Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: BiocatÓlisi i Tecnologia EnzimÓtica

Codi de l'assignatura: 569703

Curs acadŔmic: 2019-2020

Coordinaciˇ: Santiago Imperial Rodenas

Departament: Departament de BioquÝmica i Biomedicina Molecular

crŔdits: 5

Programa ˙nic: S

 

 

Hores estimades de dedicaciˇ

Hores totals 125

 

Activitats presencials i/o no presencials

42

 

-  Teoria

Presencial

 

30

 

-  Tutoritzaciˇ per grups

Presencial

 

3

 

-  Exercicis prÓctics

Presencial

 

1.5

 

-  Seminari

Presencial

 

7.5

Treball tutelat/dirigit

23

Aprenentatge aut˛nom

60

 

 

CompetŔncies que es desenvolupen

 


En acabar el programa s’espera que els alumnes hagin adquirit competències suficients com per ser capaços de dissenyar nous biocatalitzadors, millorar les seves propietats i desenvolupar processos d’utilització d’enzims tant per aplicacions industrials com per a la realització de biotransformacions i l’obtenció de productes bioactius.

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements


Justificació de l’ assignatura
Un ensenyament de postgrau en Biotecnologia ha de proporcionar, a més d’uns coneixements específics en biologia, química i enginyeria de processos, una visió fonamental de la tecnologia enzimàtica i la biocatàlisi aplicada. Donat que la producció biotecnològica de nombrosos materials i productes d’ús quotidià es realitza a través de processos enzimàtics, el programa de l’assignatura es basa tant en el coneixement general dels enzims com a biocatalitzadors (activitat, propietats cinètiques, estabilitat) com en la seva aplicació. En conseqüència, es contempla també l’estudi dels sistemes de producció, millora i immobilització d’enzims i de cèl·lules amb l’objectiu d’incrementar l’eficàcia dels processos de producció en els que s’utilitzen, dels quals se’n donaran nombrosos exemples.

 
L’objectiu de l’assignatura consisteix en proporcionar un coneixement sòlid en aspectes especialitzats de la tecnologia enzimàtica i dels processos de biocatàlisi, que capaciti l’estudiant pel desenvolupament de la seva activitat professional. Per aconseguir-ho es farà especial èmfasi en la integració dels coneixements de les ciències de la vida i els aspectes fisico-químics de la catàlisi, tot emmarcant la tecnologia enzimàtica en els processos de producció biotecnològica.

 

 

 

Blocs temÓtics

 

1. BiocatÓlisi

*  
Tema 1. Concepte de biocatalitzador. Propietats i classificació dels enzims. Principis de la catàlisi.Cinètica enzimàtica. Equació de Michaelis-Menten. Significat dels paràmetres cinètics. Cofactors lnhibició de la catàlisi enzimàtica. Tipus d’ inhibidors.  Efecte del pH, pressió i temperatura sobre la
reacció enzimàtica. Reaccions en condicions extremes. Reaccions en solvents orgànics.

2. Millora d’enzims

*  
Tema 3. Estratègies per a la modificació dels enzims. Mètodes de modificació. Mutagènesi. Evolució dirigida. Selecció del substrat. Redisseny d’enzims dirigit a modificar la termoestabilitat, l’activitat i l’estabilitat. Disseny i síntesi de nous biocatalitzadors.

3. Obtenciˇ, Producciˇ i Purificaciˇ d’enzims

*  
Tema 3. Obtenció i caracterització dels enzims. Fonts d’obtenció. Selecció i "screening" de l’activitat enzimàtica. Processos de producció. Tècniques per a l’extracció i purificació d’enzims. Mètodes de determinació de l’activitat enzimàtica.

4. Immobilitzaciˇ de Biocatalitzadors

*  

Tema 4. Avantatges de la immobilització de biocatalitzadors. Mètodes d’immobilització per unió a suports. Mètodes d’atrapament microencapsulació. Propietats dels biocatalitzadors immobilitzats: especificitat de substrat. Alteració dels paràmetres cinètics: efecte del repartiment i la difusió limitada de substrat. Efecte de la immobilització sobre les cèl·lules. Regeneració de coenzims.

Tema 5. Aplicacions industrials: Introducció. Producció d’aminoàcids. Obtenció d’hidrolitzats de lactosa. Producció d’antibiòtics. Aplicació de la invertasa en la isomerització de la glucosa. Preparació d’acrilamida. Utilització de biocatalitzadors en proves analítiques: biosensors. Reactors de membrana.


 

5. Enzims per a la biocatÓlisi aplicada

*  

Tema 6. Enzims que actuen sobre carbohidrats. Tipus, origen, mecanismes d’acció i aplicacions.

Tema 7. Enzims per a la modificació enzimàtica dels greixos. Tipus, origen, mecanismes d’acció i aplicacions.

Tema 8. Proteases. Tipus, origen, mecanismes d’acció i aplicacions.

Tema 9. Oxidoreductases. Tipus, origen, mecanismes d’acció i aplicacions. Monooxigenasa. Halogenases i dehalogenases.

Tema 10. Ligases. Aldolases. Processos mitjançats per AcetilCoA. Reaccions radicalaries mitjançades per la vitamina B12. Liases.

Tema 11. Biotransformacions. Transformacions enzimàtiques en dissolvents no usuals. Fase sòlida. Medis orgànics. Fluids supercrítics. Especificitat enfront de substrats no naturals. Aplicacions.

Tema 12. Ribozims. Anticossos catalítics. Diseny racional de biocatalitzadors.


 

6. BiocatÓlisi Aplicada

*  

Tema 13. Biocatàlisi aplicada en la indústria.

