Enzimologia e Processos Metabólicos

Objetivos

Pretende-se que os alunos tomem consciência da unidade molecular da vida e da especificidade de algumas vias metabólicas relacionadas com a Biotecnologia. A aquisição de competências em Enzimologia permitirá a sua aplicação em processos biotecnológicos.

Pretende-se dotar os alunos com a capacidade de:

a) contextualizar a importância dos enzimas em Biotecnologia

b) compreender a lógica do metabolismo, de forma a interpretar/prever as suas modificações em função das características dos próprios sistemas e da variabilidade de fatores externos

c) ter uma visão das vias metabólicas com maior aplicabilidade biotecnológica, nomeadamente as de alguns extremófilos

d) descrever e aplicar metodologias para a produção e isolamento de enzimas

e) utiliza ferramentas matemáticas e informáticas para a caracterização e análise de processos enzimáticos

f) planificar e executar procedimentos experimentais de forma autónoma

g) apresentar e discutir, com espírito crítico, os resultados experimentais.

Programa

1. Ferramentas bioquímicas em Biotecnologia.

2. Enzimas: estrutura e estabilidade; mecanismos de catálise. Fundamentos de cinética enzimática; tipos de inibição e constantes. Regulação. Bioinformática: modelação de interações enzima/ligando. Enzimas em Biotecnologia. Potencial biotecnológico de enzimas de extremófilos. Produção e purificação de enzimas. Engenharia enzimática. Imobilização e biocatálise em meios não-convencionais.

3. Processos metabólicos. Autotrofia e heterotrofia, anaerobiose e aerobiose. Metabolismo de hidratos de carbono: glicólise e fermentação. Ciclo de Krebs e cadeia de transporte de eletrões. Fotossíntese. Metabolismo de lípidos e de compostos azotados. Integração do metabolismo. Importância dos metabolismos "alternativos" em biotecnologia.  Archaea, bactérias e cianobactérias.

4. Laboratório: Quantificação e análise de proteínas e da sua estabilidade operacional. Isolamento e caracterização de um enzima com interesse biotecnológico. Imobilização de um enzima em alginato de  cálcio.

Métodos de Ensino

A unidade curricular será lecionada combinando atividades presenciais, na sala de aula e no laboratório, com atividades assíncronas suportadas pela plataforma Moodle disponível na UAç. A participação dos alunos é encorajada, mediante a aplicação de metodologia PBL (aprendizagem baseada em problemas) e na execução de atividades laboratoriais. A abordagem inicial aos conceitos teóricos será baseada na apresentação de esquemas/imagens (PowerPoint) ilustrativos dos objetos, conceitos e processos. O aprofundar de alguns conceitos, nomeadamente quanto à utilização de ferramentas informáticas, recorrerá à utilização de computadores, podendo os alunos praticar as metodologias e usar programas de simulação de acesso livre. Os trabalhos de laboratório serão realizados após discussão das metodologias experimentais a aplicar.

 

Bibliografia

Cabral, JMS, Aires-Barros, MR, Gama, M (Eds). 2003. Engenharia enzimática. Lidel, Lisboa.

Cornish-Bowden, A. 1995. Fundamentals of Enzyme kinetics. Portland Press, London.

Barreto, M.C., Simões, N. (eds.) 2012. Determination of Biological Activities. A Laboratory Manual. Universidade dos Açores, Ponta Delgada. ISBN 978-972-8612-82-5

Berg, L. , Tymoczco, J.L., Stryer, L. 2002. Biochemistry, 5th edition, W.H. Freeman & Co., New York

Boyer, R.F. 2000. Modern Experimental Biochemistry, 3rd edition, Benjamin/Cummings Publishing Company, Menlo Park

Quintas, A., Freire, A.P., Halpern, M.J. 2008. Bioquímica - Organização Molecular da Vida. Ed. Lidel, Lisboa.

Wilson, K. & Walker, J. 1994. Principles and Techniques of Practical Biochemistry.  Cambridge University Press

Método de Avaliação