Difusión y reacción en sistemas enzimáticos heterogéneos bisustrato.

Abstract

constituye una práctica cada vez más extendida en el desarrollo de nuevas tecnologías, puesto que se pueden aplicar a procesos industríales en forma continua en diferentes tipos de reactores. En contrapartida, la cinética del proceso enzimático se ve afectada por impedimentos difusionales para los reactantes y productos. Ello provoca un grado elevado de complejidad a la hora de formular modelos matemáticos que describan físicamente el sistema y sean una herramienta eficaz para el diseño y control de las unidades de reacción que los contienen. A pesar de las dificultades que entraña la resolución de este tipo de modelos, nosotros hemos publicado trabajos que proporcionan los valores del factor de eficacia en los casos en que la reacción enzimática transcurra según cinéticas del tipo Michaelis-Menten simple *, con inhibición competitiva y no competitiva por producto ^-^ y Michaelis. Menten reversible, tanto en estado estacionario * como no estacionarío '. Comparados con la gran cantidad de estudios publicados para sistemas enzimáticos heterogéneos monosustrato, los trabajos realizados con enzimas inmovilizadas que catalizan reacciones bisustrato son muy escasos, debido, fundamentalmente, a la relativa complejidad matemática de las expresiones de velocidad para este tipo de sistemas. Por ello, muchos autores simplifican su estudio reduciéndolo a un sistema pseudomonosustrato, considerando que la concentración de uno de los sustratos es muy elevada comparada con la del otro*"'°. Por lo tanto, el objetivo general del presente trabajo ha consistido en el desarrollo de un modelo matemático, que describa cuantitativamente la interacción de la reacción enzimática con las limitaciones difusionales internas, para procesos heterogéneos bisustrato en los que la enzima se encuentra inmovilizada en partículas esféricas porosas, tanto en estado estacionario como no estacionario. La resolución de este modelo permite obtener la evolución con el tiempo de los perfiles radiales de concentración adimensional de ambos sustratos en la partícula, así como los correspondientes factores de eficacia. El modelo se ha aplicado a una reacción enzimática bisustrato que transcurre según cinéticas del tipo: complejo temario ordenado, temario al azar o «ping-pong», con una expresión matemática general de la velocidad de reacción que engloba a las tres cinéticas.