Guía Docente de --------

Universidad de Murcia Curso Académico: 2010/11 Facultad de Química

Título (276): Máster en Química Fina y Molecular 1-Identificación 1.1. De la asignatura

Nombre de la signatura BIOCATÁLISIS APLICADA Código 5418

Curso 1º Carácter Obligatorio

ECTS 3 Duración cuatrimestral (1º/ 2º)

1.2 Del profesorado:

Nombre y Apellidos

Área/ Departamento

Despacho y Facultad dónde

se ubica.

Teléfono Correo electrónico y página web.

Horario de atención al alumnado

Clases teóricas 1º C 2º C A. Manjón M. Canovas T. de Diego

Bioquímica y Biol. Molec

/Bioquímica y Biol. Molec B e

Inmunol

104-106 de Facultad de

Química 868-887391 868-887393 868-887395

amanjon@um.es mcanovas@um.es

tdp@um.es

Clases prácticas de laboratorio

A. Manjón M. Canovas T. de Diego

Bioquímica y Biol. Molec

/Bioquímica y Biol. Molec B e

Inmunol

104-106 de Facultad de

Química 868-887391 868-887393 868-887395

amanjon@um.es mcanovas@um.es

tdp@um.es

2- Presentación

Esta asignatura tiene por objetivo introducir al estudiante en el conocimiento de los diferentes tipos de biocatalizadores que se emplean en procesos de interés industrial.

Por un lado, se estudian los fundamentos de la cinética enzimática, tipos de enzimas más utilizadas y las técnicas que se emplean para aumentar la estabilidad del catalizador biológico, así como el empleo de reactores enzimáticos; y por otro, los fundamentos del empleo de microorganismos en procesos biotecnológicos de interés industrial, teniendo en cuenta sus modos de crecimiento, estequiometria, metabolismo, etc con el fín de aumentar la producción de un metabolito de interés.

3- Conocimientos previos

No existen incompatibilidades para poder cursar esta asignatura. Sin embargo, es aconsejable que el alumno haya superado, o cursado estudios de materias químicas de carácter general, como la Química General, Química Orgánica, Química Analítica y Química Física, así como de Bioquímica e Ingeniería Química. El conocimiento de las propiedades catalíticas de las enzimas, así como de los fundamentos de la Bioquímica Industrial y de las características esenciales de las moléculas orgánicas y sus grupos funcionales, son un claro aval para una fácil comprensión de las reacciones y procesos catalizados por enzimas de interés industrial. 4- Competencias Con ésta asignatura los estudiantes harán aportaciones a la consecución de las:

Competencias Básicas del Master: Todas

Competencias Generales del Máster: CGM (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 15 y 16), Competencias Específicas del Máster: CEM (6, 7, 8, 9, 10),

Resultados del aprendizaje:

Enumerar las principales características de las enzimas y establecer analogías y diferencias con los catalizadores químicos.

Conocer las etapas biocatalíticas de diversos procesos de interés industrial.

Enumerar algunos factores físicos y químicos responsables de la desactivación enzimática. - Definir y determinar los parámetros kd y t1/2, y razonar sobre el significado de su magnitud.

Enumerar diferentes estrategias empleadas para la estabilización de enzimas.

Explicar el concepto de enzima inmovilizada y enumerar las ventajas de su uso en los procesos industriales frente a las enzimas solubles, así como los métodos de inmovilización de enzimas más usuales.

Establecer un protocolo de inmovilización de una enzima y caracterizar el derivado obtenido

Conocer las diferentes fases de crecimiento de un microorganismo

Conocer las rutas metabólicas, y la regulación de las misma de los organismos implicados en procesos de producción industrial de compuestos de interés

Controlar dichos procesos y cuantificarlos, con vistas a desarrollar el biorreactor más adecuado.

Conocer las bases sobre las que se sustentan algunos de los procesos industriales que emplean organismos biológicos.

5- Contenidos Programa teórico:

1. Biocatálisis Aplicada. Biotransformaciones de interés industrial. Tipos de Biocatalizadores.

2. Enzimas inmovilizadas. Cinética heterogénea. Reactores enzimáticos.

3. Estabilización de enzimas. Análisis cinético y termodinámico de la desactivación.

4. Células en biocatálisis: Células en crecimiento, durmientes, permeabilizadas y dañadas.

5. Crecimiento de células procariotas y eucariotas. Estequiometría de los procesos. Reactores utilizados en bioprocesos con células.

