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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Instituto de Química de São Carlos
 
Disciplinas Interdepartamentais do IQSC
 
Disciplina: 7500091 - Biotecnologia Enzimática e Biotransformações Químicas
Enzyme Biotechnology and bio chemical transformations

Créditos Aula: 2
Créditos Trabalho: 1
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2021 Desativação:

Objetivos
O objetivo da disciplina é que os alunos aprendam os conceitos e fundamentos da produção e utilização de enzimas (biocatalisadores) em processos industriais e em reações de biotransformações e de biocatálise com base nos conteúdos fundamentais de bioquímica e de química orgânica.
 
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
72338 - Sergio Akinobu Yoshioka
 
Programa Resumido
O programa cobre aspectos de produção e aplicação de enzimas industrialmente importantes sejam de origem vegetal, animal, microbiana ou recombinante. Também abrange a utilização de enzimas em bateladas ou imobilizadas nos vários processos industriais que as empregam, tais como, biodiesel e outros produtos químicos. Também serão apresentados exemplos de engenharia de proteínas para a modificação de especificidade, estabilidade e rendimento. Será abordada uma introdução à biotransformação e biocatálise. Definição de biotecnologia. Fundamentos e aplicações das biotransformações. Uso de enzimas como catalisadores em química orgânica. Vantagens e desvantagens das reações enzimáticas. Uso de enzimas e microrganismos como reagentes biocatalíticos em transformações orgânicas. Aplicações em reações catalisadas por enzimas diversas como resolução cinética, redução, oxidação em escala industrial.
Programa:
 
 
 
Programa
1. História da tecnologia de enzimas. Produção e extração de enzimas de origem vegetal (malte-amilase, papaína, bromelina e ficina), de origem animal (pepsina, tripsina, quimotripsina, renina ou quimosina e catalase) e de origem microbiana. 2. Seleção de microrganismo produtor de enzimas, produção de enzimas por fermentação submersa e por fermentação em estado sólido. Produção de enzimas de interesse industrial por expressão recombinante. Recuperação, isolamento e purificação de enzimas para uso industrial. Características das enzimas de interesse comercial. 3. Imobilização de enzimas e células. Métodos de inclusão (em gel e microencapsulação), ligação (a suporte e reticulação). Vantagens e desvantagens de cada método. Propriedades e aplicações das enzimas e células imobilizadas. Engenharia de proteínas aplicada ao melhoramento de enzimas de aplicação industrial: Especificidade e termoestabilidade. 4. Utilização de enzimas em processos industriais na Química Verde e Fina: Considerações para escolha de uma enzima. Aplicação das aminas, glicose isomerase e invertase: Indústria do amido, xarope com alto teor de frutose. Aplicação de pectinases: Indústria de sucos e têxtil. Aplicação de celulases: reaproveitamento de resíduos celulósicos, detergentes e indústria têxtil. Aplicação da ß-galactosidase e catalase: Laticínios e produtos do leite. Aplicação das proteases: Detergentes, indústria do couro (purga, remolho e depilação), panificação, rações animais e medicamentos. Aplicação da aminoacilase: Produção de aminoácidos. Aplicação de penicilina amidase: Antibióticos semissintéticos. Aplicação de enzimas em medicamentos e em diagnósticos clínicos e biossensores. 5. Uso de enzimas como catalisadores na síntese orgânica: Aspectos gerais e introdutórios. Enzimas, classes de enzimas, coenzimas e cofatores. Fatores que afetam as reações enzimáticas. Vantagens e desvantagens das reações enzimáticas. 6. Uso de microrganismos selvagens em reações biocatalíticas com células livres e imobilizadas. Tipos de processos biocatalíticos: Resolução cinética e resolução cinética dinâmica com enzimas comerciais. Processos enantio-convergentes. Compostos proquirais ou meso. Aplicações: Redução de cetonas, oxidação de produtos naturais, síntese de biodiesel, reações aldólicas por métodos enzimáticos em escala industrial.
 
 
 
Avaliação
     
Método
A disciplina será ministrada através de aulas teóricas, seminários ou estudos dirigidos e quando possíveis visitas às indústrias de interesse da disciplina.
Critério
A avaliação será feita por provas escritas e/ou participação em seminários ou estudos dirigidos.
Norma de Recuperação
70% de presença e média menor do que 5,0 e maior ou igual a 3,0.
 
Bibliografia
     
Enzyme Catalysis in Organic Synthesis. Edited by Karlheinz Drauz, Harald Groger, and Oliver May. Vol. 1, 2012 Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany.
Biotransformations in Organic Chemistry A Textbook. Edited by Faber, Kurt. Springer, 2011.
Biocatálise e biotransformação: Fundamentos e Aplicações. Biocatálise na redução assimétrica de grupos carbonílicos: aspectos gerais e aplicação industrial. In: Marsaioli, A. J.; Porto, A. L. P.. (Org.). 1aed.Salto - SP: Editora Schoba, 2010, v. 1, p. 250-274.
Biocatálise e Biotransformação: Fundamentos e Aplicações. In: Gonçalves, R. A.C.; Oliveira, A. J. B.; Gonçalves, J. E.. (Org.). 1ed.Salto - SP: Schba, 2012, v. 2, p. 149-214.
Biocatálise e Biotransformação: Fundamentos e aplicações. In: Marcos Carlos de Mattos; Angélica Maria Lucchese; Thiago de Sousa Fonseca; Telma Leda Gomes de Lemos; Ana Caroline Lustosa de Melo Carvalho; Maria da Conceição Ferreira de Oliveira. (Org.). 1ªed.Salto, SP: Schoba, 2014, v. 3, p. 161-210.
Biocatálise e Biotransformação. In: Arlene G. Corrêa e Vânia G. Zuín. (Org.). Química Verde: Fundamentos e Aplicações. 1ed.São Carlos - SP: EDUFSCAR, 2009, v. V, p. 107-133.
ALAN WISEMAN (1986) - Handbook of Enzyme and Biotechnology. Editora Ellis Horwood Limited, Ed. John Wiley & Sons.- G. M. FROST and D. A. MOSS (1987) - Production of Enzymes by Fermentation, chapter 3, pp. 654, in Biotechnology, vol. 7A, Editora H. J. Rehm & G. Reed VCH, Ed. John F. Kennedy.
URGEL DE ALMEIDA LIMA, WALTER BORZANI e EUGENIO AQUARONE - 1975 Tecnologia das Fermentações, vol. 1, Editora Edgard Bhucher Ltda e Editora da Universidade de São Paulo.
HERBERT RICHARD, 1985 - Enzimologia e Biocatálise, Parte III, Cap. 1, pp. 179 em Biotecnologia, Editora Manole Ltda, Ed. René Scriban.
YUSUF CHISTI, (1993) - Production of Enzymes, Section A Biotechnology Advances, vol. 11, n 3, pp. 385-465.
 

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