatografía (filtración, intercambio iónico, afinidad). Para comprobar el aislamiento de la E usualmente se aplican métodos electroforéticos (gel poliacrilamida, un campo eléctrico y colorante azul de bromofenol) teñidos con azul de coomassie para detectar bandas de migración de enzimas (+).
Para purificar la enzima aislada (extracto crudo) primero se clarifica o concentra por centrifugado y precipitándola con sales de amonio, luego se elimina la sal por diálisis o cromatografía de filtración en gel o ultrafiltración con amicón. Posteriormente, para obtener una enzima pura o con mínimas trazas de contaminantes se aplican métodos cromatográficos (exclusión molecular, intercambio iónico, interacción hidrofóbica y de afinidad).
Finalmente, la enzima pura se caracteriza estructuralmente determinando la solubilidad (electroforesis), homogenicidad-plegamiento (modelado) y estabilidad (pH, oC, iones). Además la caracterización funcional incluye determinar actividad, cinética y termodinámica (espectrofotometría).
Las enzimas aisladas y purificadas tienen aplicación en el sector medioambiental y farmaco-sanitario (26%), industria alimentaria (panadera 8%, almidones 11%, alimento animal 6%) , procesos industriales (detergentes 37%), textiles (12%).
Las enzimas en detergentes (aditivos) son muy útiles proporcionándo mayor eficiencia y sostenibilidad (lipasas, celulasas, pectato-liasas). En sector alimentario se utilizan para recuperar subproductos, facilitar la fabricación, mejorar el aroma, y/o estabilizar la calidad de los alimentos; la lactasa que hidroliza la lactosa con diversas aplicaciones en leche y productos lácteos (leche baja en lactosa/ sin lactosa, helados evita la textura arenosa.
: La biocatálisis ofrece ventajas sobre la catálisis química pués proporciona gran diversidad de productos de fuentes naturales o diseñados genéticamente, para enfrentarse a una amplia gama de transformaciones químicas.
Dra Norma Margarita De la Fuente Salcido
El alumno redactará proyectos basados en el Nivel B2 del Marco Común Europeo de Referencia,
considerando las bases gramaticales, la organización y estructuración de ideas, la expresión de puntos
de vista y posturas propias y de otros autores, para contribuir a solucionar problemáticas actuales
vinculadas a su contexto profesional y sociocultural.
El alumno interpretará fenómenos químicos con base en las leyes, teorías y técnicas de la química para contribuir al desarrollo de los procesos industriales.
El alumno resolverá problemas matemáticos a través del uso del álgebra, matrices y sistemas de ecuaciones para contribuir en la toma de decisiones en su entorno profesional y cotidiano. |
El alumno determinará las propiedades físicas y químicas de los compuestos orgánicos con base en sus fórmulas estructurales y mediante técnicas de laboratorio para contribuir al desarrollo de los procesos químicos orgánicos industriales.