Biochimica Industriale

Scheda ECTS SUA
Descrizone delle singole attività formative (Quadro B1 e sotto quadri)
ECTS
(in Italiano)
Corso di Laurea dell’Insegnamento (triennale, magistrale o a ciclo Unico):
A ciclo Unico Chimica e Tecnologia Farmaceutiche (CTF)
ECTS
(in Inglese)
Degree Course (specify if 1st Cycle, 2nd Cycle, or one-tier, degree ect.):
one-tier Pharmaceutical Chemistry and Technology (CTF)
Classe di Laurea:
L-29
SSD (Settore scientifico disciplinare):
14/S
Dipartimento competente:
Farmacia e Scienza della Nutrizione e della salute
Nome del/dei docente/i:
Anna Rita Cappello
Riferimenti del docente (e-mail, ecc.):
[email protected]
Orario di ricevimento:
mercoledì e giovedì 15.30-17.30
Eventuali altri docenti coinvolti:
Degree Class:
14/S
Scientific disciplinary Sector:
BIO-10
Department:
Pharmacy and nutrition science and health
Name of the Teacher:
Anna Rita Cappello
Contact details on the teacher (e-mail, etc.):
[email protected]
Meeting schedule for students:
Wednesday and Thursday 15.30-17.30
any other teachers involved:
Titolo dell'unità formativa:
Biochimica Industriale
Codice dell'unità formativa:
50906514
Title of the Teaching Unit:
Industrial Biochemistry
Code of the Teaching Unit:
50906514
Tipo di unità formativa (di base o caratterizzante, affine, a scelta, altro):
Caratterizzante B
Type of teaching Unit:
Propedeuticità:
Livello dell'unità formativa (es. I, II, o III ciclo; ove pertinente, livello intermedio) :
Level of the Teaching Unit:
Anno di studio/corso (ove pertinente):
quarto
Anno/Semestre/Trimestre ove l'unità formativa viene erogata:
III trimestre
Year of study:
fourth year
Year, Semester, trimester in which the teaching unit is provided
III quarter
Periodo:
dal 22 Aprile al 28 Giugno
Ore di lezioni frontali:
40
Ore studio individuali:
85
Ore di laboratorio (ove pertinente):
Period:
From April, 22th to June, 28th, 2013
Hours of lectures:
40
Hours of individual study:
85
Laboratory hours (where applicable):
Numero di crediti formativi CFU/ECTS erogati:
5
Lingua di insegnamento:
Italiano
Organizzazione della didattica (lezioni, esercitazioni, laboratorio, ecc.):
Lezioni
Number of Credits CFU/ECTS awarded:
5
Teaching language:
italian
Organization of teaching (lectures, tutorials, laboratory, etc.):
Lectures
Modalità di frequenza (obbligatoria, facoltativa):
Obbligatoria
Frequency mode (compulsory, optional):
Compulsory
Modalità di erogazione (frontale, a distanza, mista):
Frontale
Mode of delivery (front, at a distance, mixed):
Front
Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc):
Orale
Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc):
Oral test
Obiettivi formativi dell’Unità formativa (risultati d'apprendimento previsti e
competenze da acquisire):
Learning outcomes:
Fundamental concepts of industrial biochemistry, in order to provide students
Concetti fondamentali di biochimica industriale, al fine di fornire agli studenti le basi with the biochemical basis of industrial technologies, useful in the production
biochimiche delle tecnologie industriali, utili nella produzione di composti di
of compounds of interest in the chemical and pharmaceutical industries.
interesse nell'industria chimica e farmaceutica.
Prerequisiti e co-requisiti:
Nozioni di base di biochimica e di biologia molecolare.
Unità formative opzionali consigliate:
Prerequisities/Co-requsities:
Basic knowledge of biochemistry and molecular biology.
Other optional Teaching Units:
Contenuti del corso/programma:
Introduzione. Biochimica Industriale e processi biotecnologici. Definizione di
processo biotecnologico: processi a monte, biotrasformazioni, processi a valle.
Sistemi biologici nella Biotecnologia molecolare: cellule procariotiche ed
eucariotiche, organizzazione. Batteri e Lieviti. Principi di crescita microbica.
Fermentazioni. Ottimizzazione dell’efficienza del processo fermentativo.
Colture batch e colture continue. Bioreattori. Materie prime utilizzate nella
fermentazione. Raccolta delle cellule microbiche: centrifugazione e filtrazione.
Lisi delle cellule microbiche: metodi chimici, lisi enzimatica, metodi fisici.
Processi a valle: isolamento delle proteine. Biotecnologie e Industria Chimica.
Sintesi di prodotti chimici di base: etanolo. Sintesi di prodotti della chimica
fine: enzimi industriali, amminoacidi, (acido glutammico, lisina, triptofano).
Sintesi della vitamina C. Sintesi del colorante indaco. Sintesi di materie
grasse, biopolimeri e materie plastiche. La manipolazione dell’espressione
genica nei Procarioti. Espressione dei geni. Vettori di espressione. Promotori
forti e regolabili: sistemi usati su scala industriale. Proteine di fusione e loro
impiego. Miglioramento della stabilità delle proteine. Limitata disponibilità
di ossigeno: impiego di ceppi ospiti deficienti di proteasi, emoglobina
batterica. Integrazione del DNA nel cromosoma della cellula ospite. Aumento
della secrezione di una proteina espressa: batteriocina. Carico metabolico. La
produzione di proteine ricombinanti nelle cellule Eucariotiche. Sistemi di
espressione basati su Saccharomyces cerevisiae. Sistemi di espressione basati
sulle cellule di insetto in coltura. Vettori di espressione per le celluledi
mammifero. Proteine espresse mutate. Addizione di legami disolfuro.
