lunes, 22 de junio de 2015
Modelo Tridimensional de la β-Galactosidasa
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/04/Beta-galactosidase_%281tg7%29.png/300px-Beta-galactosidase_%281tg7%29.png
Estructura de la enzima β-Galactosidasa
La enzima β-galactosidasa de 1024 aminoácidos fue secuenciada por primera vez en 1970 y su estructura fue finalmente definida en 1994. Su estructura consta de un homotetrámero con una simetría 2,2,2. La molécula tiene un peso de 464 kDa. La cadena polipeptídica se dobla sobre sus 5 dominios secuenciales y un segmento extendido en el amino terminal. El primer dominio tiene una conformación de barril beta tipo rollo de gelatina, el segundo y el cuarto de fibronectina tipo III, el tercero un barril TIM y el quinto un barril beta tipo sándwich. El tercer dominio contiene el sitio activo que consiste de dos subunidades del tetrámero.
https://es.wikipedia.org/wiki/Beta_galactosidasa
https://es.wikipedia.org/wiki/Beta_galactosidasa
Lactosa = Glucosa + Galactosa ¿Por qué es tan importante?
La hidrólisis de la lactosa en glucosa y galactosa es interesante desde tres puntos de
vista:
₪ En primer lugar, un porcentaje significativo de la población mundial (75% de la población negra, 90% de los orientales e indígenas americanos, menos del 20% de la población caucásica originaria del noroeste de Europa y gran parte de la población infectada con el virus del SIDA) es intolerante a la lactosa, por lo que no puede beber leche sin sufrir diarreas y problemas gastrointestinales (Barnes, 1994; Walker y Smith, 1988; Lloyd-Still, 1979; Greene y Ghishan, 1982). Esta intolerancia tiene consecuencias muy importantes para la salud, puesto que puede conducir a la mal nutrición en aquellas personas afectadas que deben suspender la ingesta de leche y en consecuencia la ingesta de importantes nutrientes.
₪ En segundo lugar, la lactosa es un azúcar relativamente insoluble (aproximadamente 10 veces menos soluble que la sacarosa) y origina muchos problemas al cristalizar durante el almacenamiento, particularmente si está concentrado, por lo que no se utiliza como edulcorante (Hobman, 1984). Con la lactosa no se pueden obtener jarabes espesos ni confituras estables a la temperatura ordinaria. Las soluciones concentradas de lactosa quedan en estado de sobresaturación durante la refrigeración. A 25 °C, la solubilidad límite de la lactosa es de 22 g por 100 ml de agua.
₪ En tercer lugar, la producción de quesos deja como subproducto al suero, que contiene concentraciones relativamente altas de lactosa. De esta forma, anualmente se generan grandes cantidades de suero, lo que implica graves problemas para su eliminación como así también la pérdida de hidratos de carbono. La problemática es tal que verter un litro de suero supone la muerte por asfixia de todos los peces contenidos en 10 toneladas de agua. Debido a la legislación vigente que prohibe el volcado de efluentes de alta carga orgánica sin tratamiento previo a los cursos de agua, inicialmente parte del suero se suministraba a los animales en granjas en reemplazo del agua y parte se arrojaba sobre el campo pero se ocasionaron problemas tales como trastornos digestivos, dado la falta de hábito de los animales para consumir un producto con elevado contenido de lactosa o problemas tales como contaminación ambiental, ya que con la formación de charcos se produce mal olor y presencia de insectos, o se puede elevar la acidez del suelo. Surge así la necesidad de implementar metodologías de tratamiento del suero como efluente o deshidratarlo para usos posteriores, pero los costos de instalación y los demandados para eliminar grandes volúmenes de agua hacen también difícil esta operación. Sumado a ello, los grandes volúmenes de suero producidos superan la capacidad ociosa de las plantas de secado, y por lo tanto el suero actualmente es directamente eliminado como efluente.
La lactosa se puede hidrolizar mediante ácidos fuertes, resinas de intercambio
iónico o por enzimas, siendo este último método el que asegura un proceso de hidrólisis
sin afectar los otros componentes presentes en la leche. La enzima utilizada para dicha
hidrólisis se denomina β-Galactosidasa o más comúnmente lactasa (Wingard y otros,
1980; Yang y Tang, 1988).
El uso de enzimas para la hidrólisis de la lactosa:
Las principales fuentes comerciales de la enzima β-Galactosidasa son los microorganismos: Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces fragilis, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae y Escherichia coli. Las preparaciones de lactasa pura se obtienen a partir de Escherichia coli, Candida pseudotropicalis, Zymomonas mobilis, Sacharomyces anemesis, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces marxianus y hongos.
Las lactasas obtenidas de Escherichia coli, Candida pseudotropicalis y Zymomonas mobilis se utilizan mayoritariamente en química analítica. Entre las lactasas obtenidas de Kluyveromyces, la lactasa de la levadura de la leche Kluyveromyces lactis es por el momento la más utilizada a escala comercial. Las condiciones óptimas de acción de las lactasas de Kluyveromyces (35-40 °C, pH 6,6-7,3) son similares a las condiciones de la leche, por lo que son muy útiles en el tratamiento de ésta y de sueros no ácidos (Mahoney y Adamchuk, 1980).
La segunda preparación de lactasa más conocida consiste en una lactasa fúngica derivada del Aspergillus niger, cuyas condiciones óptimas de trabajo son de aproximadamente 50 °C y pH de 3,5-4,5. La aplicación de esta lactasa está limitada al suero ácido. La enzima procedente de ambas fuentes es inhibida por el producto de la hidrólisis, la galactosa, de forma que es muy difícil conseguir la hidrólisis completa de la lactosa (Wiseman, 1991).
Bajo ciertas condiciones, la β-Galactosidasa cataliza la formación de oligosacáridos, llegando en algunos casos hasta el 40% del contenido total de azúcar en la solución, dependiendo de la fuente de la enzima y las condiciones de reacción, efecto que es necesario disminuir para aprovechar al máximo el poder edulcorante del producto resultante.
La actividad y la estabilidad de la enzima libre pueden modificarse con el agregado de ciertos cationes en determinadas concentraciones (Rickenberg, 1959; Becker y Evans, 1969; Mahoney y Whitaker, 1977). Se determinó, en particular, que los iones K+ poseen un efecto positivo sobre la actividad de la enzima, mientras que elevadas concentraciones de iones Ca2+ disminuyen la actividad de la enzima, variando la intensidad de su incidencia con el origen de la enzima y las condiciones de trabajo.
Las lactasas se aplican en diversos campos (Richmond y Gray, 1981; Patocka y Jelen, 1988):
*Leches sin lactosa para regímenes especiales, principalmente de niños.
*Leches destinadas a la elaboración de quesos y yogures.
*Producción de edulcorantes y jarabes de suero hidrolizado soluble y/o lactosa.
*Productos concentrados, como leches condensadas, dulce de leche y helados
elaborados con lactosa, para evitar la textura arenosa.
Windgard et al (1980); Yang & Tang (1988)
Lactosa Molecular en Vista ·3D
Fotos realizadas en el ChemStech (Freeware)
Animación en Makeagif.com
Lactosa el disacárido de la Leche
Se señala el enlace gucosídico entre las exosas: GALACTOSA y GLUCOSA
Lactosa en la Leche
Imagen: http://biologiaalbujaira.blogspot.com/2012/10/imagenes-de-glucidos.html
Material de Ciencia de la Leche. Charles Alais
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