ingenieria de bioprocesos

ingenieria de bioprocesos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINFACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOSUNSA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

EMPLEO DE LAS ENZIMAS EN ANALISIS CLINICOSING. LUIS SALAZARAREQUIPA-PERU

Aplicaciones y usos de las enzimas:

En industrias farmacolgicas:La farmacologa es la ciencia que estudia el origen, las acciones y las propiedades que las sustancias qumicas ejercen sobre los organismos vivos. En un sentido ms estricto, se considera la farmacologa como el estudio de los frmacos, sea que sas tengan efectos beneficiosos o bien txicos. La farmacologa tiene aplicaciones clnicas cuando las sustancias son utilizadas en el diagnstico, prevencin, tratamiento y alivio de sntomas de una enfermedad.

Aunque las posibilidades de utilizacin de las enzimas en la medicina y campos relacionados sea potencialmente inversa, en la actualidad el nmero concreto de aplicaciones es relativamente pequeo. No obstante, los resultados obtenidos con este pequeo nmero de ideas afortunadamente son realmente excitantes y demuestran claramente la capacidad potencial existente en las tcnicas empleadas. Puesto que las aplicaciones mdicas y farmacuticas de las enzimas abarcan un amplio espectro de materias, es conveniente dividirlas en tres reas importantes de inters: terapia enzimtica, uso analtico y productos de compuestos farmacuticos. Cada una de estas reas, aunque cubre un gran nmero de aplicaciones, presenta una serie de principios predominantes que son esencialmente para que la utilizacin de las enzimas se realice con xito.

A diferencia de otros usos industriales para las enzimas, las aplicaciones mdicas y farmacuticas de las mismas requieren generalmente pequeas cantidades de enzimas muy purificadas. Esto se debe a que si el destino de una enzima o de un producto obtenido por mtodos enzimticos es su administracin a un paciente, resulta evidente que el preparado debe contener las menores cantidades posibles de material extrao para evitar probables efectos secundarios.

Uno de los productos obtenidos mediante el uso de enzimas son los aminocidos. Si bien se pueden sintetizar empleando un proceso qumico, el resultado es una mezcla de dos tipos distintos (D y L ismeros). Puesto que solamente el L-ismero es biolgicamente activo, la mezcla debe ser separada en sus dos componentes.

Adems de aminocidos, las enzimas son utilizadas para la produccin de antibiticos semi-sintticos. Las penicilinas semisintticas son los principales productos farmacuticos obtenidos por tecnologa enzimtica.

Tambin se utilizan enzimas en la produccin de esteroides. Los esteroides se utilizan en un gran nmero de preparados farmacuticos (por ejemplo en los antinflamatorios), por lo que los procesos empleados en la produccin de estas sustancias presentan una considerable importancia econmica.

En industrias textil:En trminos del proceso de fabricacin, la industria textil puede dividirse en cuatro etapas principales: 1) produccin de la hebra; 2) hilado, tejido; 3) acabado de los tejidos; y 4) fabricacin del producto textil.

En la industria textil las enzimas se pueden aplicar tanto al tratamiento de fibras proteicas naturales (lana y seda), como en fibras celulsicas (algodn, lino y camo) y en fibras sintticas.

Estas enzimas se usan en las fases de hilado, teido y acabado de los tejidos con el objetivo de limpiar la superficie del material, reducir las pilosidades y mejorar la suavidad.

En la fabricacin de telas, se realiza en proceso llamado lavado enzimtico. En ste se realiza la bio-preparacin del algodn en rama utilizando ciertas enzimas. As, se remueven del algodn solamente los componentes necesarios y se evita o se reduce el dao causado a la celulosa, utilizando, adems, condiciones de proceso ms favorables para los operarios, las mquinas y el medio ambiente. Numerosos estudios realizados muestran que un tratamiento usando solamente pectinasa, seguido por un enjuagado en agua caliente, es capaz de hacer que la fibra de algodn se vuelva hidrfila y absorbente, facilitando su posterior utilizacin.Entre las enzimas utilizadas en la industria textil se pueden nombrar: Proteasa, usada en el tratamiento de fibras protenicas (seda y lana); Catalasa, para la eliminacin de perxido de hidrgeno despus del blanqueado y antes del teido; Lacasa, en la oxidacin enzimtica del ndigo; Peroxidasa, en la oxidacin enzimtica de colorantes reactivos no fijados y Lipasa para el desengrasado. Otras enzimas a nombrar son las siguientes:

Pectinasas: En el tratamiento de las fibras de algodn, se deben extraer las pectinas de la pared de las clulas primarias del algodn. Las enzimas pectinasas (que degradan esta sustancia) son utilizadas en el lavado alcalino del algodn. Numerosos estudios realizados muestran que un tratamiento usando solamente pectinasa, seguido por un enjuagado en agua caliente, es capaz de hacer que la fibra de algodn se vuelva hidrfila y absorbente, facilitando su posterior utilizacin.

