ENGENHARIA BIOQUÍMICA/ BIOQUÍMICA INDUSTRIAL

Apresentação em tema: "ENGENHARIA BIOQUÍMICA/ BIOQUÍMICA INDUSTRIAL"— Transcrição da apresentação:

1 ENGENHARIA BIOQUÍMICA/ BIOQUÍMICA INDUSTRIAL
IMOBILIZAÇÃO DE ENZIMAS Definições Métodos Aplicações

2 O que são? Enzimas imobilizadas
Enzimas confinadas podendo ter o seu uso em processos contínuos, possibilidade de reaproveitamento do catalisador e um aumento da estabilidade da enzima.

3 Métodos de imobilização
Os métodos de imobilização de enzimas podem ser classificados em quatro tipos básicos: Separação por membranas Entrelaçamento em Polímeros Adsorção Formação de ligações covalentes

4 Separação por membranas
Este método a enzima encontra-se fisicamente separada do meio de reação, através de uma película (membrana) semipermeável, e que por sua vez pode ser subdividida em: Encapsulamento Membranas fibrosas semipermeáveis Microencapsulamento Entrelaçamento em Triacetato de celulose

5 Entrelaçamento em Polímeros
Em linhas gerais consiste no aprisionamento das moléculas de enzima entre as malhas de um polímero geliforme, o qual é preparado da seguinte maneira: num recipiente adequado são colocados a enzima, um agente bifuncional (por ex., bisacrilamida) um monômero ( por ex., 2-hidroximetilacrilamida) e uma substância geradora de radicais livres (por ex., persulfato de amônio). Depois de um certo tempo ocorre a gelificação, e em seguida o gel é dividido em partículas de dimensões conhecidas. A eficiência do entrelaçamento, a permeabilidade do gel e sua resistência mecânica dependerão da composição da mistura reagente e da natureza do monômero utilizado.

6 Adsorção Este método consiste da união entre a molécula enzimática e um suporte inerte através de ligações eletrostáticas, estabelecidas entre grupos de cargas opostas. É um processo simples, suave e não deletério para a maioria das enzimas, sendo desprezíveis os efeitos difusionais. Os suportes para adsorção podem ser orgânicos (derivados da DEAE-celulose,, Dowex) e inorgânicos (celite, bentonita e alumina)

7 Formação de ligações covalentes
A enzima é ligada ao suporte inerte mediante ligações químicas covalentes, que são, normalmente, estabelecidas entre os aminogrupos primários e o anel fenólico dos aminoácidos constituintes da enzima com os grupos relativos do suporte (-CHO; -NCS, dentre outros). Em geral, as reações são feitas em meio aquoso, à temperatura entre 0ºC e 25ºC e o pH próximo à neutralidade. A escolha das condições irá depender da estabilidade da enzima e do suporte frente ao pH de formação das ligações covalentes, assim como da estabilidade das ligações suporte-enzima frente ao pH de utilização do sistema imobilizado.

8 Tipos de Suportes Na literatura existem inúmeros materiais inertes que podem ser usados para imobilizar enzimas. A natureza física desses produtos pode variar, desde materiais geliformes até superfícies sólidas (lâminas de aço, pérolas de vidro, por ex.), recobertas com alguma substância capaz de interagir com a enzima. A escolha do método de imobilização e do tipo de suporte dependerá, essencialmente de dois fatores: a) das características peculiares da enzima; b) das condições de uso da enzima imobilizada. Dado a variabilidade desses fatores, pode-se afirmar que não existe um método geral de imobilização e nem sempre um suporte universal. Geralmente as condições de imobilização para uma dada enzima só poderão ser estabelecidas empiricamente. O procedimento consiste em se imobilizar a enzima em vários suportes por meio de diferentes métodos, avaliando-se , a seguir, a atividade do sistema imobilizado. Logicamente o binômio suporte-método mais adequado será aquele que propiciar maior atividade após a imobilização.

9 Triacetato de celulose
TIPO DE SUPORTE MATERIAIS POROSIDADE ESTABILIDADE Não poroso Vidro, silica, aço - Alta Microencapsulado Triacetato de celulose 35 Aº Moderada Entrelaçado Poliacrilamida, PVP Variada Baixa Macroporoso Alumina, silica Aº alta

10 Acetato de celulose Entrelaçamento 0,02 45 Poliacrilamida 2,5 50
TIPO DE SUPORTE MÉTODO POROS (Aº) (UI/g) Acetato de celulose Entrelaçamento 0,02 45 Poliacrilamida 2,5 50 Pérolas de vidro Ligação covalente 0,2 - 0,1 200 DEAE-Sephadex A25 Adsorção 0,1 650 Dowex 1X1 0,4 820 DEAE - celulose 0,06 4200

11 Efeitos causados pela imobilização
Ao se agregar uma enzima a um material inerte, por mais suave que seja o procedimento, é razoável esperar algum tipo de efeito sobre sua atividade catalítica, a qual está intimamente relacionada com a estrutura da macromolécula. Dentre os vários efeitos que a imobilização pode causar salientam-se: Efeitos estéricos e conformacionais Efeitos do microambiente Efeitos difusionais Resistências difusionais externas Efeitos difusionais internos

12 Conclusão A técnica da imobilização de enzima trouxe como vantagens imediatas a possibilidade de reaproveitamento do catalisador, uso de processos contínuos, e o aumento da estabilidade da enzima. Por outro lado as desvantagens mais notórias são a aleatoriedade da interação suporte-enzima, a inexistência de um método geral de imobilização e a redução da atividade catalítica devida aos efeitos difunsionais, de microambiente e estéricos/conformacionais. Contudo demonstrou-se que onde o uso da enzima imobilizada foi possível, os custos de processo diminuíram em pelo menos 50%. Com o advento da técnica de imobilização foi possível diversificar as aplicações de enzimas, podendo citar: a) Adaptação de reatores químicos convencionais a processos enzimáticos contínuos. b) Eletrodos enzimáticos, dispositivos formados basicamente de um sensor e da enzima imobilizada. c) A técnica para diagnóstico clínico chamado enzimaimunoensaio. d) A latenciação de fármacos através do aprisionamento de enzimas em lipossomas e microcápsulas ou em dispositivos extracorpóreos.