Engenharia Bioquímica II

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Cristina Dias-Cabral
Código:
15871
Ano:
3
Semestre:
S2
Créditos ECTS:
6
Carga Horária:
PL(15H)/T(30H)/TP(15H)
Área Científica:
Biotecnologia
Objectivos de Aprendizagem:
Nesta Unidade Curricular pretende-se que os estudantes aprendam os fundamentos necessários para implementar e optimizar os processos e as operações unitárias comuns em Engenharia Bioquímica, nomeadamente, na desintegração celular, na recuperação, biosseparação e purificação dos produtos obtidos em biorreactores.
No final da Unidade Curricular o estudante deverá ser capaz de implementar, intervir e analisar estratégias para a rutura celular, recuperação, separação e purificação de produtos biológicos obtidos tanto intracelular como extracelularmente. Para tal deverão ser capazes de descrever e discutir os principais parâmetros que influenciam o desempenho das operações unitárias e métodos analíticos utilizados na separação sólido-líquido (Filtração, Sedimentação, Flotação, Centrifugação e Tecnologias de Membrana) e na separação/purificação de produtos solúveis (Extração Líquido-Líquido, Precipitação, Adsorção, Cromatografia, Eletroforese e Liofilização).
Conteúdos programáticos:
- Contexto e importância das operações unitárias de separação em biotecnologia.
- “Downstream Processing”: Estratégias de implementação, objectivos e exemplos.
- Desintegração celular: Fundamentos dos métodos mecânicos e não mecânicos (vantagens/desvantagens). Exemplos e contextos de aplicação.
- Processos e operações unitárias para separações sólido-líquido: Sedimentação. Flotação. Centrifugação. Filtração convencional. Tecnologias de Membrana.
- Processos Físico-Químicos de separação e purificação: Precipitação. Adsorção de biomoléculas. Cromatografia. Extracção Líquido-Líquido.
- Eletroforese de proteínas. Liofilização.
- Análise de resultados de aplicação sequencial das operações unitárias em recuperação e separação/purificação.
Trabalhos práticos:
* Recuperação e Precipitação da Isoforma Solúvel da Proteína COMT.
* Purificação por Cromatografia da Isoforma Solúvel da Proteína COMT.
* Extração líquido - líquido com sistemas de duas fases aquosas.
* Electroforese SDS-PAGE.
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação:
Para obter as competências e os resultados da aprendizagem pretendidos são lecionadas aulas teóricas, teórico-práticas e laboratoriais. Nas aulas teóricas ocorre a exposição dos temas e a análise e discussão de contextos de aplicação das operações unitárias; nas aulas TP os estudantes resolvem fichas de problemas, que requerem a aplicação dos fundamentos das operações unitárias estudadas, sendo a participação dos alunos solicitada e estimulada. Nos laboratórios são realizadas atividades experimentais em grupo com o objectivo de recuperar e purificar produtos intracelulares, envolvendo a aplicação dos tópicos lecionados. Nestas aulas é fornecido um protocolo e é exigido a elaboração de um relatório (apresentação de resultados, análise, discussão, conclusão). A avaliação da unidade curricular, concretizada através de dois testes, incluiu a vertente teórica e prática. Prática avaliada em grupo e individual, incidindo sobre o desempenho nas aulas e a análise dos relatórios apresentados.
Bibliografia principal:
- Carta, G. and Jungbauer, A. (2020) Protein Chromatography. Process Development and Scale-
Up, 2nd Edition, Wiley-VCH: Weinheim, Germany.
- Ahuja S. (ed.) (2000). Handbook of Bioseparations. Academic Press, San Diego, USA.
- Mulder, M. (1998). Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer Academic Publishers, Nederland.
- H.C. Vogel, H.C. and Todaro, C.L. (1997). Fermentation and Biochemical Engineering Handbok: Principles, Process design and Equipment. Noyes Publications, USA.
- Cooke, M. and Poole, C.F. (1996). Encyclopaedia of Separation Science. Academic Press, USA.- Kennedy, J.F., Cabral, J. M.S. (1993). Recovery processes for biological materials, Wiley.
- Kennedy, J.F., Cabral, J.M.S. (eds.) (1993). Recovery Processes for Biological Materials, John Wiley & Sons, Chichester, UK.
- Bailey, J.E. and Ollis, D.F. (1986). Biochemical Engineering Fundamentals. McGraw-Hill, New York, USA.
Língua:
Português