Celulasas: Las fibras estn compuestas bsicamente de celulosa la cual, al ser un material no biodegradable, constituye un problema para el posterior tratamiento de efluentes. Las celulasas son enzimas que degradan las fibras de la superficie (fibras sueltas y microfibrillas) haciendo a los tejidos ms lisos y blandos.

Tambin son usadas para producir la apariencia stonewashed en los jeans. Tradicionalmente esta apariencia en los tejidos Denim (nombre de la tela con que se realizan los jeans) es otorgada por un proceso que utiliza piedra-pmez para desgastar el color localmente por roce.

La ventaja en la utilizacin de celulasas en el proceso de desgaste del jean en relacin al proceso convencional, es que no causa gran degradacin de la fibra como la piedra-pmez y el desgaste es ms uniforme.

Industrias alimento:Las enzimas se encuentran en todos los seres vivos y son piezas esenciales en su funcionamiento. Desde el punto de vista bioqumico son protenas que actan como aceleradores de las reacciones qumicas, de sntesis y degradacin de compuestos. Una de las caractersticas ms sobresalientes de las enzimas es su elevada especificidad. En la industria de alimentos y bebidas, los fabricantes utilizan enzimas como una alternativa natural para mejorar la eficiencia en la produccin, la calidad y la consistencia del alimento, ya que se ahorran la utilizacin de aditivos artificiales. La sustitucin de sustancias qumicas por enzimas ofrece a los fabricantes la posibilidad de cumplir con la necesidad creciente de que sus productos sean ms seguros en su consumo y tengan la etiqueta de alimentos "limpios".

La siguiente tabla resume algunos ejemplos de enzimas que se emplean en diferentes procesos de la industria alimenticia:

INDUSTRIAENZIMASUSOS

LcteaTripsina.LactasaEnmascara el gusto a xido.Fabricacin de leche delactosada, evita la cristalizacin de leche concentrada.

QueseraQuimosina (renina)LactasaLipasaCoagulacin de las protenas de la leche (casena).Influencia en el sabor y aceleracin de la maduracin.

HeladosLactasaGlucosa-isomerasaEvita la textura arenosa provocada por la cristalizacin.Permite la utilizacin de jarabes de alta fructosa.

CrnicasPapana, FiscinaBromelinaAblandamiento de carnes.Produccin de hidrolizados.

PanificacinAmilasaProteasaLipoxidasaLactasaMejora la calidad del pan.Disminuye la viscosidad de la pasta.Produce una miga muy blancaMejora la coloracin de la superficie.

CerveceraAmilasasPapana, PepesinaUsadas para licuar la pasta de malta.Evitan la turbidez durante la conservacin de ciertos productos.

VinificacinPectinasasGlucosa-oxidasaMejoran la clarificacin y extraccin de jugos.Evitan el oscurecimiento y los sabores desagradables.

Bebidas no alcohlicasPectinasasGlucosa-isomerasaTannasaGlucosa-oxidasaMejoran la clarificacin de jugos.Conversin de la glucosa en fructosa (jarabes de alta fructuosa).Aumenta la solubilidad y disminuye la turbidez del t.Evita el oscurecimiento y los sabores desagradables.

Industrias cosmticas:La estrategia que se ha puesto en marcha en la industria cosmtica aborda el tema de las enzimas de dos formas: o bien utiliza algunos principios activos que, al entrar en contacto con las enzimas naturales de la capa crnea de nuestra piel, se convierten en ingredientes antienvejecimiento. O incorporan las propias enzimas y coenzimas sintetizadas a sus frmulas de cuidado y belleza.

En el primer caso, el ms claro ejemplo es el del pro retinol, que al aplicarse en la piel se transforma en vitamina A cida. sta ve potenciada su accin renovadora y reestructuradora de la piel a partir del contacto con las enzimas naturales de nuestro organismo. Y en el segundo caso, se pueden citar aquellas frmulas antienvejecimiento que contienen enzimas exactas a las que componen la piel, y que ayudan a combatir las arrugas o la flacidez cutnea. Esto, porque poseen extractos que impiden el deterioro del colgeno y la elastina. En este sentido tambin aparecen frmulas que estimulan la catalasa, una enzima que ataca los radicales libres, principales responsables del envejecimiento cutneo.

Un buen ejemplo de esto son las cremas que han aparecido con coenzima Q10 o Ubiquinona, sustancia involucrada en la produccin de ATP, principal reserva de energa del cuerpo humano. Otros ejemplos son los cosmticos capilares con aminexil, que evitan el endurecimiento del cuero cabelludo por culpa de la degradacin del colgeno. Por otra parte, la sorbana, enzima vegetal extrada de la papaya, realiza todo lo contrario, al ralentizar su crecimiento, razn por la cual suele aplicarse en tratamientos posdepilatorios.

