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Percorso della pagina
  1. Science
  2. Master Degree
  3. Scienze e Tecnologie Chimiche [F5402Q - F5401Q]
  4. Courses
  5. A.A. 2024-2025
  6. 2nd year
  1. Applied Organic Chemistry To Biotechnologies
  2. Summary
Insegnamento Course full name
Applied Organic Chemistry To Biotechnologies
Course ID number
2425-2-F5401Q045
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

  • Italiano ‎(it)‎
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Obiettivi

L'insegnamento si propone di fornire conoscenza approfondita sulla natura dei prodotti organici di interesse per l’industria chimica-biotecnologica e sulle metodologie di sintesi chimica e chemo-enzimatica, evidenziando vantaggi e svantaggi dell’utilizzo dei biocatalizzatori.

Conoscenza e capacità di comprensione.
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere le basi chimiche delle reazioni selettive e specifiche; dovrà saper riconoscere vantaggi/svantaggi delle metodologie di sintesi classiche e le strategie di sintesi mediante l'utilizzo di sistemi biologici (enzimi isolati o cellule intere); dovrà conoscere la rilevanza di alcune classi di enzimi utili per la produzione biotecnologica industriale (alcol deidrogenasi, lipasi, esterasi).

Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite a metodologie sintetiche utilizzate nell'ambito della ricerca o nei processi industriali.

Autonomia di giudizio.
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare quanto appreso e saper riconoscere le situazioni e i problemi in cui le metodologie chimiche apprese possano essere utilizzate.

Abilità comunicative.
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tematiche affrontate con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.

Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di consultare la letteratura sugli argomenti trattati e saprà analizzare, applicare, integrare e collegare le conoscenze acquisite con quanto verrà appreso in insegnamenti correlati alla produzione di prodotti chimici di interesse merceologico dell'industria chimica-biotecnologica.

Contenuti sintetici

  1. Rilevanza delle biotrasformazioni e dei bioprocessi nella produzione di prodotti di interesse industriale
  2. Strumenti biotecnologici nella risoluzione di racemi, nelle sintesi selettive e specifiche, sintesi asimmetriche
  3. Metodi di sintesi di prodotti di interesse industriale mediante approcci biotecnologici (biotrasformazioni), vantaggi e svantaggi rispetto alla sintesi chimica tradizionale
  4. Design of experiment (DoE)

Programma esteso

  1. Rilevanza delle biotrasformazioni e dei bioprocessi nella produzione di prodotti di interesse industriale: principi attivi farmaceutici, additivi e aromi alimentari, added-value chemicals, polimeri bio-based. Vantaggi e svantaggi rispetto alla sintesi chimica tradizionale

  2. Strumenti biotecnologici nella risoluzione di racemi, nelle sintesi selettive e specifiche, sintesi asimmetriche. Esempi applicativi nella produzione di composti di interesse industriale (principi attivi farmaceutici, additivi e aromi alimentari, added-value chemicals, polimeri bio-based). Vantaggi e svantaggi rispetto ai metodi chimici tradizionali

  3. Metodi di sintesi di prodotti di interesse industriale mediante approcci biotecnologici (biotrasformazioni), vantaggi e svantaggi rispetto alla sintesi chimica tradizionale
    3.1 Trasformazioni ossido-riduttive: rilevanza industriale/farmaceutica, chimica tradizionale e approcci biotecnologici a confronto. Esempi di applicazioni industriali: le alcol deidrogenasi, meccanismo di reazione, cofattori, specificità di substrato e stereoselezione.
    3.2 Trasformazione dei derivati degli acidi carbossilici: rilevanza industriale/farmaceutica, chimica tradizionale e approcci biotecnologici a confronto. Esempi di applicazioni industriali: le lipasi e le esterasi, meccanismo di reazione, specificità di substrato e stereoselezione.
    3.3 Trasformazione dei fosfolipidi: rilevanza industriale/farmaceutica, chimica tradizionale e approcci biotecnologici a confronto. Esempi di applicazioni industriali: le fosfolipasi, meccanismo di reazione, specificità di substrato e stereoselezione.

  4. Design of experiment (DoE): cenni sull’approccio DoE nell’ottimizzazione di processo con esempi di applicazione industriale

Prerequisiti

Prerequisiti. Sono necessari i concetti di base della Chimica Organica: conoscenza delle classi di composti organici e della loro reattività di base
Propedeuticità. Nessuna

Modalità didattica

21 lezioni da 2 ore costituite da:

  • una parte in modalità erogativa (didattica erogativa, DE) focalizzata sulla presentazione-illustrazione dei contenuti del programma
  • una parte in modalità interattiva (didattica interattiva, DI), che prevede interventi didattici integrativi, brevi interventi effettuati dai corsisti, dimostrazioni aggiuntive di applicazioni pratiche dei contenuti della parte erogativa, casi di studio, live forum, wooclap.
    Tutte le attività sono svolte in presenza

L'insegnamento verrà tenuto in lingua italiana

Materiale didattico

Slides reperibili sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento
Videoregistrazioni delle lezioni
Libri di testo
David Van Vranken, Gregory Weiss Introduction to Bioorganic Chemistry and Chemical Biology Ed. Garland Science

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

Prova orale: prevede una domanda di ordine generale, riguardante uno degli argomenti trattati durante le lezioni frontali. Durante la prova lo studente dovrà dimostrare la capacità di collegare tra loro i vari argomenti trattati nel corso. Lo studente dovrà dimostrarsi in grado di esporre con chiarezza e con proprietà di linguaggio le conoscenze acquisite, dimostrando la loro completa comprensione.

