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28 Editorial UnQ SERIE DIGITAL 10 / CIEnCIA y TECnoLoGíA muchas reacciones enzimáticas, en particular las oxidaciones y las reducciones, requieren el uso de cofactores; son los más utilizados el atp (adenosina trifosfato), nad (dinucleótido de nicotinamida y adenina), nadp (dinucleótido de nicotinamida y adenina fosfato) y las flavinas fmn (mononucleótido de flavina) y fad (dinucleótido de flavina-adenina). estas moléculas suelen ser muy inestables y caras para ser utilizados como reactivos estequiométricos, por lo que es necesario reciclarlos. así, en una segunda reacción acoplada, los cofactores pueden ser regenerados, empleándose de este modo solo en pequeñas cantidades catalíticas. es importante notar que esta necesidad de reciclar cofactores desaparece si se emplean células enteras, dado que, en tales situaciones, el microorganismo, solo a través del aporte de una fuente de carbohidratos y nitrógeno, brinda tanto sus cofactores como las enzimas necesarias para llevar a cabo la reacción deseada (roberts, 1995). Por otro lado, si se utilizan células, estas no deben estar necesariamente vivas; solo deben estar activas. Cabe señalar que el uso de células enteras involucra dificultades asociadas al cultivo y crecimiento de microorganismos. en contraposición a las reacciones catalizadas con enzimas crudas o aisladas, la productividad de las biotransformaciones llevadas a cabo con microorganismos es menor debido a que estos aceptan bajas concentraciones de sustratos. en cambio, el empleo de enzimas aisladas produce incrementos notorios de la productividad, ya que existe una mayor tolerancia a concentraciones superiores de los sustratos. además, la utilización de las enzimas aisladas puede ser ventajosa en cuanto a costos, dado que en general no necesitan estar estrictamente puras (Wong y Whitesides, 1994). Tabla 2. ventajas y desventajas del uso de enzimas aisladas o células enteras enzimas aisladas Células enteras Modalidad Ventajas Desventajas en todas sus formas simple manejo. mayor productividad. Necesidad de reciclar cofactores, si es el caso. disueltas en agua alta actividad enzimática. sustratos insolubles, necesidad de extracciones. suspendidas en solvente orgánico solubilidad de sustratos. Fácil recuperación de la enzima. actividad enzimática reducida. inmovilizadas Fácil recuperación de la enzima y del producto. Pérdida de la actividad en la inmovilización. equipamiento caro, parte No hay necesidad de experimental tediosa, en todas sus formas reciclar cofactores. baja productividad, baja económicas. tolerancia a solventes orgánicos. Quiescentes uso sencillo, pocos productos secundarios. actividades menores. inmovilizadas reusabilidad. actividades menores.
29 Editorial UnQ SERIE DIGITAL 10 / CIEnCIA y TECnoLoGíA diFereNCia eNtre las FermeNtaCioNes y las biotraNsFormaCioNes una de las principales diferencias que existe entre las fermentaciones y las biotransformaciones es que, en las primeras, se utiliza a los microorganismos en su ambiente natural, necesariamente vivos y actuando sobre sus sustratos naturales, mientras que en las biotransformaciones se utilizan sustratos no naturales para las células, y además estas no se encuentran metabólicamente activas sino en estado quiescente (Wong y Whitesides, 1994). Por otra parte, las fermentaciones son procesos en los cuales están involucradas muchas reacciones bioquímicas del metabolismo para la síntesis de novo de un determinado compuesto, mientras que en la biocatálisis se utilizan unas pocas reacciones metabólicas (tabla 3). además, en una biotransformación, la cantidad de productos secundarios que se forman es mucho menor que en una fermentación, ya que en esta última se encuentran más enzimas activas (Faber, 1997). Tabla 3. diferencias entre una fermentación y una biotransformación biotransformación Fermentación microorganismo Células quiescentes Células en crecimiento tipo de reacción Proceso de una etapa. reacción catalizada Proceso vital para las células empleadas llevado a cabo en varias etapas. Número de enzimas activas una o pocas muchas material de partida sustrato no natural Fuente de C y N Productos Naturales/no naturales solo naturales aislamiento de productos simple tedioso Productos secundarios Pocos o ninguno muchos utiliZaCióN de solveNtes orGÁNiCos el prejuicio asociado a la utilización de agua como único medio natural y óptimo para llevar a cabo las reacciones catalizadas por enzimas limitó la aplicación de ellas en la síntesis orgánica. Como es sabido, el empleo de solventes orgánicos con baja actividad de agua es ampliamente utilizado para llevar a cabo reacciones de síntesis química, muchas de las cuales deben realizarse en ausencia total de agua (Wong y Whitesides, 1994). ante este escenario, es importante considerar la estabilidad de las enzimas en ciertos solventes orgánicos dependiendo de la hidrofobicidad de los mismos, y derribar, en consecuencia, el prejuicio de que no pueden ser empleadas en medios diferentes a los estrictamente acuosos. de hecho, las enzimas suelen ser
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