Tambin hoy existen otros cosmticos que contienen activos indicados que al entrar en contacto con las enzimas presentes en nuestro organismo, son capaces de reactivar la melanognesis y conseguir un bronceado uniforme y seguro, o que pueden destruir los cmulos de grasa y atacar la celulitis.

Anlisis en la clnica : Las enzimas se emplean como reactivos estndar en los laboratorios para el diagnstico de enfermedades, para el control y el seguimiento de enfermedades y de la respuesta del paciente hacia la terapia seguida, y para la identificacin y control de la concentracin de drogas o sus metabolitos en la sangre u otros fluidos corporales. Las tcnicas de inmunoanlisis enzimtico (ELISA) representan un nuevo e importante avance al asociar anticuerpos especficos a enzimas como la peroxidasa o la -galactosidasa cuya reaccin genera el cromgeno por el que se mide la extensin de unin del anticuerpo. De este modo se obtienen excelentes sensibilidades y bajos umbrales sin recurrir a la radiactividad: radioinmunoanlisis.

Los enzimas se emplean rutinariamente para diagnosticar enfermedades hepticas, miocrdicas, pancreticas y prostticas, anemias, leucemias, distrofia muscular, tumores y toxemias del embarazo.

Las tcnicas enzimticas tambin se utilizan en la deteccin de drogas, anlisis de antibiticos, deteccin de antgenos o anticuerpos, o en la deteccin de enzimas y metablicos en los fluidos intracelulares. Estas tcnicas son generalmente ms rpidas, especficas ya baratas que otros mtodos de deteccin como el inmunoanlisis, los anlisis fotomtricos, cromatogrficos.

Aplicaciones en biologa molecular:Enzimas de restriccin:EcoRI. Las enzimas de restriccin son un tipo de endonucleasas que cortan en una secuencia especifica, creando terminaciones pegajosas y romos. Las bacterias las usan para protegerse contra los virus, previniendo su replicacin. No cortan en regiones metiladas. Estructura: Homodimrica; Subunidad: 4 cadenas consevadas1,2,3,4 y una-hlice. Ncleo: centro comn (cataltico). Proximidad espacial de dos carboxilatos (aspartato y u residuo de aspartato o glutamato) y un residuo de lisina.Aplicaciones: Mapeo gentico, Secuenciacin de ADN (mtido enzimtico de sanger), Recombinacin de ADN.

ADN (Taq) Polimerasa. Es un tipo de ADN polimerasa que soporta altas temperaturas.Estructura: Fragmento Klenow: Producto hidroltico de la enzima DNA polimerasa natia de E.coli que carece de actividad exonucleasa 5-3. Presenta homologa con la polimerasa nativa a nivel de aminocidos (el sito de adicin de ncleotidos 3-OH, los sitos de unin dNTP/ADN y los sitios 5-3 endonucleasas. Tiene actividad de transcriptasa eversa y no tiene dominio proofreadingAplicaciones: Diagnstico clnico, Amplificacin de ARN, Finger-printing de ADN, PCR (RFLP)

Conclusion:

Las enzimas son las sustancias qumicas que puede fabricar el propio microorganismo que se obtienen por las protenas o los alimentos. En las industrias alimenticias, son utilizadas como alternativas naturales para mejorar la produccin y calidad de los alimentos, entre las industrias ms destacadas para el uso de las enzimas esta la quesera, lcteos, helados y bebida alcohlicas.

En las industrias de farmacologa son indispensables para la elaboracin de medicamentos y antibiticos para mejorar su formula qumica, donde al ser administrada a pacientes no hayan materiales extraos que tengas efectos secundarios. Las industrias de anlisis clnico; las enzimas son utilizadas para determinar enfermedades, controlarlas y hacer su seguimiento en las terapias realizadas para su mejoramiento, adems ellas permiten detectar las drogas que pueden existir a nivel sanguneos en pacientes adictas a ellas.

A nivel de cosmticos, las enzimas se utilizar para realizar componentes que hacen retardar el envejecimiento de la piel, el cuidado de ella y la belleza; esto es debido al contacto que hacen estas enzimas industriales con las naturales de nuestro organismo. Las industrias textiles usan las enzimas en las fases de hilado, teido y acabado de los tejidos con el objetivo de limpiar la superficie del material y mejorar la suavidad.

Por consiguiente las enzimas tienen la facultad de mejorar los productos de en cada una de las industrias, donde se han beneficiado por acelerar las funciones de las clulas o reacciones qumicas presentes en su productividad.

Bibliografia:

www.porquebiotecnologia.com.ar

www.argenbio.org/index

www.inti.gov.ar/biotecnologia/pdf/aplicacion-biotecnoligia.pdf.

Pgina 3