Enzimas líticas como la celulasa, el lisozoma, la labiasa, la acropeptidasa y otras más, desempeñan un papel importante en la extracción de proteínas y ADN. Aunque se pueden utilizar diferentes enzimas líticas para distintas aplicaciones, la celulasa suele ser la enzima elegida cuando se trata de descomponer las paredes celulares de las plantas. ¿Qué tiene la celulasa que la hace especialmente útil para la lisis de células vegetales? Aquí hay algunas cosas que debe saber.

Entendiendo las celulasas: Getting Down to the Basics

La celulasa es una enzima producida por hongos, bacterias y/o protozoos que ayuda a descomponer la celulosa y otros polisacáridos relacionados (por ejemplo, hemicelulosa, liquenina y beta-D-glucanos de cereales) en monosacáridos o azúcares simples (es decir, beta-glucosa), polisacáridos más cortos y/u oligosacáridos mediante la hidrólisis de los enlaces 1,4-beta-D-glicosídicos.

Esta enzima lítica es importante desde el punto de vista económico, ya que hace que la mayoría de los componentes de la planta estén disponibles para su posterior procesamiento, una hazaña casi imposible ya que las moléculas de celulosa se unen fuertemente entre sí y son bastante difíciles de romper. Teniendo en cuenta que la celulosa es nuestro recurso biológico renovable más abundante y es una de las fuentes de energía más baratas que tenemos en el planeta, aprovechar todo su potencial puede tener un impacto significativo, no sólo en la economía sino también en nuestro medio ambiente y en la seguridad energética.

Tipos de celulasas

En función del tipo de reacción que catalizan, las celulasas pueden clasificarse como endocelulasas, exocelulasas (celobiohidrolasas) y betaglucosidasas.

• Endocelulasas (CMCase) – generan nuevos extremos de cadena al escindir aleatoriamente enlaces internos en sitios amorfos. Al actuar sobre las cadenas de celulosa, las endocelulasas producen glucosa, celodextrinas y/o fragmentos insolubles de celulosa. Sin embargo, se produce celobiosa o celodextrinas más largas si la endocelulasa actuó «procesalmente».
• Exocelulasa – produce tetrasacáridos y/o disacáridos escindiendo de dos a cuatro unidades de los extremos reductores o no reductores de las cadenas expuestas que fueron producidas por la acción de las endocelulasas.
• Beta-glucosidasa – hidroliza los productos resultantes de la exocelulasa en monosacáridos individuales.

¿Cómo se utilizan las celulasas?

Las celulasas se utilizan en muchas aplicaciones diferentes en una amplia gama de industrias. Algunas de sus aplicaciones más populares son las siguientes:

• Procesamiento comercial de alimentos – Las celulasas desempeñan un papel importante en las industrias vitivinícola y cervecera, y en la extracción de aceite de oliva y carotenoides.
• Agricultura – Las celulasas se utilizan para el control de patógenos y enfermedades de las plantas, para mejorar la germinación de las semillas, el crecimiento y la floración de las plantas, para mejorar la calidad del suelo, etc.
• Producción de piensos – La producción de piensos ricos en energía es posible gracias al uso de celulasas.
• Industria textil – La celulasa ayuda a mejorar la calidad de los tejidos y a restaurar el color y el brillo de los materiales textiles.
• Industria de la lavandería – La mejora de la acción limpiadora y la mejora del color de los tejidos se consiguen con el uso de celulasas. También protege las fibras de las telas.
• Industria de la pulpa y el papel – Las celulasas se utilizan para mejorar la calidad del papel al tiempo que se reducen las necesidades de energía y cloro. También se utiliza para lograr un mejor rendimiento de destintado.
• Producción de biocombustibles – Las celulasas convierten eficazmente materiales lignocelulósicos como el bagazo de la caña de azúcar, la mazorca de maíz, la paja de arroz, el serrín y los residuos forestales en etanol.

Romper las paredes celulares utilizando celulasas

Mientras que los métodos tradicionales de lisis celular utilizan métodos físicos para interrumpir y forzar la apertura de las células, los investigadores prefieren ahora utilizar enzimas por una serie de razones, entre las que se encuentran las siguientes:

• Si no se realizan correctamente, algunos métodos físicos o mecánicos pueden conducir a la desnaturalización y agregación de la muestra.
• Llegar a resultados reproducibles puede ser un reto, especialmente cuando se utilizan métodos de homogeneización y molienda, debido a la inexacta terminología utilizada para definir la manipulación de la muestra.
• Los métodos físicos y mecánicos requieren más esfuerzo y pueden requerir el uso de equipos costosos (por ejemplo, prensa francesa, sonicador, etc.).

En cambio, el uso de enzimas líticas como la celulasa produce resultados reproducibles, es ideal para diferentes aplicaciones y es más adecuado para los procesos modernos de laboratorio.

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