6. Rutas metabólicas de interés industrial.

7. Estabilidad de células enteres como biocatalizadores: Inmovilización de células y modificación biológica y genética.

Programa de clases prácticas:

1. Inmovilización de b-galactosidasa para la degradación de lactosa de la leche. Determinación de parámetros cinéticos.

2. Fermentacion alcoholica con Zymomonas mobilis, calculo de parametros cineticos

6- Metodología docente y Estimación del volumen de trabajo del

estudiante (ECTS)

Presentación en el aula de los conceptos y procedimientos asociados, utilizando el método de la lección magistral (clases teóricas y clases de ejercicios de cuestiones y problemas numéricos

Actividades en el aula relativas al seguimiento individual y grupal de adquisición de las competencias. Incluyen metodología de búsqueda de bibliografía bioquímica y realización de trabajos

Prácticas:

Estimación del volumen de trabajo

NOMBRE DE LA ASIGNATURA: BIOCATÁLISIS APLICADA Nº de alumnos: Todos los matriculados

Nº de grupos de Teoría: --

Créditos: ---- ECTS Nº de grupos de Seminarios: -- Nº de grupos de Tutorias: --

Distribución Horas ECTS Clases teórica 26 2.6 Prácticas de laboratorio 10 1.0 Exámenes 4 0.4 Seminarios y trabajos dirigidos 20 2.0 60 6.0

Volumen de trabajo del alumno Actividad Hora

presencial A

Factor1 B

Trabajo Personal C (A x B)

Volumen de trabajo

D (A +C) CLASES TEÓRICAS Presentación de la asignatura 1 1.0 1 2 Lección magistral 12 1.2 14 26 CLASES PRÁCTICAS Seminarios y problemas 10 2 20 30 Prácticas de Laboratorio 5 2 10 15 TUTORÍAS EVALUACIÓN Preparación de exámenes Realización de evaluaciones 2

Total 75 Relación trabajo/ECTS2 150/6 créditos = 25 h

7- Temporalización Bloque temátic

o

Temas Clases magistrale

s

Seminarios Tutorias Totales

1. Biocatálisis Aplicada. Biotransformaciones de interés industrial. Tipos de Biocatalizadores.

1

2. Enzimas inmovilizadas. Cinética heterogénea. Reactores enzimáticos

2 2

3. Estabilización de enzimas. Análisis cinético y termodinámico de la desactivación

2 2

4. Células en biocatálisis: Células en crecimiento, durmientes, permeabilizadas y dañadas.

2 2

5. Crecimiento de células procariotas y eucariotas. Estequiometría de los procesos. Reactores utilizados en

2 2

1 Horas que el alumno necesita de estudio o preparación por cada una de las actividades propuestas. 2 Horas de trabajo del alumno por crédito ECTS.

bioprocesos con células.

6. Rutas metabólicas de interés industrial 2 2

7. Estabilidad de células enteres como biocatalizadores: Inmovilización de células y modificación biológica y genética.

1

TOTALES Prácticas de laboratorio: --- horas – ---sesiones de ---horas. S1: 1ª semana, S2: 2ª semana, … 8- Evaluación

La evaluación de las competencias se realizará de forma proporcional al tipo de actividades formativas programadas.

Las actividades formativas de presentación de conocimientos y procedimientos y de estudio individual del estudiante serán evaluadas mediante pruebas de preguntas cortas. (60%)

Las actividades formativas en las que los estudiantes realicen un trabajo bibliográfico en grupo o individual serán evaluadas a partir de las competencias establecidas para la materia. (20%)

Las prácticas de laboratorio serán controladas mediante evaluación continua del trabajo realizado en el curso de cada una de las prácticas programadas y la evaluación de los resultados prácticos conseguidos en la ejecución de las mismas. (20%)

Los resultados obtenidos por el estudiante se calificarán, de acuerdo con lo

establecido en el artículo 5 del Real Decreto 1125/2003, con la escala numérica de 0 a 10 (con un decimal cuando proceda) y se le podrá añadir la calificación cualitativa: 0-4,9 = suspenso; 5-6,9 = aprobado; 7-8,9 = notable; 9-10 = sobresaliente. 9- Bibliografía recomendada 1. Principles of Industrial Microbiology. A. Rhodes, D.L. Fletcher, Eds. Pergamon Press.Third

edition 1977. Libro de consulta general.

2. Ethanol production with Zymomonas mobilis . Baratti, J.C. and Bu’Lock, J.D. 1986 Biotech,

Adv., 4, 99-115. Revisión actual sobre la bacteria Zymomonas mobilis.

3. The genus Zymomonas mobilis . Swings, J. and De Ley, J. 1977. Bacteriology Rev., 41, 1-46

Primera revisión sobre la bacteria Zymomonas mobilis.

4. Biochemical Engineering Fundamentals. Bailey, J.E. y Ollis, D.F. 1996.. McGraw-Hill International Editions. ISBN 0-07-0 66601-6. Capitulo 7.