Enzimas inmovilizadas: métodos de inmovilización y aplicaciones biotecnológicas

Resumen

El documento explica qué es una enzima inmovilizada, es decir, una enzima fijada en un material inerte e insoluble, y describe los principales métodos para lograrlo: adsorción, atrapamiento y unión covalente. También recoge los efectos de la inmovilización sobre la enzima y las áreas donde se aplican, como sensores analíticos, medicina e industria. Incluye además una breve introducción a los microorganismos GRAS y a las enzimas recombinantes, con el ejemplo de la insulina humana.

Puntos clave

Una enzima inmovilizada es una enzima fijada en un material inerte e insoluble.
Métodos de inmovilización: adsorción en soporte, atrapamiento en cristales o microesferas (como alginato de calcio) y unión covalente o enlaces cruzados.
Según el texto, la unión covalente es el método más efectivo y el de mayor interés industrial, mientras que la adsorción es el más lento.
La inmovilización altera la estabilidad, la actividad enzimática, las resistencias difusionales y el microentorno de la enzima.
Los microorganismos GRAS (Generally Recognized As Safe) contienen enzimas consideradas seguras para medicamentos, alimentos y cosméticos.
Las aplicaciones principales se agrupan en sensores analíticos, medicina y sector industrial.
Mediante ingeniería genética se obtienen proteínas humanas, como la insulina, a partir de Escherichia coli.

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Definición de Enzimas Inmovilizadas

Una enzima inmovilizada es aquella que ha sido fijada en un material inerte e insoluble. Gracias a los avances de la biotecnología, se ha implementado el uso de enzimas para la obtención de productos en industrias como la farmacéutica y la alimentaria. Las enzimas inmovilizadas son fundamentales para diversos usos comerciales.

Métodos de Inmovilización de Enzimas y su Fundamento

Existen tres maneras principales para inmovilizar una enzima, presentadas a continuación por orden de efectividad:

Adsorción en vidrio, cristales de alginato o una matriz: La enzima es fijada sobre el exterior de un material inerte. En general, este método es el más lento de los mencionados.
Atrapamiento: La enzima es confinada dentro de cristales insolubles o microesferas, tales como los cristales de alginato de calcio.
Enzimas agregadas por enlaces cruzados: La enzima es unida covalentemente a la matriz mediante una reacción química. Este método es el más efectivo de todos los mencionados.

Métodos de Inmovilización por Unión Química

Unión a soportes: Son los métodos de inmovilización más utilizados y de los que se dispone de mayor información.
Adsorción: Su fundamento consiste en unir la enzima a un soporte sin funcionalizar mediante interacciones iónicas.
Unión covalente: Es el método más interesante desde el punto de vista industrial; se basa en la activación de grupos químicos.
Reticulado: Técnica ampliamente utilizada en la estabilización de muchas enzimas.

Efectos de la Inmovilización de las Enzimas

La inmovilización altera significativamente el comportamiento de las enzimas, produciendo cambios en:

Estabilidad.
Actividad enzimática.
Resistencias difusionales externas e internas.
Tamaño de sustrato.
Efectos en el microentorno.

Definición de Microorganismos GRAS

Son microorganismos que contienen enzimas seguras para ser agregadas en medicamentos, alimentos y cosméticos con el fin de aportar un beneficio. GRAS es un acrónimo de la frase en inglés Generally Recognized As Safe (Generalmente Reconocido como Seguro).

Aplicaciones de las Enzimas Inmovilizadas

Las aplicaciones más importantes de las enzimas inmovilizadas se pueden clasificar en tres áreas:

Sensores analíticos.
Campo de la medicina.
Sector industrial.

Enzimas Recombinantes

La recombinación de genes humanos en el ADN de bacterias es una de las posibilidades que ofrece la biotecnología, permitiendo obtener proteínas humanas con fines terapéuticos.

Ejemplos y Fuentes de Enzimas Recombinantes

La insulina humana obtenida a partir de la bacteria Escherichia coli puede adquirirse de dos formas: a partir del páncreas de vacas o cerdos, o por medio de la ingeniería genética.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una enzima inmovilizada?

Es una enzima fijada en un material inerte e insoluble. Esta fijación permite reutilizarla y aplicarla en procesos industriales, farmacéuticos y alimentarios.

¿Cuáles son los métodos para inmovilizar enzimas?

Según el documento, los principales son la adsorción en vidrio, cristales de alginato o una matriz; el atrapamiento en cristales insolubles o microesferas; y la unión covalente mediante enlaces cruzados. La unión covalente es el más efectivo.

¿Qué significa GRAS en microbiología?

GRAS es el acrónimo de Generally Recognized As Safe, que significa generalmente reconocido como seguro. Designa microorganismos cuyas enzimas pueden usarse en medicamentos, alimentos y cosméticos.