Biologia de Sistemas e Bioprocessos

Código:

BIOL4057

Sigla:

BIOL4057

Nível:

400

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Biologia

Ocorrência: 2022/2023 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Biologia
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Aplicações em Biotecnologia e Biologia Sintética

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:ABBS	22	Plano de estudos a partir de 2019/20	1	-	6	42	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se com esta UC abordar conceitos básicos de biologia de sistemas e de bioprocessos, tentando sempre que possível enquadrá-los em casos de estudo. As competências adquiridas formarão bases de trabalho futuro em laboratórios de investigação e desenvolvimento ou ambientes industriais, sendo importantes para a inserção em diferentes áreas do mercado de trabalho (Indústria Alimentar, Farmacêutica, Cosmética).

Resultados de aprendizagem e competências

Os conteúdos programáticos integram conceitos de bioquímica, biofísica e engenharia aplicados a bioprocessos e biologia de sistemas. Espera-se que no final os estudantes estejam familiarizados com o conteúdo e aplicações de bioprocessos e biologia de sistemas, assim como das sua importância e vantagens em relação a abordagens mais clássicas.

A introdução de casos de estudo que serão apresentados principalmente  como resultado de pesquisa individual dos estudantes deverá trazer-lhes uma dimensão prática adicional, que se vê como muito importante em termos de empregabilidade futura nas diversas áreas desde a investigação às aplicações industriais.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Bioprocessos – definição, âmbito, exemplos. Cinética e termodinâmica de metabolismo de micro-organismos.

2. Cinética reacional em Bioprocessos.
Cinética – revisão de conceitos básicos. Cinética em contexto biológico. Enzimas, os catalisadores biológicos. Cinética de reacções enzimáticas envolvendo um único substrato. Mecanismo de Michaëlis-Menten. Eficiência catalítica. Mecanismo do complexo ordenado e desordenado. Mecanismo de ping-pong. Inibição enzimática – competitiva, não competitiva e anti-competitiva. Equações e representações gráficas.

3 – Termodinâmica de processos biológicos.
Energética do transporte ativo. Bioenergética.

Termodinâmica das reações bioquímicas. Estado padrão em Bioquímica. Acoplamento de reações biológicas – transferência de energia biológica. ATP como mediador da transferência de energia biológica.

4– Balanços de energia

Fundamentos para o cálculo de balanços de massa; Sistemas abertos vs sistemas fechados; Estado estacionário e estado não estacionário. Sistemas monofásicos e multifásicos. Tipos de reatores em ambiente industrial.

Processos de transporte em bio reatores. Exemplos. ‘Scale-up’ para escala industrial.

5– Bioprocessos: casos de estudo (para aula final de avaliação em Junho – cada estudante apresenta um estudo de caso)

6 – Biologia de Sistemas

As escalas fundamentais da Biologia. Modelação determinística da dinâmica de redes bioquímicas: Formulação de modelos; simulação numérica; aproximações de quase-equilíbrio, quase-estado-estacionário e funcionais; análises de estabilidade e sensibilidade; avaliação de modelos. Conceitos fundamentais de teoria de sistemas; Propriedades de padrões regulatórios recorrentes em redes biológicas.

Bibliografia Obrigatória

Pauline Doran; Bioprocess Engineering Principles. ISBN: 978-0-12-220851-5
Nelson Lima, Manuela Mota;; Biotecnologia- Fundamentos e Aplicações, 2003. ISBN: ISBN 972-757-197-2

Bibliografia Complementar

Sarfaraz K. Niazi, Justin L. Brown; 1. Fundamentals of Modern Bioprocessing , CRC Press, 2017. ISBN: Justin L. Brown

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas teórico-práticas serão aulas de exposição da matéria pelos docentes, de resolução de exercícios com recurso a ferramentas computacionais, e de apresentação de casos de estudo.

Os estudantes deverão apresentar um trabalho final individual de pesquisa sobre casos de estudo ou outros temas previamente selecionados com os docentes no âmbito da Unidade Curricular.

Software

COPASI

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	80,00
Frequência das aulas	42,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	40,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Obtenção de frequência

Frequência das aulas, de acordo com o regulamento da FCUP

Fórmula de cálculo da classificação final

Os alunos farão uma apresentação oral individual em Bioprocessos (NPB) e outra em Biologia de Sistemas (NBS). A Nota Final será a média aritmética da classificação obrida em cada uma delas:

NF = 0.50*NBP + 0.50 * NBS

Provas e trabalhos especiais

 

 

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes com o estatuto de estudante trabalhador, que não  satisfaçam os requisitos de obtenção de frequência  terão de realizar uma prova de avaliação individual. Esta regra aplica-se também aos estudantes que, tendo obtido relevação de faltas, não satisfaçam os requisitos para obtenção de frequência. Nestes casos, a nota final NF será igual à classificação obtida na prova de avaliação individual.

Melhoria de classificação

Dada a índole presencial da UC, só é possível melhoria de classificação mediante nova frequência da UC num outro ano lectivo.