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Luca FORTI

Professore Associato
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex Chimica V.Campi 103

Insegnamento: Biocatalisi e biotrasformazioni industriali

Biotecnologie industriali (Offerta formativa 2023)

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire agli studenti una dettagliata conoscenza delle proprietà degli enzimi, proprietà che li rendono utili catalizzatori in molti processi industriali già operativi.
Si tratta di argomenti pienamente inseriti nei moderni approcci di chimica verde, bioeconomia ed economia circolare.
Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.

Prerequisiti

Adeguate conoscenze di chimica organica e di biochimica acquisite durante la laurea triennale.

Programma del corso

INTRODUZIONE. Definizioni. Classi di enzimi e richiami di cinetica enzimatica. Evoluzione del mezzo di reazione. (0.5 CFU, 4 ore)

IDROLASI. Definizioni. Meccanismi catalitici. Selettività di esterasi e proteasi. Esempi di applicazioni in sintesi.
Catalisi enzimatica in solventi organici: proprietà; vantaggi e svantaggi; esempi di applicazioni in sintesi. (1 CFU, 8 ore)

OSSIDORIDUTTASI. Definizioni. Presentazione di tre gruppi di enzimi redox: deidrogenasi, Baeyer-Villiger monoossigenasi, laccasi. Rigenerazione dei cofattori NAD(P)(H) e FADH. Esempi di applicazioni in sintesi e su scala industriale. (0.75 CFU, 6 ore)

TRASFERASI. Transaminasi. Esempi di sintesi di ammine enantiomericamente arricchite. (0.25 CFU, 2 ore)

LIASI. Aldolasi, nitrile idratasi. Un caso emblematico: la sintesi di atorvastatina (Lipitor) (0.5 CFU, 4 ore)

PROCESSI BIO CATALITICI A CASCATA E MULTISTEP IN CHIMICA ORGANICA. BIOCATALISI RETROSINTETICA. Applicazioni allo sviluppo di processi biocatalitici industriali. (0.5 cfu, 4 ORE)

Identificazione, isolamento e produzione di enzimi e miglioramento delle loro proprietà catalitiche. Immobilizzazione. (0.5 CFU, 4 ore)

Catalisi enzimatica in solventi organici: proprietà; vantaggi e svantaggi; esempi di applicazioni in sintesi. (0.5 CFU, 4 ore)

PROCESSI INDUSTRIALI BIOCATALIZZATI.
Esempi di biotrasformazioni industriali con cellule intere e con enzimi isolati. (0.5 CFU, 4 ore)

Metodi didattici

L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza, che vengono svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point) e/o con scrittura alla lavagna.
L’insegnamento è erogato in lingua italiana.
La frequenza non è obbligatoria

Testi di riferimento

1) “Industrial Biotransformations”, Second edition.
Autori: A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey. Wiley VCH Verlag 2006. ISBN: 3-527-31001-0

2) "Biotransformations in Organic Chemistry", 7th Edition
Autore: K. Faber. Springer-Verlag 2004. ISBN: 978-3-319-61589-9

Verifica dell'apprendimento

L'esame, in forma orale, si svolgerà al termine dell’insegnamento secondo il calendario ufficiale degli appelli d’esame.
La durata sarà di circa 1 ora e al/la candidato/a verranno proposte tendenzialmente tre/quattro domande, relative alle diverse aree del programma del Corso.
Gli indicatori di valutazione della prova sono:
- Capacità di utilizzare le conoscenze
- Capacità di collegare le conoscenze
- Padronanza del linguaggio scientifico
- Capacità di discutere gli argomenti
- Capacità di approfondire gli argomenti
Il voto è espresso in trentesimi ed è necessario ai fini di superamento
dell’esame il raggiungimento della soglia dei 18/30

Risultati attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:
- Descrivere le principali caratteristiche e proprietà delle classi di enzimi presentate
- Descrivere le principali regole di stereochimiche organica
- Descrivere i principali processi di biocatalisi industriale presentati

Conoscenza a e capacità di comprensione applicate:
- Riconoscere le forme enantiomeriche di molecole chirali bioattive
- Ipotizzare e predire l’effetto del mezzo di reazione sulle proprietà degli enzimi
- Scegliere possibili soluzioni di reazioni biocatalizzate per specifiche applicazioni industriali