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Mécanismes de réaction en biocatalyse


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Table des matières

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Champignons comme & # 8222 usines & # 8220 en synthèse.

Quiconque a déjà fait cuire une pâte à pizza a déjà eu recours au complexe & # 8222Chemie-Fabrik & # 8220 Pilz. La levure de boulanger Saccharomyces cerevisiaegénère les produits finaux métaboliques dioxyde de carbone et éthanol à partir des glucides présents dans la pâte à pizza via la voie métabolique anaérobie. En conséquence, le gaz généré fait lever la pâte. Si vous essayiez d'y parvenir de manière non catalysée, cela équivaudrait à brûler partiellement la pâte avec de l'oxygène. Pour cela, la farine sèche à elle seule aurait besoin d'une température d'inflammation de plus de 340°C en surface.

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Les champignons peuvent parfois prendre des formes et des couleurs étranges. (Photo Stefan Dörsam et Jana Fesseler)

En plus de la levure, il existe un nombre énorme de champignons différents qui sont importants pour la synthèse et la catalyse. Les lipases en particulier proviennent souvent de champignons. L'une des lipases les plus connues (Candida rugosa Lipase) vient du genre Candidose (Cendres) et est souvent utilisé en synthèse pour scinder ou estérifier des principes actifs. Les champignons développent leurs avantages en tant que catalyseurs de cellules entières dans la conversion des glucides complexes en d'autres substances précieuses. Un exemple le plus connu est la production d'acide citrique. En général, les champignons peuvent également être utilisés comme biocatalyseurs stéréosélectifs, ce qui peut être un énorme avantage par rapport à de nombreux catalyseurs chimiques. Un autre exemple de l'importance des champignons dans la biocatalyse est la conversion du glucose en acide malique par fermentation avec Aspergillus oryzae. Dans un environnement clandestin, ce champignon convertit le glucose en acide malique (anion malate) dans un grand nombre de réactions enzymatiques disposées séquentiellement sous un manque d'azote. Si l'on voulait obtenir du malate à partir du glucose de manière purement enzymatique ou chimique, cela demanderait beaucoup d'efforts, car de nombreux catalyseurs/enzymes seraient nécessaires pour finalement produire du malate. La production de malate et d'autres acides organiques fait également l'objet de recherches du Dr. Ing-Ochsenreither et al. en Biologie Technique (TeBi) au KIT. En plus d'évaluer les possibilités de la production d'acides organiques catalysée par des champignons, la durabilité est une priorité. En plus du glucose, d'autres sources de carbone durables sont intéressantes pour la production, par exemple obtenues à partir de digestions à base de bois ou de paille.

Les biotransformations de cellules entières de champignons ou d'autres micro-organismes ont généralement lieu dans ce que l'on appelle des bioréacteurs en milieu. Ces réacteurs diffèrent des réservoirs agités chimiques principalement par leurs capteurs et la structure de l'agitateur. Dans les fermentations, il est généralement nécessaire d'ajouter de l'oxygène au milieu, car on utilise des cellules vivantes qui consomment de l'oxygène (aérobie).

Fermentation des champignons. Quel animal peut être vu ici (purement symbolique) ? Vidéo Stefan Dörsam

En plus de l'apport de gaz, il existe souvent également des différences dans la plage de température visée pour la fermentation. Parfois il est même intéressant de dissiper la chaleur dans le cas de fermentations de gros volumes, ce qui peut être avantageux pour le bilan énergétique. Des enzymes ou des extraits enzymatiques, d'autre part, peuvent être ajoutés aux réacteurs à cuve agitée conventionnels, mais il est souvent nécessaire pour l'efficacité économique du procédé d'immobiliser ou de récupérer l'enzyme. Une solution à ce problème est, par exemple, les réacteurs à membrane enzymatique.

Dans la biosynthèse, il est généralement important de considérer quand il est judicieux d'utiliser des cellules vivantes entières, des extraits cellulaires ou des enzymes purifiées. Les micro-organismes présentent l'inconvénient de pouvoir effectuer un grand nombre de réactions secondaires. De plus, dans la plupart des cas, ils ne peuvent pas être utilisés comme catalyseurs vivants dans les solvants organiques, ce qui est un inconvénient pour de nombreuses substances qui ne sont solubles que dans les solvants organiques. Dans le cas des deux acides organiques malate et acide citrique (d'après les exemples mentionnés), cependant, la solubilité ne joue pas de rôle, car ces deux substances sont extrêmement solubles dans l'eau. Le travail à partir de lots de fermentation aqueux est également beaucoup plus énergivore qu'à partir de solvants organiques facilement évaporables. D'autre part, les enzymes peuvent conserver leur activité dans les solvants organiques et compléter l'option de biocatalyse en cellule entière. Les catalyseurs chimiques classiques, métalliques, sont souvent actifs dans de nombreux solvants. Contrairement à un biocatalyseur, la température peut généralement être beaucoup augmentée, ce qui peut être un avantage dans de nombreuses réactions en raison de la règle RGT.

En résumé, on peut dire que les champignons en particulier et les micro-organismes entiers en général peuvent catalyser des réactions chimiques complexes et permettre la synthèse dans des systèmes principalement aqueux. Les champignons sont particulièrement intéressants car ce sont des coffres au trésor d'enzymes vivants, dont certains libèrent même les précieux biocatalyseurs dans leur environnement. Ils ouvrent des sources de carbone qui peuvent représenter une alternative à la chimie pétrolière traditionnelle. Les biotransformations peuvent également aider à minimiser les déchets toxiques, à économiser de l'énergie et à fermer les cycles des matériaux. Ainsi, les micro-organismes et les enzymes peuvent contribuer à répondre aux critères essentiels d'une chimie considérée & #8222 verte & #8220 (respectueuse de l'environnement). Si vous n'avez pas assez lu sur les champignons en biotechnologie, vous devriez jeter un œil à la documentation sur 3Sat.

Si vous n'avez toujours pas eu assez de champignons après ce rapport, un costume avec des spores de champignons pourrait être quelque chose pour vos funérailles. Il promet de réintroduire le corps dans le cycle de la matière et même d'absorber les toxines du corps. Il n'y a probablement pas de sortie plus durable de ce monde ?


Mécanismes de réaction en biocatalyse - Chimie et physique

Ce poste est pour le Heures d'initiation aux alcools dans le domaine de la chimie organique pensée.

L'éthanol est généralement connu des chercheurs sous le nom d'alcool potable, tandis que le méthanol est connu pour certains sous le nom d'"alcool toxique". les d'autres alcanols de cette série homologue devraient être nommés dans cet article, à la fois sous la forme de feuilles de travail ou indépendamment en tant qu'applications d'apprentissage numérique.

De plus, le Termes alcool primaire, secondaire et tertiaire basé des molécules isomères du pentanol introduit.

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