Tema 14. Biocatàlisi aplicada en alimentació.

Tema 15. Productes bioactius i producció de fàrmacs.


 

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

  Metodologia i activitats formatives

Activitats presencials


  • Classes teòriques (30 h): 20 sessions de classes magistrals de 90 min on s’impartiran els temes detallats en el programa. Els recursos emprats seran els habituals : presentacions en ordinador, vídeos, pissarra etc... El material electrònic utilitzat es diposita al Campus Virtual de l’assignatura perquè el puguin usar els alumnes. El professor dinamitzarà el grup per tal de fomentar la anàlisis crítica i la discussió dels continguts.

  • Assistència a seminaris i  conferències relacionades amb la temàtica (7.5 h)

  • Avaluació presencial (1,5 hores). Temps destinat a la prova de síntesi d’acord amb el procediment d’avaluació establert.

  • Tutories (3 hores): seguiment continuat del grau d’adquisició de competències de l’alumne durant el període lectiu.


Treball no presencial

1-Treball  tutelat  dirigit (23 h):

  •  lectura i comprensió d’articles d’investigació relacionats amb els continguts de l’assignatura. Assistència a seminaris i conferències relacionades amb la temàtica.

  • Preparació i presentació d’un resum dels seminaris impartits per visitants experts


2- Estudi individual (60h): dedicació a l’estudi de l’alumne

 

 

Avaluaciˇ acreditativa dels aprenentatges

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

Criteris d’avaluació

 Avaluació continuada i seguiment de l’alumne a través de tutories. Es valorarà l’assimilació i comprensió dels continguts de l’assignatura així com l’adquisició de criteris relacionats amb els mateixos, la participació en seminaris i en activitats relacionades amb la temàtica de l’assignatura.

En cas que l’alumne sol·liciti una avaluació única en substitució de l’avaluació continuada, ho ha de fer mitjançant un document únic, signat per ell i pel professor. Aquesta sol·licitud es fa durant el període fixat per la Facultat i és definitiva i irreversible. Tot i que l’alumne s’aculli a avaluació única, el professor li pot exigir que faci activitats presencials.

Procediments de l’avaluació

De cara a la qualificació, els professors de l’assignatura tenen en compte:

                ·   Assistència i participació a sessions presencials (20 %)

                ·   Resum dels Seminaris (30%)

                ·   Prova escrita global amb 10 preguntes curtes (50 %).

 

 

Fonts d'informaciˇ bÓsica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Llibre

Atkinson B. Biochemical engineering and biotechnology handbook. 2a ed. Basingstoke: Macmillan ; New York : Stockton Press; 1991.  Enlla├ž

Bordons A. Bioquímica i microbiologia industrials. Tarragona: Universitat Rovira i Virgili. Servei Lingüístic; 2001.  Enlla├ž

Gacesa P, Hubble J. Tecnología de las enzimas. [Zaragoza]: Acribia; 1990.  Enlla├ž

Chaplin MF, Bucke C. Enzyme technology. Cambridge: Cambridge University Press; 1990.  Enlla├ž

Wiseman A, editor. Handbook of enzyme biotechnology. 3a. ed. London ; Madrid [etc.] : Ellis Horwood; 1995.  Enlla├ž

2a ediciˇ, 1987  Enlla├ž

Godfrey T, West S, editors. Industrial enzymology. 2a ed. London : MacMillan Press; 1996.  Enlla├ž

Uhlig H. Industrial enzymes and their applications. New York [etc.] : Wiley; 1998.  Enlla├ž

Faber K. Biotransformations in organic chemistry: a textbook. 6a ed. Berlin : Springer-Verlag; 2011.  Enlla├ž


4a ediciˇ, 2000  Enlla├ž

Glazer AN, Nikaido H. Microbial biotechnology: fundamentals of applied microbiology. 2a ed. New York : W. H. Freeman and Company; 2006.  Enlla├ž


1995  Enlla├ž

Buchlolz K, Kasche V, Bornscheuer UT. Biocatalysts and enzyme technology. 2a ed. Weinheim : Wiley-Blackwell; 2012.  Enlla├ž


2005  Enlla├ž

Polaina J, MacCabe AP, editors. Industrial enzymes: structure, function and applications. Dordrecht: Springer; 2007.  Enlla├ž

Tao JA, Kazlauskas R, editors. Biocatalysis for green chemistry and chemical process development. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons; 2011.  Enlla├ž

Soetaert W, Vandamme EJ, editors. Industrial biotechnology : sustainable growth and economic success. Weinheim : Wiley-VCH; 2010.  Enlla├ž

Hou CT, editor. Handbook of industrial biocatalysis. Boca Raton [Fla.]: Taylor & Francis/CRC; 2005.  Enlla├ž

Liese A, Seelbach K, Wandrey C, editors. Industrial biotransformations. Weinheim : Wiley-VCH; 2006.  Enlla├ž

Doble M, Kruthiventi AK, Gajanan V. Biotransformations and bioprocesses. New York : Marcel Dekker;  2004.  Enlla├ž

Illanes A, editor. Enzyme biocatalysis: principles and applications. Dordrecht: Springer Science; 2008.  Enlla├ž

Text electr˛nic

Matsuda T, editor. Future directions in biocatalysis [recurs electrònic]. Amsterdam; Oxford: Elsevier; 2007.  Enlla├ž

Aehle W, editor. Enzymes in industry [recurs electrònic]: production and application. 3a ed. Weinheim: VCH; 2007.  Enlla├ž


3a ediciˇ, 2007. En paper  Enlla├ž