Las enzimas y el compost

Muchos nutrientes esenciales (como el carbono orgánico, el nitrógeno o el fósforo) presentes en la naturaleza sufren transformaciones que mejoran su disponibilidad para los seres vivos. Un ejemplo es la mineralización de la celulosa en glucosa, una molécula orgánica fácil de asimilar por plantas, insectos, microorganismos, etc. Estas transformaciones químicas suelen catalizarse, es decir, que se realizan con menos coste energético y más rápidamente, por medio de enzimas que provienen tanto de los microorganismos, animales o del sistema radicular de plantas que pueden estar presentes en el medio natural.

Glucosidasa
Beta-glucosidasa, una enzima fundamental en el ciclo del carbono

Existen muchos tipos de enzimas, casi tantos como reacciones químicas se producen en los ciclos bioquímicos fundamentales. Así, el análisis de la actividad de dichas enzimas nos da información sobre la actividad enzimática de un sistema biológico o de su actividad metabólica asumiendo que cuanto mayor sean, mayor será su actividad bioquímica. Si bien, estas medidas no son del todo reales ya que cuando medimos las actividades enzimáticas de un proceso (como la asimilación de nitrógeno o la mineralización de la materia orgánica) lo hacemos en condiciones optimizadas en el laboratorio. Por este motivo, se suelen conocer también como actividades enzimáticas potenciales.

¿Qué es una enzima y cómo se mide su actividad?

Es una molécula orgánica de naturaleza proteica que se caracteriza por tener un centro activo (normalmente suele haber un metal pesado dentro) donde se lleva a cabo una reacción química muy específica. Son moléculas grandes y químicamente muy complejas. Estas moléculas son muy sensibles a factores ambientales como la temperatura o el contenido en sales que inhiben su actividad o simplemente la desnaturalizan (deja de ser operativa). Para tener una visión mucho más amplia, os recomiendo visitar el Protein Data Bank, un proyecto científico que engloba todo el conocimiento tanto estructural como funcional de este tipo de moléculas.

Como ya hemos comentado, las proteínas suelen ser muy específicas (solo sirven para catalizar una reacción química concreta aunque hay algunas excepciones como la nitrogenasa que tiene la capacidad de romper cualquier enlace químico triple como el que hay en el N2 u otras moléculas como el acetileno). De forma muy esquemática, tenemos tres factores esenciales que son muy importantes si queremos saber la actividad potencial de una enzima: la cantidad de sustrato inicial (S), las condiciones en las que trabaja la enzima y el producto final obtenido (P).

Enzimas

La forma de medir la actividad de una enzima es o bien cuantificando cuanto sustrato inicial se transforma en el producto final o cuanto de este se forma. En cuanto a la enzima, hay que conocer algunos parámetros que afectan a su actividad para obtener las mejores condiciones de reacción (pH, temperatura, etc.). La cinética de reacción de una enzima se puede describir en muchos casos siguiendo las leyes de Michalelis-Menten y así podemos calcular algunos parámetros como la velocidad máxima (Vmax.) de la reacción química catalizada o la constante Km que es específica para cada reacción y condiciones experimentales ensayadas.

Cinética de Michaelis-Menten

¿Para qué sirve medir las actividades enzimáticas?

Como ya se ha comentado antes, estos análisis se han usado ampliamente en suelos. Son medidas potenciales, es decir, las condiciones de medida no son exactamente como están en la realidad. Esto es así ya que analíticamente se suele extraer la enzima del suelo o del material orgánico de estudio y añadirle el sustrato inicial en un tubo de ensayo en condiciones controladas de pH o de temperatura y una vez terminada la reacción, cuantificar el producto formado. Aún así, este tipo de análisis es muy importante al dar mucha información del proceso, sobre todo en en estudios comparativos. Como ejemplo, podemos estudiar si la dosis de compost aplicado puede afectar al ciclo del carbono o no en comparación con un suelo que no tiene compost.

En las siguientes entradas iremos descubriendo algunos conceptos que nos permitirán saber más sobre estas herramientas, así como algunos ejemplos de su uso durante el compostaje y/o en la aplicación del compost y su influencia en un suelo agrícola.

Para profundizar sobre las enzimas en los suelos, os recomiendo la lectura de estos enlaces:

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6 Comentarios

  1. Dr Adrian tenga un exelente dia, soy ingeniero en sistemas pecuarios y trabajo en un protocolo de tesis con enzimas en estiércol bovino leche, con el fin de creas compost más rápido y más eficiente, para restauración de suelo mas fértiles y potenciales para el campo, mI pregunta aquí es si no maneja algunas guías de como emplear alguna metodología para este tipo de investigación, gracias

    1. Estimado Adrián.
      Esto lo he escrito yo de mi puño y letra. Pertenece a una serie de entradas relacionadas entre así sobre las actividades enzimáticas en el compost:
      http://www.compostandociencia.com/2014/09/las-enzimas-y-el-compost/
      http://www.compostandociencia.com/2014/09/actividades-enzimaticas-en-un-compost/
      http://www.compostandociencia.com/2014/09/evolucion-de-las-actividades-enzimaticas-durante-el-compostaje/

      Usa lo que quieras y si tienes que citar algo, usa la entrada del blog.
      Un saludo

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