Orario di ricevimento

Su appuntamento richiesto via mail al docente

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE | CONSUMO E PRODUZIONE RESPONSABILI
Export

Aims

The course is focussed on selected industrial products and their synthetic methodologies through chemical and/or biocatalytic strategies, toward a more sustainable production approach. Advantages and disadvantages of chemical versus (chemo)enzymatic synthesis will be highlighted.

Knowledge and understanding
The student will gain knowledge of the chemical principles at the basis of selective and specific chemical reactions; of advantages/disadvantages of chemical vs enzymatic methods; of selcted enzyme classes relevant for industrial production (i.e. alcohol dehydrogenases, lipases, esterases)

Applying knowledge and understanding
The student will be able to apply the knowledge acquired in the course to synthetic methodologies used in research or in industrial processes.

Making judgements
The student will be able to process the acquired knowledge towards the application of chemical and enzymatic methodologies to real problems

Communication skills
Use of an appropriate scientific/chemical vocabulary and ability in oral reports

Learning skills
Skills in literature reading and understanding, skills in the elaboration of interconnections among the course-related knowledge and other subjects related to industrial biotechnology.

Contents

  1. Biotransformations and bioprocesses in industrial production
  2. Biotechnological approaches to stereoselective and stereospecific tranformations, asymmetric synthesis, racemates resolution
  3. Synthetic strategies of added value chemicals and industrial products by biotechnological approaches (biotransofrmations), pros and cons in respect to traditional chemical synthesis
  4. Design of experiment (DoE)

Detailed program

  1. Biotransformations and bioprocesses in industrial production: APIs, food additives and flavours, added-value chemicals, bio-based polymers.

  2. Biotechnological approaches to stereoselective and stereospecific tranformations, asymmetric synthesis, racemates resolution Application to industrial production of APIs, food additives and flavours, added value chemicals, bio-based polymers.

  3. Synthetic strategies of added value chemicals and industrial products by biotechnological approaches (biotransofrmations), pros and cons in respect to traditional chemical synthesis.
    3.1 Redox transformations: industrial relevance, classical and biotransformation approaches. Case study: keto-reductases (reaction mechanism, cofactors, substrate specificity, stereoselectivity)
    3.2 Carboxylic acid derivative interconversion: industrial relevance, classical and biotransformation approaches. Case study: lipase and esterase (reaction mechanism, substrate specificity, stereoselectivity)
    3.3 Phospholipids modification: industrial relevance, classical and biotransformation approaches. Case study: phospholipases (reaction mechanism, substrate specificity, stereoselectivity)

  4. Design of experiment (DoE): DoE approaches in the optimization of industrial processes and quality by design

Prerequisites

Background. Basics of organic chemistry (organic compound classes and their reactivity)
Prerequisites. none

Teaching form

21 x 2 hours-lectures composed by:

  • a section of delivered didactics (Didattica erogativa, DE) focused on the presentation-illustration of contents by the lecturer.
  • a section of interactive teaching (Didattica Interattiva, DI) including teaching interventions supplementary to delivered didactic activities, short interventions by trainees, case studies, live forum, wooclap.
    Didactic activities are conveyed by means of face-to-face lectures

Teaching language: italian.

Textbook and teaching resource

Slides available at the e-learning platform of the course
Lectures in the classroom will be recorded and made available in the e-learning page of the course.
Textbooks
David Van Vranken, Gregory Weiss Introduction to Bioorganic Chemistry and Chemical Biology Ed. Garland Science

Semester

First semester

Assessment method

Oral examination. One general question focussed on one wide topic described during the course.
The student shall demonstrate to be skilled in connections among the topics of the course, in scientific vocabulary, comprehension and communication.

Office hours

On demand by mail to the lecturer

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION | INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE | RESPONSIBLE CONSUMPTION AND PRODUCTION
Enter

Key information

Field of research
CHIM/06
ECTS
6
Term
First semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
42
Degree Course Type
2-year Master Degreee
Language
Italian

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Manual enrolments
Guest access

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION - Ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all
QUALITY EDUCATION
INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE - Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization and foster innovation
INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE
RESPONSIBLE CONSUMPTION AND PRODUCTION - Ensure sustainable consumption and production patterns
RESPONSIBLE CONSUMPTION AND PRODUCTION

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