3. Sistemas inmovilizados

Question 1

Concepto inmovilización

Answer 1

Fijación permanente de enzimas, mo u otras cels a un sustrato sólido o dentro de una matriz estable usando métodos físico químicos

Question 2

Objetivo de la inmovilización

Answer 2

Posibilitar uso continuo o reutilización

Question 3

¿Qué técnicas son más fiables? ¿Las físicas o químicas?

Answer 3

Las químicas

Question 4

Concepto de inmovilización de enzimas

Answer 4

Enzimas físicamente confinadas o localizadas en una región o espacio definido – se retiene su capacidad catalítica y se pueden utilizar de manera repetitiva y continua

Question 5

¿Qué elementos se necesitan para inmovilización de enzimas?

Answer 5

Enzima
Matriz
Método de fijación

Question 6

Motivos para inmovilizar enzimas (3)

Answer 6

• Enzimas en solución: algunas moléculas abandonan el reactor con el producto final
• Conservan su actividad por más tiempo
• Se puede fijar en una posición cercana a otras enzimas, por lo que se facilita la eficiencia catalítica en una conversión de varias etapas

Question 7

Desventajas

Answer 7

• Costo alto
• Se debe evaluar caso a caso las ventajas y costos, dependiendo del grado de pureza y rendimiento que se desee
• Enzimas inestables en cultivo

Question 8

¿Cuál es una alternativa a la inmovilización de enzimas?

Answer 8

Inmovilizar una célula completa

Question 9

Concepto de inmovilización de células

Answer 9

Fijación de cels enteras con retención de sus funciones en una matriz o soporte

Question 10

¿Qué tipo de polímeros se utilizan en inmovilización de células? (6)

Answer 10

Alginato de sodio, alginato de calcio, colágeno, poliestireno, derivados de agar o celulosa

Question 11

Objetivo de la inmovilización de células

Answer 11

Cels no pueden dividirse, pero permanecen viables

Question 12

Problemas de cultivos celulares tradicionales

Answer 12

• Alto costo por crecimiento lento
• Producción baja
• Inestabilidad genética
• Acumulación intracelular de producto

Question 13

Ventajas de cultivo celular inmovilizado (7)

Answer 13

• Uso prolongado de biomasa
• Densidad celular puede incrementarse de 2-4 veces – menos espacio y biorreactores más pequeños
• Cels más protegidas
• Separa a las cels de medio, por lo que si es un producto extracelular es más fácil de obtener
• Menos propensas a cambios genéticos porque no se dividen
• Minimiza viscosidad (+ fácil de mezclar y airear)
• Reduce costos

Question 14

Métodos de inmovilización

Answer 14

Unidas (Adsorción y Unión covalente) y atrapadas (atrapamiento en matriz y microencapsulación)

Question 15

Métodos de unión

Answer 15

Enzimas o cels se fijan mediante interacciones que incluyen adsorción física y enlaces iónicos covalentes

Question 16

Métodos de unión - Adsorción

Answer 16

Enzima o cel se adhiere a materiales con actividad de superficie como carbón activo, arcilla, vidrio, etc etc

Question 17

Adsorción - Ventajas

Answer 17

• Simple, rápido y barato
• No requiere rxnes químicas complejas
• Reversible

Question 18

Adsorción - Desventajas

Answer 18

• Enlaces débiles
• Contaminación del producto con enzima o cel
• Unión no específica de otros compuestos
• Lavado de biocatalizador

Question 19

Métodos de unión - Enlaces covalentes

Answer 19

• Unión del biocatalizador entre grupo funcional de la matriz y de la superficie del biocatalizador
• Técnica más utilizada para enzimas
• Matriz orgánica o inorgánica que ha sido tratada para introducir un grupo funcional
• Grupo funcional debe estar lejos del sitio activo del biocatalizador

Question 20

Ejemplos de matrices enlaces covalentes

Answer 20

• Polisacáridos con OH, celulosa, agarosa, acrilamida
• Silica
• Vidrio

Question 21

Aplicaciones comerciales

Answer 21

Leche deslactosada
Azucar invertida (inmovilización de enzima invertasa)

Question 22

Enlaces covalentes - Ventajas

Answer 22

• Estable
• Durable
• Nulo reducido lavado de biocatalizador
• Uso de enzimas puras

Question 23

Enlaces covalentes - Desventajas

Answer 23

• Costoso
• Difícil de preparar
• Reactivos pueden ser tóxicos
• Riesgo de daño de sitio activo
• No se recomienda para cels completas

Question 24

Métodos atrapadas - Atrapamiento en matriz

Answer 24

Localización de un biocatalizador dentro de una matriz de polímero o membrana permeable
Se prefiere para cels

Question 25

Tipos de biorreactores por atrapamiento

Answer 25

• Embebida en polímero
• Cel o enzima se retiene por una membrana permeable a sustratos y productos

Question 26

Materiales atrapamiento

Answer 26

Polímeros (alginato, agar, agarosa), almidón, pectinas, espuma de poliuretano

Question 27

¿Cuál es el material más utiilizado?

Answer 27

Alginato porque polimeriza a temp ambiente usando calcio

Question 27

Ventajas atrapamiento

Answer 27

• No hay cambios físicos o químicos
• Permite inmovilizar biocatalizadores simultáneamente
• Biocompatible
• Fácil, rápido, estable

Question 28

Desventajas atrapamiento de matriz

Answer 28

• Sustratos de alto peso molecular pueden tener problemas para atravesar
• Se puede perder estabilidad
• Soporte no se regenera fácilmente

Question 29

Métodos atrapadas – Microencapsulación

Answer 29

• Cápsulas 5-300 um
• Enzima o cel no sale por los poros, pero el sustrato y producto sí
• Reacciones con multienzimas o coenzimas

Question 30

Materiales microencapsulación

Answer 30

Nitrato de celulosa
Nylon

Question 31

Aplicaciones de inmovilización en la industria de alimentos

Answer 31

• Procesamiento de alimentos
• Conservación de alimentos
• Biorremediación
• Biocatálisis
• Tratamiento de residuos