La biocatálisis es el uso de catalizadores naturales, como las enzimas , en una reacción de síntesis orgánica . Para ello se utilizan enzimas más o menos aisladas y / o enzimas que aún se encuentran en células vivas.
Recientemente, con los avances en Electrosíntesis Microbiana, ha sido posible utilizar biopelículas microbianas cultivadas en un ánodo y un cátodo para catalizar reacciones electroquímicas permitiendo la producción de moléculas orgánicas de interés.
Se desconoce la fecha exacta del descubrimiento de las enzimas.
Una actividad fuera de una célula viva fue observada y descrita ya en 1783 por Spallanzani, quien notó que la carne era " licuada " por el jugo gástrico de los halcones.
Siguieron otras observaciones similares, pero el primer descubrimiento de una enzima generalmente se atribuye a Payen y Persoz, quienes en 1833 trataron un extracto acuoso de malta con etanol y precipitaron así una sustancia termolábil, que inicia la hidrólisis del almidón . Llamaron a esta fracción " diastasa ". Hoy en día, se sabe que la diastasa era una preparación impura de amilasa .
La palabra enzima (" en la levadura " en griego), apareció en 1878 : Kühne la propuso para distinguir entre " fermentos organizados " (el microorganismo completo) o " inorganizados " (excretados por microorganismos).
Fue en 1897 cuando Bertrand observó que algunas enzimas necesitaban "factores dializables" para tener actividad catalítica: estas sustancias se denominaron " coenzimas ".
Desde el comienzo del XX ° siglo, se hicieron muchos intentos para purificar enzimas y describir su actividad catalítica en términos matemáticos precisos.
En 1902, Henri sugirió que un complejo enzima-sustrato era un intermedio obligatorio en la reacción catalítica. También proporciona una ecuación matemática que tiene en cuenta el efecto de la concentración de sustrato en la velocidad de reacción. El efecto del pH sobre la actividad enzimática fue demostrado por Sorensen en 1909. Luego, en 1913, Michaelis y Menten redescubrieron la ecuación de Henri. Esta ecuación se basa en principios simples de equilibrio químico.
El hecho de que las enzimas sean proteínas no se aceptó hasta finales de la década de 1920 .
Finalmente, fue en 1965 cuando Monod, Wyman y Changeux presentaron un modelo cinético para las enzimas alostéricas (enzimas reguladoras que dan curvas de velocidad sigmoidea y no hiperbólica ).
Al final de la XX XX siglo, la industria desarrolla reactores para escalas industriales, incluyendo para la química verde y química fina y busca mejor los residuos de reciclaje agroindustria , los seres humanos agrícolas, o para el despacho (de compuestos orgánicos volátiles llamados "VOC" por ejemplo o por medio de ionogeles capaces de inertizar determinadas toxinas ( metales pesados, por ejemplo).
On cherche notamment à mieux "copier" ( mimétique ) les mécanismes de biocatalyse naturels qui se déroulent dans l' eau , à température ambiante et en consommant peu d'énergie et peu de catalyseurs qui seraient des ressources naturelles rares ou non renouvelables (métaux précieux por ejemplo). Así, se ha probado el uso de biopelículas , asociadas a enzimas, para producir energía en un nuevo modelo de pila de combustible .
Las enzimas pueden compensar su falta de genérico con una selectividad extraordinaria, incluso enantioselectividad y regioselectividad. Esto los convierte en las herramientas de elección para realizar reacciones de síntesis en condiciones especialmente compatibles con la conservación del medio ambiente (medio acuoso o medio orgánico, incluido disolvente orgánico , aeróbico o anaeróbico, en presencia de un pH no extremo, a bajas temperaturas, o por el contrario en condiciones más exóticas o extremas; por ejemplo en CO2 supercrítico o en microondas
El uso cada vez mayor de materias primas renovables, por lo tanto de origen biológico, para promover condiciones de desarrollo sostenible solo puede aumentar los ejemplos del uso de biocatalizadores.
Cada vez más, estas son las herramientas de la biología molecular , combinadas con las de la biología estructural y el modelado “ in silico ”. Juntos, permiten diversificar las fuentes de nuevas enzimas, mejorar su eficiencia y estabilidad, pero también diseñar biocatalizadores originales capaces de llevar a cabo nuevas reacciones.
También es posible utilizar dianas moleculares gracias a los anticuerpos catalíticos derivados del sistema inmunológico , con la ventaja de una "alta especificidad de sustrato y (...) fuerte regio y enantioselectividad" .
Berlín, Springer-Verlag.