Engenharia Enzimática
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Conhecimentos de Base Recomendados
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Objetivos
Pretende-se que os estudantes adquiram competências na área da engenharia aplicada a processos biológicos com enzimas. Deste modo, espera-se que no final do semestre, os estudantes consigam escolher e perceber os mecanismos envolvidos na catálise enzimática e proceder a técnicas de mutagénese dirigida e aleatória para a modificação de proteínas. Nesta UC espera-se ainda que as metodologias para produção de enzimas em reatores, conforme a sua natureza, a purificação a jusante e as metodologias de uso de reatores enzimáticos sejam apreendidas pelos estudantes.
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Métodos de Ensino
Esta UC compreende uma componente letiva teórica/prática. Os conteúdos teóricos são lecionados via apresentações em suporte informático PowerPoint, intercalando com uma componente de aplicação prática que inclui a resolução de exercícios. Há ainda uma componente de aulas experimentais para a realização de um pequeno número de atividades para uma melhor consolidação dos conhecimentos.
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Estágio(s)
Não
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Programa
- Aplicações das enzimas: Propriedades gerais; Classificação e nomenclatura; Estrutura e função de enzimas.- Engenharia de proteínas: “protein design”. Mutagénese dirigida e aleatória. Evolução molecular.- Mecanismos envolvidos na catálise enzimática; Cinética das enzimas livres e imobilizadas; Reações com um único substrato ou mais; Inibição da atividade enzimática. Efeitos da imobilização na cinética e propriedades das enzimas; estabilidade e “folding” de proteínas.- Cinética enzimática em sistemas multifásicos. Efeitos conformacionais e estereoquímicos. Efeitos de partição. Efeitos de transferência de massa. Sistemas multifásicos não convencionais.- Produção de enzimas. Estratégia de obtenção e purificação de enzimas intracelulares e extracelulares.- Imobilização de enzimas. Métodos de imobilização.- Reatores enzimáticos monofásicos e multifásicos: tipos e classificação de reatores enzimáticos. Modelação de reatores enzimáticos ideais e não ideiais; desativação enzimática. -
Demonstração de conteúdos
O conteúdo desta UC visa aprofundar alguns dos conceitos fundamentais relacionados com enzimas, nomeadamente as suas propriedades, conceitos sobre cinética enzimática e metodologias de engenharia de proteínas, lecionadas sobretudo nos primeiros capítulos. Os balanços de massa e energia são abordados na modelação e dimensionamento de reatores enzimáticos. Os conteúdos são abordados numa dinâmica baseada na exposição de matéria e na resolução de exercícios com exemplos do laboratório e indústria, de modo a que os objetivos da UC sejam cumpridos.
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Demonstração da metodologia
As metodologias de ensino incluem aulas teóricas que recorrem a uma estratégia de exposição em sala de aula com o objetivo de passar conceitos, definições e mecanismos de interpretação dos problemas. Com as aulas teóricas é pretendido transmitir ao estudante o conhecimento necessário para a persecução dos objetivos da unidade curricular. As metodologias de ensino também incluem aulas práticas que recorrem a uma estratégia de resolução exercícios sob supervisão do docente. Com as aulas práticas é pretendido que o estudante adquira competência para compreender, descrever e relacionar o conhecimento. As aulas laboratoriais permitem aplicar os conhecimentos numa situação real, consolidando os conhecimentos e melhorando a perceção dos conteúdos apresentados. O regime de avaliação por trabalhos e testes foi estabelecido para uma aferição acompanhada ao longo do semestre das competências adquiridas. A avaliação por exame final permite também aferir se as competências de integração de conhecimentos foram alcançadas.
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Docente(s) responsável(eis)
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Métodos de Avaliação
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Bibliografia
Lutz, S., Bornscheuer, U.T.; Protein Engineering Handbook, John Wiley & Sons, 2012. ISBN: 978-3-527-66701-7
Cabral, J.M.S., Gama M., Aires-Barros,\tM.R.M.; Engenharia Enzimática, Lidel,\t, 2003. ISBN: 9789727572724
Teixeira, J.A.,\tFonseca,\tM.M.\t; Reatores\tBiológicos, fundamentos\te aplicações, Lidel, 2006. ISBN: 9789727573660
Buchholz, K., Kasche, V., Bornscheuer,\tU.T.; Biocatalysts and Enzyme Technology, John Wiley & Sons, 2012. ISBN: 978-3-527-32989-2
Samuelson, J.C.; Enzyme Engineering Methods and Protocols Series: Methods on Molecular Biology, Humana\tPress, 2013. ISBN: 978-1-62703-292-6
Detalhes do curso
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Código
MEBQ001
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Modo de Ensino
PRESENCIAL
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ECTS
6.0
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Duração
Semestral
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Horas
22.5h Práticas e Laboratórios
30h Teórico-Práticas