Tehnologija enzima

ECTS bodovi:
4

Studij:
preddiplomski
diplomski

Šifra predmeta:
39780 (PDBT), 53709 (DBPI)

Opis predmeta

SADRŽAJ PREDMETA

Predavanja: Povijest razvoja tehnologije enzima. Izvori enzima. Odabir enzima za industrijsku primjenu: određivanje kinetičkih parametara i utjecaj pojedinih parametara na brzinu enzimske reakcije (koncentracija supstrata, koncentracija enzima, Km kao mjera afiniteta enzima za supstrat). Utjecaj okoliša na enzimsku aktivnost i stabilnost (pH, temperatura, ionska jakost). Primjenjena kinetika enzimskih reakcija. Inhibitori enzima. Biosinteza enzima s mikroorganizmima: podloga, uvjeti, mikroorganizmi, površinski i submerzni uzgoj, metode površinskog uzgoja. Izolacija enzima: opća shema, filtracija, taloženje, ekstrakcija, koncentriranje i razbijanje stanica, kromatografija, ultrafiltracija i elektroforeza. Imobilizacija i stabilizacija enzima: metode, kinetika i ograničenja. Reaktori i kinetičke usporedbe enzimskih reaktora. Pregled pojedinačnih industrijski važnih enzima: proteolitičkih, amilolitičkih, pektinolitičkih, celulaza, penicilin-amidaza i L-aminoacilaza. Primjena enzima u biotehnologiji, prehrambenoj i drugim industrijama, analitička i znanstvena uporaba, biosenzori. Priređivanje i uporaba genetički modificiranih mikroorganizama za proizvodnju enzima, enzimsko-proteinsko inženjerstvo. Primjena termofilnih enzima i enzima u organskom otapalu. Zakonski propisi o primjeni industrijskih enizma u proizvodnji hrane i dodataka hrani.

Seminari: Biotehnološka proizvodnja slobodnih i imobiliziranih enzima za industrijsku primjenu. Izračun potrebnog slobodnog/imobiliziranog enzima za provedbu biokatalize u industrijskim uvjetima. Primjena enzima za uporabu u biotehnologiji, prehrambenoj i drugim industrijama.

Vježbe: Imobilizacija α-amilaze u agaru. Wohlgemuthova metoda. Imobilizacija alkalne proteaze u Ca-alginatu. Ansonova metoda. Biosinteza a-amilaze pomoću bakterije Bacillus subtilis. Purifikacija enzimski aktivnog filtrata. SDS-PAGE elektroforeza enzimskih uzoraka. 

ISHODI UČENJA:

  • kritički prosuditi prednosti i nedostatke primjene membranskih bioreaktora u tehnologiji enzima
  • kritičkom prosudbom odabrati enzim za određenu industrijsku primjenu na temelju kinetičkih parametara enzimske reakcije
  • kritičkom prosudbom odabrati najpogodnije postupke imobilizacije enzima za konverziju supstrata u biotehnološke proizvode
  • kritičkom prosudbom odabrati najpogodnije postupke izolacije i pročišćavanja ekstracelularno i intracelularno proizvedenih enzima
  • objasniti utjecaj okolišnih čimbenika i difuzijskih ograničenja na kinetiku imobiliziranih enzima
  • objasniti utjecaj okolišnih parametara (pH, temperature i ionske jakosti) i koncentracije supstrata na enzimsku aktivnost i enzimsku stabilnost u uvjetima industrijske primjene enzima
  • procijeniti uspješnost imobilizacijskog postupka usporedbom enzimske aktivnosti proteolitičkih i amilolitičkih enzima prije i nakon imobilizacije
  • provesti biosintezu, izdvajanje i pročišćavanje enzima submerznim uzgojem bakterije Bacillus subtilis
  • shematski prikazati biotehnološki proces proizvodnje enzima submerznim i površinskim uzgojem radnog mikroorganizma
  • usporediti prednosti i nedostatke biotehnološke proizvodnje enzima površinskim uzgojem mikroorganizama na čvrstim supstratima u odnosu na submerznu kultivaciju

PREDUVJETI ZA UPIS (PREDDIPLOMSKI STUDIJ):

  • Biotehnologija 2
  • Biokemija 1
  • Biokemija 2
  • Mikrobiologija
  • Fenomeni prijelaza
  • Jedinične operacije

Nastava

Vrste nastave sati
oznaka naziv
P Predavanja 22
A Auditorne vježbe  
L Laboratorijske vježbe 17
PK Vježbe u praktikumu  
S Seminar 10
T Terenske vježbe  

Obavijesti [0]

Naziv datoteke Veličina Ubačeno/mijenjano  

Nastavni materijali [0]

Naziv datoteke Veličina Ubačeno/mijenjano  

Literatura

Obavezna literatura:

1. J. Šušković, B. Kos: Tehnologija enzima (interna skripta, predavanja)

2. J. Šušković, B. Kos: Tehnologija enzima, Laboratorijske vježbe (interna skripta)

3. M. F. Chaplin, C. Bucke  (ured.) (2017) Enzyme Technology, Cambridgge University Press, Cambridge, New York, Sydney, http://www1.lsbu.ac.uk/water/enztech/

4. M. Kuddus (ured.) (2018) Enzymes in Food Technology, Springer, Singapore (pdf format).

Dopunska literatura:

1. K. Buchholz, V. Kasche, U. T. Bornscheuer (2012) Biocatalysts and Enzyme Technology, 2nd ed., John Wiley & Sons, Weinheim

2. Enzyme Nomenclature. Recommendations on Biochemical & Organic Nomenclature, Symbols & Terminology etc. (http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzymes)

3. A database for 3-D structures of proteins/enzymes and cofactors important for structure and function (http://biocem.ucl.ac.uk/bsm/cath)

4. Recentni pregledni i izvorni znanstveni radovi vezani uz istraživanje antibiotika.