ENGENHARIA ENZIMÁTICA
Licenciatura em Engenharia Biológica 3º Ano – 2º Semestre Se mestre – 2005/2006 Prof. Joaquim M. Sampaio Cabral Prof. Raquel Aires Barros Centro de Engenharia Biológica e Química, Torre de Química, ext. 3065
1. Introdução (2h) 2. Produção de Enzimas (2h) 2.1 Fontes de enzimas 2.2 Factores que condicionam a produção de enzimas em microrganismos 2.3 Produção de enzimas por fermentação
3. Isolamento e Purificação de Enzimas (1h) 3.1 Estratégia de obtenção de enzimas intracelulares e extracelulares
4. Actividade e Estabilização de Enzimas (4h) 4.1 Variáveis que afectam a actividade e estabilidade de proteínas 4.2 Relações estrutura/função e estrutura/estabilidade de uma proteína 4.3 Métodos para estudar a relação estrutura/estabilidade de enzi mas 4.4 Razões moleculares para a estabilização de proteínas 4.5 Mecanismo molecular de inactivação de enzimas
5. Métodos de Estabilização de Enzimas (6h) 5.1 Modificação Química de Enzimas 5.2 Engenharia de Proteínas 5.3 Imobilização de Enzimas 5.3.1 Classificação de biocatalisadores imobilizados 5.3.2 Suportes para imobilização de biocatalisadores 5.3.3 Métodos de imobilização
6. Cinética de Biocatalisadores Imobilizados (9h) 6.1 Efeito da imobilização na cinética e propriedades de enzimas: Efeitos conformacionais, estereoquímicos, de partição e difusionais. Modificação dos parâmetros cinéticos, km e Vmax. Alteração dos perfis de actividade-pH e actividade-temperatura. Estabilidade ao pH, à temperatura e estabilidade operacional. 6.2 Efeitos de difusão externa: Factor de efectividade externa. Número de Dahmkoler. 6.3 Efeitos de difusão interna: Factor de efectividade interno. Módulo de Thiele.
7. Reactores Enzimáticos (11h) 7.1 Classificação de Reactores Enzimáticos 7.1.1 Reactores para enzimas solúveis. Reactores para enzimas em sistemas multifásicos 7.1.2 Reactor descontínuo. Reactor semi-contínuo. Reactor c ontínuo. 7.2 Modelação de Reactores Enzimáticos 7.2 1 Modelação de reactores enzimáticos ideais i) Reactor descontínuo com agitação ii) Reactores tipo pistão: tubulares e de leito fixo iii) Reactor contínuo com agitação iv) Comparação da eficiência dos reactores enzimáticos 7.2.2 Modelação de reactores enzimáticos reais i) Efeitos difusionais ii) Efeitos de dispersão. Cálculo do número de Peclet. Reactor de leito fluidizado. ii) Efeito da temperatura. Reactor adiabático. iv) Desactivação enzimática. Modelos de desactivação enzimática. 7.3 Estratégia de Operação de Reactores Enzimáticos 7.4 Exemplos
8. Biocatálise em Solventes Orgânicos (4h) 8.1 Vantagens e desvantagens dos solventes orgânicos em biocatálise 8.2 Tipos de sistemas usados para catálise em meio orgânico com diferentes teores de água 8.3 Efeito do solvente orgânico na actividade e est abilidade enzimáticas 8.4 "Design" de proteínas para utilização em s olventes orgânicos 8.5 Aplicações. Exemplos de reacções em meio orgânico.
Sessões teóricas: Fevereiro 21
23
1
1
Março 2 6 2 2
7 3
9 4
10 4
13 4
Abril 6 10 6.2 6.2
11 6.2
20 6.2
24 6.3
27 6.3
Maio 2 4 6.3 7.1
8 7.1
9 7.2
11 7.2
15 7.3
14 4
16 5.1
20 5.2
21 5.3
23 5.3
27 5.3
28 6.1
16 7.3
18 7.3
22 7.3
23 7.3
25 7.4
29 7.4
30 8
30 6.1
31 8 Junho 1 6 8 8
AVALIAÇÃO DE CONHECIMENTOS Nota Final = Nota do exame
BIBLIOGRAFIA J.M.S. Cabral, M.R. Aires-Barros e M.Gama Técnicas, Lda, 2003
“Engenharia Enzimática ” LIDEL-Edições
J.M.S. Cabral, D. Best, L. Boross e J. Tramper, Publishers, Chur, Switzerland, 1994. A.J.J. Straathof e P. Adlercruetz, Chur, Switzerland, 2000.
Applied Biocatalysis, Harwood Academic
Applied Biocatalysis, 2ª edição, Harwood Academic Publishers,
J.M.S. Cabral, M.Mota e J. Tramper, Books, London, 2001.
“Multiphase Bioreactor Design ”, Taylor and Francis
P. Fernandes, M.R. Aires-Barros e J.M.S. Cabral “Biocatálise Aplicada” em “Biotecnologia: Fundamentos e Aplicações” (N.Lima e M.Mota, eds.), LIDEL-Edições Técnicas, Lda., cap. 10, 2001.
