Βιοχημική Μηχανική

ΚΩΔΙΚΟΣ: BEY603

  • Διδάσκοντες
Σταμάτης Χαράλαμπος
(Καθηγητής)
Καταπόδης Πέτρος
(Αναπληρωτής Καθηγητής)
Πολύδερα Αγγελική
(Ε.ΔΙ.Π.)
  • Θεωρία: 3 ώρες/εβδομάδα
  • Εργαστήριο: 3 ώρες/εβδομάδα
  • Πιστωτικές μονάδες (ECTS): 6
  • Διδακτικές μονάδες: 6
  • Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 6
Γλώσσα/ες διδασκαλίας:
Ελληνικά
ERASMUS: Προσφέρεται για ERASMUS
Τρόπος παράδοσης: Πρόσωπο με πρόσωπο
Χρήση Τ.Π.Ε.:
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στη διδασκαλία
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στη δημόσια παρουσίαση
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στην επικοινωνία με τους φοιτητές
Δείτε το στο ecourse

Περιεχόμενα μαθήματος

  • Θεωρία μαθήματος
  • Εισαγωγή στη Βιοχημική/Μεταβολική Μηχανική
  • Βασική θεώρηση του μεταβολισμού
  • Ο έλεγχος των μεταβολικών οδών
  • Σύνοψη της ενζυμικής κινητικής -Ενζυμική αναστολή
  • Ρύθμιση της ενζυμικής δραστικότητας
  • Αλλοστερικά ένζυμα -Συνεργειακή δέσμευση
  • Πειραματικές μέθοδοι για τη μελέτη και τον έλεγχο του μεταβολισμού
  • Ζυμωτικά μεταβολικά μονοπάτια και μεταβολικά προϊόντα
  • Κινητικά μοντέλα παραγωγής μεταβολικών προϊόντων
  • Η ανάλυση της μεταβολικής ροής
  • Η ανάλυση του μεταβολικού ελέγχου
  • Φαινόμενα μεταφοράς μάζας σε βιοδιεργασίες
  • Μεταφορά Ο2 σε καλλιέργειες κυττάρων
  • Παράγοντες που επιδρούν στην κινητική ανάπτυξης των κυττάρων
  • Ανάπτυξη που περιορίζεται από το υπόστρωμα
  • Ισοζύγια μάζας κατά τη διάρκεια κυτταρικής ανάπτυξης σε κλειστά και σε ανοικτά συστήματα Ανάπτυξη κυττάρων σε κλειστά και ανοικτά συστήματα
  • Εφαρμογές της Βιοχημικής/Μεταβολικής Μηχανικής
  • Εργαστηριακές ασκήσεις
  • Πειραματικός προσδιορισμός των κινητικών σταθερών της δράσης μεταβολικών ενζύμων- Ανάλυση δεδομένων με εφαρμογή εναλλακτικών υπολογιστικών και γραφικών μεθόδων για τον προσδιορισμό των κινητικών σταθερών της δράσης ενζύμων
  • Ρύθμιση της ενεργότητας ενζύμων από παρεμποδιστές – Αναγνώριση και προσδιορισμός των κινητικών σταθερών που περιγράφουν την ανασταλτική δράση παρεμποδιστών
  • Μεταβολική ρύθμιση της παραγωγής ενζύμων κατά την ανάπτυξη κυττάρων ζύμης – Επαγωγή και καταστολή της α-γαλακτοσιδάσης του μύκητα Saccharomyces cerevisiae
  • Προσομοίωση και έλεγχος των μεταβολικών οδών -Εφαρμογή του προγράμματος Gepasi
  • Εφαρμογή του υπολογιστικού προγράμματος Gepasi στη συντονισμένη ρύθμιση μεταβολικών μονοπατιών
  • Ρύθμιση του μεταβολισμού βακτηρίων με στόχο την υπερπαραγωγή αμινοξέων – Επαγωγή και καταστολή της λυσίνης που παράγεται από το Corynebacterium glutamicum
  • Προσομοίωση βιοδιεργασιών διαλείποντος και συνεχούς έργου

