Biocatalyseur

Définition

Un biocatalyseur est une macromolécule naturelle qui accélère une réaction biochimique. Les catalyseurs naturels (biologiques) sont, par exemples, les enzymes de biocatalyse, les ribozymes, les abzymes, les vitamines, les hormones, les oligoéléments...

Obtention de biodiesel à partir de microalgues grâce à un biocatalyseur :

Un biocatalyseur permet d'obtenir du biocarburant (biodiesel) en utilisant des lipides extraits par voie humide à partir de microalgues. Les enzymes utilisées comme catalyseurs pour la résolution de dérivés d'acide carboxylique racémique par hydrolyse sont principalement des estérases et des lipases.

Explications

Les biocatalyseurs effectuent des transformations chimiques sur des composés organiques. Les biocatalyseurs fonctionnent souvent dans l'eau et entre 20 et 40 °C. Ainsi, les enzymes réagissent souvent dans des conditions douces, de sorte qu'un seul groupe fonctionnel réagit dans des conditions de réaction données. Cela signifie également que les produits des procédés biocatalytiques sont souvent plus purs et que la séparation des sous-produits est moins problématique.

Les enzymes consistent entièrement ou principalement en une ou plusieurs protéines et en partie également en un cofacteur. La plupart des réactions biochimiques chez les êtres vivants sont catalysées par des enzymes spécifiques. ✅ L'inverse d'un catalyseur est un inhibiteur (bioinhibiteur).

L'utilisation moderne d'enzymes produites biotechnologiquement (biosynthèse) et éventuellement modifiées pour la synthèse organique est appelée synthèse chimioenzymatique; les réactions effectuées sont des réactions chimioenzymatiques.

Les biocatalyseurs (enzymes ou autres composés biologiques) accélèrent (généralement plus que le catalyseur habituel dans des réactions similaires) le passage à des processus biologiques. Les biocatalyseurs peuvent faire partie d'organismes ou de cultures cellulaires (dépourvus de cellules ou de forme cellulaire) et catalyser des réactions métaboliques chez un organisme vivant ou la transformation de substrats lors de réactions chimiques.

⭐ Les termes bioconversion et biotransformation sont parfois utilisés comme synonymes du terme biocatalyse. Parfois, une distinction est également faite entre la biocatalyse en tant que terme générique pour toutes les réactions biochimiques catalysées par des enzymes, tandis que les deux autres termes sont utilisés pour des réactions catalysées par des enzymes dans des applications techniques (biotechnologie).

✅ Les biocatalyseurs sont actuellement utilisés pour la production de produits dans différents domaines, tels que les produits pharmaceutiques ou les intermédiaires de leur production (par exemple, les antibiotiques, les statines et les blocs de construction énantiomériquement purs), les produits chimiques fins (par exemple, les acides aminés et les vitamines) et les ingrédients alimentaires (par exemple, édulcorants, lipides et nutraceutiques).

Les biocatalyseurs peuvent être réticulés de manière covalente avec des réactifs actifs contenant des aldéhydes ou des amines pour former des structures tridimensionnelles plus grandes. Cependant, ces produits chimiques peuvent également inhiber l'activité catalytique. Par conséquent, cette méthode ne peut être appliquée qu'aux enzymes et aux cellules non viables.

Biocatalyseurs oxydants

Les biocatalyseurs oxydants (oxygénases, peroxydases, oxydases et déshydrogénases) présentent de nombreux avantages par rapport à leurs homologues chimiques. Ceci est dû aux problèmes observés pour les réactions d'oxydation en catalyse chimique conventionnelle. Il existe un certain manque de contrôle et de prévisibilité des structures du produit, ainsi qu'un coût élevé des réactifs oxydants. En revanche, l'activité généralement élevée des enzymes oxydantes confère certains avantages importants dans le développement de biotransformations oxydantes. L'efficacité des agents oxydants biologiques peut être attribuée en partie à leur potentiel redox élevé, qui leur permet de faciliter la réaction avec des composés de départ chimiquement résistants (stables). Les composés hydroxylés et oxo sont essentiels dans la production de produits chimiques fins, de sorte que les oxydations biologiques offrent dans de nombreux cas des choix viables à la synthèse chimique.

Les biocatalyseurs peuvent être obtenus auprès de fournisseurs commerciaux, d'organismes naturels ou d'efforts d'ingénierie enzymatique en biocatalyse. L'utilisation de biocatalyseurs en synthèse organique et, en particulier, dans la préparation de produits chimiques optiquement purs offre des avantages majeurs en termes de sélectivité, d'efficacité, de sécurité et de durabilité. Ainsi, les groupes de recherche s'intéressent de plus en plus à la biocatalyse comme outil de challenge des voies de synthèse.

En rapport avec "biocatalyseur"

• biocatalyse

  

  La biocatalyse est le processus chimique par lequel des enzymes ou d'autres catalyseurs biologiques effectuent des réactions entre des composants organiques.

• catalyse

  

  Une catalyse est un processus chimique qui consiste en l'accélération cinétique d'une réaction chimique grâce à une substance appelée catalyseur, qui ne subit...

• catalyse hétérogène

  

  La catalyse hétérogène est une catalyse dans laquelle le catalyseur et les réactifs d'une réaction chimique sont présents en différentes phases (gazeuse...

• catalyse homogène

  

  La catalyse homogène est utilisée lorsque, au cours d'une réaction chimique, le catalyseur et les réactifs sont dans la même phase.