Disciplina Curricular
Engenharia Enzimática EEnz
Mestrado Integrado em Engenharia Biológica - MEBiol 2006
Contextos
Grupo: MEBiol 2006 > 1º Ciclo > Ciências de Especialidade
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Objectivos
A Engenharia/Tecnologia Enzimática foi a primeira área científica com maior responsabilidade pelo reconhecimento, desde as décadas 60 e 70 do século XX, como uma sub-área da Engenharia Biológica/Biotecnologia, com grande potencial de aplicação a nível industrial. Nesta unidade curricular, os estudantes devem adquirir uma formação integrada na área de Engenharia Enzimática através da aprendizagem dos conceitos fundamentais, em particular, em Enzimologia, Engenharia de Proteinas, Imobilização de enzimas, Design de novos biocatalisadores, Fenómenos de transferência de massa aplicada a sistemas multifásicos com enzimas imobilizados, e Dimensionamento e Operação de reactores enzimáticos. No final os estudantes devem ter competências para escolher a enzima e a sua forma mais adequada para uma aplicação específica e, se for caso disso, escolher o método para a sua imobilização e o dimensionamento do respectivo reactor enzimático para a produção de um dado bioproduto a nível industrial.
Programa
1. Introdução Estrutura de proteinas: Estruturas primária, secundária, terciária e quaternária. 2. Actividade e Estabilização de Enzimas Cinética e Mecanismos Enzimáticos Reacções com um substrato. Cinéticas de Michaelis e de Briggs-Haldane. Inibição enzimática. Reacções reversíveis. Reacções com mais do que um substrato. Mecanismos reaccionais. 3. Produção, Isolamento e Purificação de Enzimas “Protein Design”. Mutagénese dirigida e aleatória. Evolução Molecular. Produção de Enzimas. Estratégia de obtenção e purificação de enzimas intracelulares e extracelulares. 4. Métodos de Estabilização de Enzimas Estabilidade e “Folding” de Proteinas. Mecanismos moleculares de inactivação. Modelos desactivação enzimática, Métodos de Estabilização de Enzimas. Imobilização de Enzimas. Métodos de imobilização. 5. Cinética de Biocatalisadores Imobilizados Cinética de Biocatalisadores Imobilizados. Efeito da imobilização na cinética e propriedades de enzimas: Efeitos conformacionais, estereoquímicos, de partição e difusionais. 6. Reactores Enzimáticos Reactores Enzimáticos. Modelação. Efeito de desactivação enzimática. Estratégia de Operação de Reactores Enzimáticos. Reactores enzimáticos multifásicos. 7. Biocatálise em Solventes Orgânicos Biocatálise em meios não convencionais. Efeito do solvente orgânico na actividade e estabilidade enzimáticas. Vantagens e desvantagens em relação a reacções em meio aquoso. 8. Outras aplicações Biossensores, Miniaturização de microeléctrodos. “Protein arrays”, enzimas terapêuticos, aplicações farmacêuticas, alimentares, racções para animais, ambiental, entre muitas outras.
Metodologia de avaliação
A metodologia de ensino consiste em aulas teóricas (exposição de conceitos teóricos fundamentais) alternadas com aulas de indole mais práticas onde os estudantes têm oportunidade de compreenderem os fundamentos teóricos e executar cálculos para ilustrar aplicação prática de cada um dos tópicos do conteúdo programático. Simultaneamente, a aprendigazem é muito focada na exemplificação quantitativa na forma de cálculo e resolução de problemas simulando casos concretos aplicados aos tópicos em estudo com o objectivo de os estudantes consolidarem os conceitos teóricos e a saber utilizá-los, isto é, com base numa estratégia de ensino “aprender-fazendo”. Com esta metodologia, os estudantes, no final, conseguem escolher a melhor opção de uma enzima para uma dada aplicação específica e justificar, de forma quantitativa, o melhor biocatalisador e reactor em termos de actividade e estabilidade para aplicação a nível industrial. A avaliação de Engenharia Enzimática consiste num exame final.