Produzione industriale di subtilisina. Biotecnologie e Industria Farmaceutica.
Sintesi di antibiotici: classificazione, resistenza batterica, determinazione
dell’attività. Produzione industriale di antibiotici: penicilline e cefalosporine.
Manipolazione genetica di Streptomyces, clonaggio di geni della biosintesi
Content of the Program/Course:
Introduction. Industrial Biochemistry and Molecular Biotechnology.
Bioengineered
biotechnology
process:
upstream
processing,
biotransformation, downstream processing. Molecular biotechnology
biological system: prokaryotic and eukaryotic cells. Bacteria and Yeasts.
Principles of microbial growth. Fermentations. Raw materials used in
fermentations. Bioreactors. Maximizing the efficiency of the fermentation
process: high-density cell cultures. Harvesting microbial cells. Collection of
microbial cells: centrifugation and filtration. Disrupting microbial cells:
chemistry, enzymatic and physical methods. Downstream processing: protein
purification and solubilization. Molecular Biotechnology and Chemistry
Industry. Synthesis of ethyl alcohol. Synthesis of industrial enzymes and
amino acids ( glutamic acid, lysine, tryptophan). Synthesis of L-ascorbic acid.
Synthesis of Indigo. Antibiotics synthesis: classification, bacteria resistance,
antibiotic activity determination. Industrial production of antibiotics:
penicillin and cephalosporin. The genetic manipulation of Streptomyces:
cloning antibiotic biosynthesis genes. Synthesis of novel antibiotics.
Engineering polyketide antibiotics. Improving antibiotic production.
Synthesis of plastic and fat materials. Synthesis of biopolymers. Engineering
Xanthomonas campestris for xanthan gum production. Industrial synthesis of
plastein-PM. Manipulation of gene expression in Prokaryotes. Gene
expression. Strong and regulatable promoters: industrial systems. Expression
vectors. Fusion proteins. Uses of protein fusion. Increasing protein stability.
Overcoming oxygen limitation: use of protease-deficient host strains,
bacterial haemoglobin. DNA integration into the host chromosome.
Increasing secretion of recombinant protein: bacteriocin. Metabolic load.
Recombinant protein production in Eukaryotic cells. Saccharomyces
cerevisiae expression systems. Cultured insect cell expression systems.
Mammalian cell expression vectors. PCR-amplified oligonucleotide-directed
mutagenesis. Protein engineering. Adding disulfide bonds. Subtilisin
degli antibiotici, sintesi di nuovi antibiotici, ingegnerizzazione di antibiotici industrial
policheturi, produzione di antibiotici su larga scala. Sintesi di farmaci
antitumorali
(interferone,
interleuchine
e
citochine),
dei
fattori
di
coagulazione del sangue e dell’attivatore tissutale del plasminogeno. Sintesi
dei fattori di crescita (EGF e PDGF) e di ormoni peptidici (insulina, ormone
della crescita ed eritropoietina). Metodi convenzionali per la produzione di
vaccini. Nuovi metodi di produzione di vaccini. I vaccini subunità: virus
dell’herpes simplex, virus dell’afta epizootica, i vaccini peptidici. I vaccini
attenuati: vibrio cholerae, la specie salmonella, la specie leishmania. Vaccinia
production. Molecular Biotechnology and Pharmaceutics
Industry. Antitumoral drugs synthesis (Interlueukines, Cytokines and
Interferons). Industrial production of Tissue plasminogen activator and blood
coagulation factors. Growth Factors (EGF and PDGF) and peptide hormones
(human Insulin, Human Growth Hormone and Erythropoietin) synthesis.
Conventional methods for production of vaccines. New methods for vaccines
production. Subunit vaccines: Herpes simplex virus, foot-and-mouth disease
virus, Mycobacterium tuberculosis, peptide vaccines. Attenuated vaccines:
Vibrio cholerae and Salmonella species. Vaccinia virus.
virus.
Letture consigliate o richieste:
Brown T. A: “Biotecnologie molecolari-principi e tecniche”. I Ed.italiana,
Zanichelli
Suggested texts:
Brown T. A: “Biotecnologie molecolari-principi e tecniche”. I Ed.italiana,
Zanichelli
Glick: “Biotecnologia Molecolare”. Ed. Zanichelli
Glick: “Biotecnologia Molecolare”. Ed. Zanichelli
Watson: “Dna ricombinante”. Ed. Zanichelli
Watson: “Dna ricombinante”. Ed. Zanichelli
Poli: “Biotecnologie” Principi ed Applicazioni dell’Ingegneria Genetica. Ed. Poli: “Biotecnologie” Principi ed Applicazioni dell’Ingegneria Genetica. Ed.
UTET
UTET
Alberghina: “Biotecnologia e Bioindustria”. Ed. UTET.
Alberghina: “Biotecnologia e Bioindustria”. Ed. UTET.
D. L. Nelson, M. M. Cox: “Principi di Biochimica” Lehninger,, Ed.
Zanichelli
D. L. Nelson, M. M. Cox: “Principi di Biochimica” Lehninger,, Ed.
Zanichelli
Rassegne di sintesi o articoli originali sui vari argomenti
Attività di apprendimento previste e metodologie didattiche:
Power point
Reviews and original papers on different topics
Planned learning activities and teaching methods:
Power point
Metodi e criteri di accertamento del profitto:
Quesiti intercorso ed esame finale
Methods and assessment criteria:
Questions inter course and final exam
Tirocini/o:
Internships/placements: