La biotransformación es la modificación bioquímica de un compuesto químico o de una mezcla de compuestos químicos. Las biotransformaciones pueden llevarse a cabo con células enteras, sus lisados o enzimas purificadas. [1] Cada vez más, las biotransformaciones se efectúan con enzimas purificadas . Las principales industrias y tecnologías que salvan vidas dependen de las biotransformaciones. [2] [3]
En comparación con la producción convencional de sustancias químicas, las biotransformaciones suelen resultar atractivas porque su selectividad puede ser elevada, lo que limita la coproducción de coproductos indeseables. Muchas biotransformaciones, que generalmente funcionan a temperaturas y presiones moderadas en soluciones acuosas, son "ecológicas" . Los catalizadores, es decir, las enzimas, se pueden mejorar mediante manipulación genética. [ cita requerida ]
La biotecnología suele estar limitada por el alcance del sustrato. Los productos petroquímicos, por ejemplo, no suelen ser susceptibles de biotransformaciones, especialmente en la escala requerida para algunas aplicaciones, por ejemplo, los combustibles. Las biotransformaciones pueden ser lentas y, a menudo, son incompatibles con las altas temperaturas, que se emplean en la síntesis química tradicional para aumentar las velocidades. Las enzimas generalmente solo son estables a <100 °C y, por lo general, a temperaturas mucho más bajas. Las enzimas, como otros catalizadores, son venenosas. En algunos casos, el rendimiento o la reciclabilidad se pueden mejorar mediante el uso de enzimas inmovilizadas . [ cita requerida ]
La elaboración de vino y cerveza son ejemplos de biotransformaciones que se han practicado desde la antigüedad. El vinagre se produce desde hace mucho tiempo mediante fermentación, que implica la oxidación del etanol a ácido acético . La elaboración de queso tradicionalmente depende de microbios para convertir los precursores lácteos. El yogur se produce inoculando leche tratada térmicamente con microorganismos como Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus . [ cita requerida ]
Los antibióticos betalactámicos , como la penicilina y la cefalosporina, se producen mediante biotransformaciones en una industria valorada en varios miles de millones de dólares. Los procesos se llevan a cabo en recipientes de hasta 60.000 galones de volumen. Se utilizan azúcares, metionina y sales de amonio como fuentes de C, S, N. Para la producción de penicilina se utiliza Penicillium chrysogenum modificado genéticamente. [4]
Algunos esteroides se hidroxilan in vitro para producir fármacos.
El jarabe de maíz con alto contenido de fructosa se genera mediante la biotransformación del almidón de maíz , que se convierte en una mezcla de glucosa y fructosa . La glucoamilasa es una enzima utilizada en el proceso. [5]
Las ciclodextrinas son producidas por transferasas .
Los aminoácidos se producen a veces industrialmente mediante transaminasas . En otros casos, los aminoácidos se obtienen mediante biotransformaciones de péptidos utilizando peptidasas . [ cita requerida ]
Con acrilonitrilo y agua como sustratos, las enzimas nitrilo hidratasas se utilizan para producir acrilamida , un monómero valioso . [ cita requerida ]
Muchos tipos de combustibles y lubricantes se producen mediante procesos que incluyen biotransformaciones a partir de precursores naturales como grasas , celulosa y azúcares . [ cita requerida ]