Μαθησιακά αποτελέσματα

Το μάθημα αποτελεί το βασικό εισαγωγικό μάθημα στις έννοιες της Βιοχημικής Μηχανικής. Στόχος του μαθήματος είναι η κατανόηση από τους φοιτητές των βασικών αρχών που διέπουν την Βιοχημική Μηχανική και ιδιαίτερα των πεδίων που αφορούν στις εφαρμογές των ενζύμων και των μικροοργανισμών, στις διαδικασίες παραγωγής βιοτεχνολογικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας (φάρμακα, διατροφικά πρόσθετα, εξειδικευμένα χημικά, βιοκαύσιμα κ.ά), καθώς και στην ανάπτυξη βελτιωμένων υπηρεσιών σε θέματα υγείας, παραγωγής τροφίμων, προστασίας περιβάλλοντος και γεωργίας.
Στα πλαίσια του μαθήματος παρουσιάζονται οι βασικές τεχνικές και μεθοδολογίες που χρησιμοποιεί η Βιοχημική Μηχανική, όπως οι τεχνικές καλλιέργειας μικροβιακών, ζωικών και φυτικών κυττάρων για την παραγωγή βιοτεχνολογικών προϊόντων, οι τεχνικές της μηχανικής του DNA, οι μέθοδοι ακινητοποίησης ενζύμων και γενικότερα πρωτεϊνών, καθώς και κυττάρων, οι τεχνικές της πρωτεϊνικής (ενζυμικής) μηχανικής, οι βιομετατροπές και οι βιοδιαχωρισμοί. Έμφαση δίνεται στην εκπαίδευση των φοιτητών σε μεθόδους βελτίωσης των ιδιοτήτων των ενζύμων και της λειτουργίας των κυττάρων ως κυτταρικά εργοστάσια για την παραγωγή βιοτεχνολογικών προϊόντων.
Με την ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να κατανοούν τη συμβολή των εφαρμογών της Βιοχημικής Μηχανικής στην παραγωγή βελτιωμένων προϊόντων και αγαθών (όπως τρόφιμα, φάρμακα, εξειδικευμένα βιομόρια και προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας, βιο-καύσιμα κ.ά.), στην προστασία του περιβάλλοντος, και γενικότερα στην βελτίωση της ποιότητας της ζωής του ανθρώπου. Επιπρόσθετα οι φοιτητές θα έχουν εκπαιδευτεί σε βασικές τεχνικές της ανάπτυξης κυττάρων σε βοαντιδραστήρες, της απομόνωσης και του χαρακτηρισμού βιοτεχνολογικών προϊόντων, της ακινητοποίησης ενζύμων, της ανάπτυξης βιοκαταλυτικών διεργασιών καθώς και της ανάλυσης της λειτουργίας και της δομής γονιδίων και πρωτεϊνών με εργαλεία βιοπληροφορικής. Παράλληλα ο φοιτητής θα μπορεί να συνεργαστεί με τους συμφοιτητές του για να δημιουργήσουν και να παρουσιάσουν μια ολοκληρωμένη εργασία σε θέματα αιχμής των εφαρμογών της Βιοχημικής Μηχανικής.

Γενικές ικανότητες

  • Αυτόνομη Εργασία
  • Ομαδική Εργασία
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών με τη χρήση νέων Τεχνολογιών

Οργάνωση διδασκαλίας

  • Διαλέξεις: 35
  • Εργαστηριακές Ασκήσεις: 35
  • Ομαδικές Εργασίες: 40
  • Ατομικές Εργασίες: 20
  • Αυτοτελής Μελέτη: 80

Σύνολο Μαθήματος: 210

Αξιολόγηση φοιτητών

Ι. Γραπτή τελική εξέταση (70%) που περιλαμβάνει: Ερωτήσεις σύντομης απάντησης και επίλυσης προβλημάτων

ΙΙ. Γραπτή εξέταση στη θεωρία των εργαστηριακών ασκήσεων που περιλαμβάνει ερωτήσεις σύντομης απάντησης (10%)

ΙΙΙ. Αξιολόγηση γραπτών αναφορών των εργασιών στα πλαίσια των εργαστηριακών ασκήσεων (15%)

ΙV. Δημόσια παρουσίαση Ομαδικής Εργασίας (5%)

Συνιστώμενη βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

  • Εισαγωγή στη Βιοχημική Μηχανική Γ. Λυμπεράτος, Σ. Παύλου, Εκδόσεις Τζιόλα
  • Στοιχεία Βιοχημικής και Μεταβολικής Μηχανικής Χ. Σταμάτη Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2015
  • Εργαστηριακός Οδηγός Βιοχημικής Μηχανικής Χ. Σταμάτη Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

  • Applied Biochemistry and Biotechnology,
  • Journal of Chemical Technology and Biotechnology,
  • Enzyme and Microbial Technology
  • Biotechnology Progress
  • Process Biochemistry
  • Biotechnology and Βioengineering
  • Food Biotechnology
  • Journal of Biochemical Engineering
  • Bioresource Technology
  • International Journal of Biological Macromolecules
  • Microbial Cell Factories
  • Biochemical Engineering Journal
  • Trends in Biotechnology