Enzymology (2005/2006)

Learning outcomes

Vengono forniti gli strumenti di base per la comprensione della catalisi enzimatica (equazioni cinetiche, meccanismi di catalisi e di inibizione, fattori che influenzano stabilita’ e attivita’ dei biocatalizzatori). Si considerano i possibili metodi di ingegnerarizzazione della catalisi (disegno razionale, modificazione della selettivita’, ottimizzazione della stabilita’ e introduzione di elementi regolatori dell’attivita’ catalitica).
Si mettono in relazione i biocatalizzatori con le possibili applicazioni industriali, nonchè i biocatalizzatori e applicazioni analitiche quali biosensori e microreattori.

Introduzione alla biocatalisi. Classificazione degli enzimi Architettura proteica.
Cinetica enzimatica: Stato prestazionario e stato stazionario; Equazioni cinetiche, significato dei parametri cinetici, linearizzazioni; Equazioni cinetiche per trasformazioni a piu’ substrati e piu’ prodotti; Modelli di inibizione enzimatica, equazioni cinetiche
Meccanismi di catalisi. Teoria dello stato di transizione; Catalisi acido/base, catalisi nucleofila, catalisi elettrofila; Catalisi covalente.
Attivita’ e stabilita’ degli enzimi. Ottimizzazione della stabilita’ enzimatica: Selezione di estremofili; Approcci di mutagenesi; Strategie di immobilizzazione
Ingnegnerizzazione della selettivita’ degli enzimi: Ingegneria proteica, mutagenesi sito specifica, desing di biocatalizzatori; Impiego di enzimi in solventi organico; Biocatalizzatori sintetici;
Regolazione dell’attivita’ catalitica: Siti allosterici; Inserimento di siti allosterici quali switch molecolari; Biologia combinatoriale; Catalisi di ribozimi e deossiribozimi
Biocatalisi ed enzimologia industriale. Stato attuale dell’enzimologia industriale; Il mercato e le previsioni di crescita; Reazioni in ambiente non acquoso; Tecniche di immobilizzazione e di stabilizzazione. Rigenerazione di cofattori. Applicazioni: Produzione di sciroppi glucosio/fruttosio, Produzione di aspartame, Produzione di acrylamide, Produzione di aminoacidi, Sintesi di farmaci enatiomericamente puri, Sintesi di antibiotici semisintetici, Produzione di polimeri, Reazioni di bioalogenazione, Proteasi e detergenti
Applicazioni analitiche di biocatalizzatori. Biosensori. Sistemi analitici miniaturizzati, lab on a chip.

orale