Scheda ECTS SUA. Descrizone delle singole attività formative (Quadro B1 e sotto quadri)

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1 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) Classe di Laurea: L-29 SSD (Settore scientifico disciplinare): BIO/10 Dipartimento competente: Farmacia e Scienza della Nutrizione e della salute Nome del/dei docente/i: Anna Rita Cappello Riferimenti del docente ( , ecc.): cappello@farmbiol.uniba.it Orario di ricevimento: mercoledì e giovedì Eventuali altri docenti coinvolti: Titolo dell'unità formativa: Biochimica Industriale Codice dell'unità formativa: Tipo di unità formativa (di base o caratterizzante, affine, a scelta, altro): Caratterizzante B Propedeuticità: Livello dell'unità formativa (es. I, II, o III ciclo; ove pertinente, livello intermedio): ECTS (in Inglese) Degree Course (specify if 1st Cycle, 2nd Cycle, or one-tier, degree ect.): One-tier Pharmaceutical Chemistry and Technology (CTF) Degree Class: L-29 Scientific disciplinary Sector: BIO/10 Department: Pharmacy and nutrition science and health Name of the Teacher: Anna Rita Cappello Contact details on the teacher ( , etc.): cappello@farmbiol.uniba.it Meeting schedule for students: Wednesday and Thursday any other teachers involved: Title of the Teaching Unit: Industrial Biochemistry Code of the Teaching Unit: Type of teaching Unit: Level of the Teaching Unit:

2 Anno di studio/corso (ove pertinente): terzo Anno/Semestre/Trimestre ove l'unità formativa viene erogata: II semestre Periodo: dal 3 Marzo al 27 Giugno, 2014 Ore di lezioni frontali: 48 Ore studio individuali: 105 Ore di laboratorio (ove pertinente): Year of study: third year Year, Semester, trimester in which the teaching unit is provided II semester Period: From March, 3 th to June, 27 th, 2014 Hours of lectures: 48 Hours of individual study: 105 Laboratory hours (where applicable): Numero di crediti formativi CFU/ECTS erogati: 6 Lingua di insegnamento: Italiano Organizzazione della didattica (lezioni, esercitazioni, laboratorio, ecc.): Lezioni Modalità di frequenza (obbligatoria, facoltativa): Obbligatoria Modalità di erogazione (frontale, a distanza, mista): Frontale Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc): Orale Obiettivi formativi dell Unità formativa (risultati d'apprendimento previsti e competenze da acquisire): Concetti fondamentali di biochimica industriale, al fine di fornire agli studenti le basi biochimiche delle tecnologie industriali, utili nella produzione di composti di interesse nell'industria chimica e farmaceutica. Prerequisiti e co-requisiti: Nozioni di base di biochimica e di biologia molecolare. Unità formative opzionali consigliate: Number of Credits CFU/ECTS awarded: 6 Teaching language: italian Organization of teaching (lectures, tutorials, laboratory, etc.): Lectures Frequency mode (compulsory, optional): Compulsory Mode of delivery (front, at a distance, mixed): Front Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc): Oral test Learning outcomes: Fundamental concepts of industrial biochemistry, in order to provide students with the biochemical basis of industrial technologies, useful in the production of compounds of interest in the chemical and pharmaceutical industries. Prerequisities/Co-requsities: Basic knowledge of biochemistry and molecular biology. Other optional Teaching Units:

3 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

4 degli antibiotici, sintesi di nuovi antibiotici, ingegnerizzazione di antibiotici 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 virus. Immunochimica: Produzione industriale di CEA-SCAN (Frammento Fab). Anticorpi terapeutici: anticorpi chimerici; anticorpi umanizzati. Preparazione di starter Malolattici industriali: Isolamento di batteri malolattici autoctoni (Oenococcus oeni) da prodotti di vinificazioni sperimentali; Selezione e caratterizzazione biochimico-molecolare dei ceppi di O. oeni autoctoni, aventi peculiari caratteristiche per la (FML); Preparazione e sperimentazione di nuove colture starter. Analisi AFLP. Biochimica degli Xenobiotici: Metabolismo degli xenobiotici; Reazioni ed enzimi della Fase I; Reazioni ed enzimi della Fase II. industrial 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. Immunochemistry: Industrial Production of CEA-SCAN (Fab fragment). Therapeutic antibodies: chimeric antibodies; humanized antibodies. Malolactc industrial equipment starter: Isolation of indigenous malolactic bacteria (Oenococcus oeni) from products of experimental vinification; Selection and characterization of biochemical and molecular strains of O. oeni isolated indigenous, having peculiar characteristics for (MLF); Preparation and testing of new starter cultures. Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP). Biochemistry of Xenobiotics: Xenobiotics metabolism; Reactions and enzymes of phase I; Reactions and enzymes of phase II. Letture consigliate o richieste: Brown T. A: Biotecnologie molecolari-principi e tecniche. I Ed.italiana, Glick: Biotecnologia Molecolare. Ed. Watson: Dna ricombinante. Ed. Poli: Biotecnologie Principi ed Applicazioni dell Ingegneria Genetica. Ed. UTET Alberghina: Biotecnologia e Bioindustria. Ed. UTET. Suggested texts: Brown T. A: Biotecnologie molecolari-principi e tecniche. I Ed.italiana, Glick: Biotecnologia Molecolare. Ed. Watson: Dna ricombinante. Ed. Poli: Biotecnologie Principi ed Applicazioni dell Ingegneria Genetica. Ed. UTET Alberghina: Biotecnologia e Bioindustria. Ed. UTET.

5 D. L. Nelson, M. M. Cox: Principi di Biochimica Lehninger,, Ed. Rassegne di sintesi o articoli originali sui vari argomenti Attività di apprendimento previste e metodologie didattiche: Power point Metodi e criteri di accertamento del profitto: Quesiti intercorso ed esame finale Tirocini/o: D. L. Nelson, M. M. Cox: Principi di Biochimica Lehninger,, Ed. Reviews and original papers on different topics Planned learning activities and teaching methods: Power point Methods and assessment criteria: Questions inter course and final exam Internships/placements: