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Dr. Agustín López-Munguía Facultad de Química. UNAM HIDROLASAS-TRANSFERASAS.

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Presentación del tema: "Dr. Agustín López-Munguía Facultad de Química. UNAM HIDROLASAS-TRANSFERASAS."— Transcripción de la presentación:

1 Dr. Agustín López-Munguía Facultad de Química. UNAM HIDROLASAS-TRANSFERASAS

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9 Datos de la Confederación Nacional de Productores Agrícolas de Maíz de México (CNPAMM) sobre maíz, El producto agrícola nacional más importante 29 millones de toneladas anuales 8.4 millones de hectáreas, 11 por ciento del PIB agropecuario 3.1 millones de productores 12.5 millones vinculados al cultivo La producción nacional de maíz amarillo: inexistente en los 90s 200 mil toneladas en el 2000 Actualmente supera 1.2 millones de ton: * agricultura por contrato: industria almidón-fructosa * productores pecuarios * bioetanol

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11 Alto rendimiento de maíz (OGM). Almidón: recuperación y estructura. Diseño y producción de enzimas amilolíticas. Microorganismos modificados para una fermentación eficiente. Recuperación de etanol a través de bioprocesos de alta eficiencia. Fuentes alternas de azúcares fermentables: celulosa y hemicelulosas. El futuro de la industria del bioetanol dependerá de múltiples biotecnologías entre otras:

12 Azúcares Etanol Alimentos OXIGENO Fotosíntesis Fermentación CO 2 Gasolina

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14 Starch granules properties

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18 Evolución divergente que permitió la adaptación de las amilasas a diferentes ambientes Propiedades Globales (especificidad, estabilidad, solubilidad y actividad) -amilasas Amilasa ancestral CGTasasMaltogénicasNeopullulanasas Millones de años El azar y presiones selectivas

19 Enzimas relacionadas con la degradación de almidón

20 SilvestreE. coli B. subtilis mg CGTasa/l medio de cultivo -CGTasa (gene de Klebsiella oxytoca) -CGTasa (gene de Bacillus alcalófilo)

21 Glucoamilasa 60 o C hrs 60 o C hrs Isomerización Glucosa-isomerasa pH pH Ca o C5-8 min 95 o C1-2 hrs pH pH o C hrs pH o C hrs CGTasa de B. circulans Licuefacción Sacarificación -amilasa de B.licheniformis Almidón crudo gelatinizado -amilasa de Aspergillus niger y A. orizae Procesamiento industrial del almidón Maltodextrinas

22 Enzimas amilolíticas y sus diferencias más notables

23 BLI 512 R-I R-IIR-IIIR-IV ALBY TAA Bsta CGTasa R-I R-IIR-IIIR-IV R-IR-IIR-IIIR-IV R-I R-IIR-IIIR-IV R-I R-IIR-IIIR-IV R-IR-IIR-IIIR-IV MABsta 590 Regiones conservadas entre enzimas que degradan almidón

24 Alineamiento múltiple entre enzimas que degradan almidón

25 MAJORMINOR MAJOR MINOR PANCREATICALPHA-AMYLASE TAKA-AMYLASE Hydrolysis of (A) maltopentaose byAspergillus or yzae -amylases (Nirta et al ) and (B) maltotriose and maltotetraose by pancreatic -amylase (Robyt and Fr ench 1970)

26 Subsitios * * * * * *

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28 H 2 O Possible bimolecular substrate mechanisms for the change in action pattern of porcine pancreatic alpha-amylase as the concentration of maltotriose increases. (From Robyt and French J. Biol. Chem. 245, 3924, with permission. Copyright 1970American Society for Biochemistry and Molecular Biology Condensation Shift-Binding Transglycosylation

29 Mecanismo catalítico de la hidrólisis y transferencia enzimática del enlace glucosídico Dijkstra, B.W. et al., Nature structural biology 6(5):

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31 G – G G – G – G G – G – G – G G – G + G – G G G – GG G

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33 Estructura tridimensional de la -amilasa mutante de B. licheniformis en complejo con deca-acarbosa

34 Estructura de la acarbosa y sus principales diferencias con respecto a la maltotetraosa A B C D

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36 Endo amilasa -amilasa Exo amilasa -amilasa

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39 Procesamiento industrial del almidón Tomado de ShawA. Ret al. Current Opinion in Biotechnology (1999) GA 60 o C hrs 60 o C hrs Glucosa Fructosa Isomerización GI pH pH Sacarificación Licuefacción Ca ++ Granulos de almidón Maltodextrinas 105 o C 5-8min 95 o C 1-2 hrs BLA pH -amilasas fungales Maltosa, maltotriosas y matotetraosas (Aspergillus niger) pH o C hrs pH5.560 o C hrs Ciclodextrinas CGTasas(B. circulans)

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42 Mecanismo de reacción de la amiloglucosidasa

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44 Dextrose Saccharification Product: Typical Analysis Component Dextrose Maltose Maltotriose Higher saccharides Dry substance Percent, dry basis

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46 Sugar ratios with different enzymes

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50 The simplefied -carbon backbone structure of Streptomyces olivochromogenes xylose isomerase monomeric subunit. The monomer is composed of two domains, an eight- stranded -barrel similar to triose phosphate isomerase and a distinct large loop with little secondary structure. The active site is buried deep inside the -barrel domain.

51 Glucose isomeraseK eq ~ 1 ~

52 73 % 21 % 6 %

53 Commercial Producers of G1 Organism Actinoplanes missousriensis Bacillus coagulans Streptomyces rubiginosus Streptomyces phaeochromogenes Arthobacter sp Streptomyces olivaceous Trade name Maxazyme Sweetzyme Optisweet Spezyme Swetase Manufacturer Gist Brocades and Anheuser-Busch Inc. Novo-Nordisk Miles Kali-Chem Finnsugar Nagase Reynolds Tobacco Miles Laboratories Inc.

54 -amylase glucoamylase Producción de glucosa: proceso intermitente. Producción de fructosa: proceso continuo. Glucosa isomerasa Producto: HFCS 52% fructosa, 40% de glucosa y OS..


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