Obiettivi Formativi

Obiettivo del corso è di fornire allo studente la conoscenza delle biotrasformazioni in chimica organica e dell’utilizzo della biocatalisi nei settori applicativi industriali.

Learning Goals

The course aims to provide the fundamentals of biotransformations in organic chemistry and of biocatalysis in industrial applications.

Metodi didattici

Le lezioni si svolgono mediante l’uso del videoproiettore. Gli studenti sono stimolati dal docente ad interloquire, ove possibile, per porre domande e proporre soluzioni personali ai problemi che di volta in volta vengono trattati.

Teaching Methods

Classes are held using video projector. Students are encouraged by the teacher to speak, where possible, to ask questions and propose personal solutions to problems that are treated.

Prerequisiti

Lo studente deve conoscere gli elementi di base della chimica organica e della chimica biologica.

Prerequisites

The student who attends this teaching, already knows the basical concepts of organic and biological chemistry.

Verifiche dell'apprendimento

Orale

Assessment

Oral examination

Programma del Corso

Enzimi: classificazione e nomenclatura – Cenni di cinetica enzimatica Vantaggi e svantaggi della biocatalisi – Enzimi isolati e microrganismi – Aspetti meccanicistici della catalisi enzimatica – Coenzimi – Fonti degli enzimi. Applicazioni biocatalitche – Reazioni di idrolisi: meccanismo e aspetti cinetici – Idrolisi di esteri: esterasi, proteasi, lipasi – Idrolisi di lattoni – Idrolisi e sintesi di fosfati – Idrolisi di epossidi – Idrolisi di nitrili Reazioni di riduzione – riciclo del cofattore – Riduzione di aldeidi e chetoni con enzimi isolati o con microorganismi - Saccharomyces cerevisiae e riduzione asimmetrica di chetoni – Amminazione riduttiva di acidi a-chetocarbossilici- Riduzione di legami C=C – Reazioni di ossidazione – Reazioni di ossigenazione: monoossigenasi, diossigenasi, ossidasi e perossidasi – ossidrilazione di alcani e composti aromatici – epossidazione di alcheni – Reazione di Bayer-Villiger – Formazione di C-C: reazione aldolica – Reazione aciloino e benzoino – Addizioni di Michael – Reazioni di addizione ed eliminazione: Liasi – addizione di acqua – addizione di ammoniaca – Reazioni di trasferimento – glicosil transferasi e glicosidasi – Transaminasi . Tecniche speciali – Enzimi in solventi organici - Medium Engineering – Immobilizzazione – Enzimi artificiali e modificati - Biocatalisi nei settori applicativi industriali.

Course Syllabus

Enzymes: Classification and Nomenclature – Enzyme kinetics Advantages and Disadvantages of Biocatalysts - Isolated Enzymes vs. Whole Cell Systems - Mechanistic Aspects of Enzyme Catalysis – Coenzymes - Enzyme Sources Biocatalytic Applications - Hydrolytic Reactions: Mechanistic and Kinetic Aspects - Ester Hydrolysis: Esterases and Proteases, Lipases - Hydrolysis of Lactones - Hydrolysis and Formation of Phosphate Esters - Hydrolysis of Epoxides - Hydrolysis of Nitriles Reduction Reactions - Recycling of Cofactors - Reduction of Aldehydes and Ketones Using Isolated Enzymes - Reduction of Aldehydes and Ketones Using Whole Cells - Reduction of Aldehydes and Ketones by Baker’s Yeast - Reductive Amination of a-Ketocarboxylic Acids - Reduction of C=C-Bonds - Oxidation Reactions - Oxygenation Reactions: Monooxygenases, Dioxygenases, Oxidases, Peroxidases - Hydroxylation of Alkanes and Aromatic Compounds - Epoxidation of Alkenes - Baeyer-Villiger Reactions - Formation of Carbon–Carbon Bonds - Aldol Reactions - Acyloin and Benzoin Reactions - Michael-Type Additions - Addition and Elimination Reactions: lyase - Addition of Water - Addition of Ammonia - Transfer Reactions - Glycosyl transferases and Glycosidases - Amino Transfer Reactions: Transaminases. Special Techniques - Enzymes in Organic Solvents - Medium Engineering – Immobilization - Artificial and Modified Enzymes - Biocatalysis in industry.