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BIOTECNOLOGÍA_305689 PRODUCCIÓN DE ENZIMAS DE INTERÉS INDUSTRIAL

FEDRA LORENA ORTIZ B.

Directora de curso

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Propósitos de formación

Qué el estudiante aplique los conocimientos de la

unidad 1, en la resolución de un problema específico

Qué el estudiante argumente científicamente la

solución al problema planteado.

Qué el estudiante indague los temas de la Unidad 1,

con el fin de ponerlos a consideración en la resolución

de un problema.

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Observaciones generales

Con el fin de que los estudiantes cumplan con los

propósitos de formación es necesario que estudien

los siguientes temas:

Biotecnología de las fermentaciones

Sistemas de Fermentación

Biocatalisis.

Recursos Didácticos.

Ova Sobre fermentación

Laboratorio virtual 2.

Artículos del tema.

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Qué son las enzimas? son moléculas proteicas, que actúan como

catalizadores de una reacción bioquímica, es decir aumentan la velocidad catalítica de dicha reacción sin alterar los productos que se generen al final de dicho proceso.

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CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS

•Son catalizadores muy activos en medios acuosos y cada enzima actúa bajo condiciones específicas de temperatura, pH, entre otros .

•Son catalizadores muy específicos: pueden modificar un único substrato en una mezcla de substratos muy similares.

•Son catalizadores muy selectivos: pueden modificar un único enlace o un único grupo funcional en una moléculas que tenga varias posiciones modificables.

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ENZIMAS COMO PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS

VENTAJAS : Transforman rápidamente los sustratos a temperaturas moderadas y a valores de pH cercanos a la neutralidad.

Alta especificada respecto al sustrato que distingue una mezcla compleja así como respecto a la transformación química que lleva acabo.

Su actividad puede ser fácilmente controlada mediante un ajuste en las condiciones de la reacción (Inmovilización de la enzima) Mejora las características de un proceso y su aceleración. Mejora el producto: Se puede utilizar un proceso enzimático para cambiar el sabor o la textura de un alimento.

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FUENTES DE ENZIMAS

Las enzimas pueden ser de origen vegetal, animal y microbiana Entre las enzimas de tipo vegetal, se encuentran las proteasas, carbohidrasas ( las cuales descomponen residuos de azúcares de carbohidratos superiores, a-amilasas y b-amilasa) Entre las enzimas de tipo animal están la esterasa ( Lipasa se produce en la mucosa gástrica, el páncreas; fosfotasas, que se obtiene de tejidos animales óseo, muscular, tripsina, y la quimotripsina que se produce en el páncreas ) Las enzimas del tipo microbiano provienen de bacterias, arqueas y de hongos.

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ENZIMAS DE ORIGEN MICROBIANO, DE INTERÉS INDUSTRIAL

Bacterias productoras de alfa amilasa

La alfa amilasa es una enzima que se utiliza en la industria del almidón, el alcohol y el papel, por lo tanto tiene una alta importancia a nivel comercial, lo que ha llevado a realizar diversas investigaciones en Biotecnología que permita optimizar su producción.

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Los microorganismos que utilizan el almidón comúnmente denominados amilo líticos, pueden utilizar este polímero porque tienen enzimas como la alfa amilasa la cual se encarga de degradar el almidón hasta las moléculas de glucosa. El yodo se utiliza como indicador de presencia de almidón, por lo tanto al colorearse de color oscuro, indica la presencia del polisacárido.

En la caja petri, se puede observar las

colonias de bacterias, cuyo halo no esta

coloreado por el yodo, es decir no detecta

presencia de almidón y que por lo tanto se

puede decir que éstas bacterias degradaron

el almidón a compuestos más sencillos

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Los procesos de producción de enzimas microbianas se realizan mediante cultivos aeróbicos.

En general las enzimas se producen en pequeñas cantidades durante la fase de crecimiento activo, pero se acumulan en grandes cantidades en la fase

estacionaria del crecimiento. Las enzimas inducibles como la alfa amilasa se producen sólo cuando en el medio se encuentra el inductor (sustrato)

La Amilasa, se produce mediante fermentación de sustratos.

Durante la producción es importantes el control de la temperatura , pH y la presencia de compuestos químicos inactivantes.

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La alfa amilasa. Puede clasificarse según su origen: amilasa bacteriana o fúngica Es una enzima termoestable, es decir funciona mejor y resiste altas temperaturas, el promedio de temperatura operativo es de entre 55 y 800C, además trabaja con un pH menor de 6 y con una concentración de calcio de entre 50 ppm y 100 ppm para su mejor rendimiento.

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PROBLEMA A RESOLVER

La búsqueda continua de microorganismos más eficientes en la

producción de alfa amilasa es una alternativa, para optimizar la

producción de esta enzima de importancia comercial.

Para ello, se ha aislado tres cepas de microorganismos amiloliticos,

sin embargo se desea saber cuál de las tres cepas es más eficiente

en la degradación de éste polisacárido. Para ello se ha realizado un

procedimiento de laboratorio (Remítase al laboratorio 2, del

laboratorio virtual del curso de Biotecnología) y responda la siguiente

pregunta:

Pregunta 1. ¿Cuál de los microorganismos es más efectivo?.

Fundamente su respuesta de acuerdo al experimento realizado.

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PROBLEMA 2.

Con los resultados anteriores se obtuvo la Cepa más eficiente

en degradar el almidón, ahora se pretende optimizar las

condiciones para esta producción. Para ello se desea

comparar dos medios de cultivo, los cuáles se prepararon así:

SUSTRATO MEDIO 1 MEDIO 2

Fuente de Carbono Harina de Yuca (10 g.L-1) Harina de trigo (10 g.L-1)

Fuente de Nitrógeno Harina de Frijol (5 g.L-1) Harina de Sangre (5 g.L-1)

Mezcla de micronutrientes

K (1 ml.L-1) K (1 ml.L-1)

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PROBLEMA 2.

Las Condiciones de cultivo en los dos casos fueron: 5 días de

fermentación en medio líquido y agitación constante de 120 rpm. Se

realizo un experimento, en los cuales cada medio de cultivo se

incubo a dos temperaturas diferentes (300C y 35 0C), con tres

replicas. No se controlo el pH durante la fermentación.

Al finalizar el experimento se obtuvieron los resultados que se

muestran en la tabla adjunta, los valores de pH final y

UA/enzimática, corresponden al promedio de las tres replicas.

Medio de cultivo

Temperatura de incubación

pH final medio de cultivo

UA/enzimática

M1 300C 5.9 5.4

M1 350C 5,4 4.6

M2 300C 5.9 13.3

M2 350C 5.2 14.2

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PROBLEMA 2. Para explicar los resultados anteriores, es

necesario presentar una hipótesis de estudio. Para ello, Ud.

debe escoger una de las hipótesis que se propone a

continuación y fundamente su posición con evidencia teórica y

empírica, tenga en cuenta que debe analizar todas las

variables del experimento, desde la composición del medio de

cultivo hasta las condiciones de experimentación. Socialícela

en su grupo de trabajo y desarrolle la Guía de actividades.

Hipótesis 1: Las variaciones en la actividad enzimática se debe a las diferencias en la concentraciones de almidón en la fuentes de carbono

Hipótesis 2. Las diferencias en la actividad enzimática se debe a la presencia de inhibidores en el medio de cultivo 1

Hipótesis 3. Las variaciones en la actividad enzimática se debe a las diferencias del pH final del medio de cultivo

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MUCHOS ÉXITOS