Ciências Biológicas

Código:

EQ0069

Sigla:

CB

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Naturais (Ciências Biológicas)

Ocorrência: 2012/2013 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEQ	63	Plano de estudos oficial	2	-	6	63	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A unidade curricular compreende uma componente teórica-prática e uma componente laboratorial. Os objectivos de cada uma das componentes são indicados de seguida:

Componente teórico-prática:

A componente teórico-prática da unidade curricular pretende dar competências básicas em microbiologia, genética, biologia e fisiologia celular tomando como exemplo diversas aplicações biotecnológicas. Com a frequência nesta unidade os estudantes devem compreender a utilização de sistemas biológicos na obtenção de produtos que não são possíveis de obter por via química ou como complemento a processos químicos já estabelecidos.

Componente laboratorial:

Proporcionar um contacto com as técnicas básicas de microbiologia de modo a potenciar o uso de sistemas biológicos para fazer ou modificar produtos e processos. Dotar os alunos da capacidade de manipularem microrganismos, fazerem a sua caracterização, realizarem crescimentos e utilizarem os microrganismos em aplicações biotecnológicas.

Programa

Componente teórico-prática:

1. INTRODUÇÃO À BIOTECNOLOGIA
a) Definição de biotecnologia
b) Áreas da biotecnologia
c) Produtos da biotecnologia
d) Aspectos históricos
e) Comparação entre processos biológicos e processos químicos tradicionais

2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA
a) Principais elementos químicos
b) A água como solvente dos sistemas biológicos
c) Principais componentes químicos das estruturas celulares: Polissacarídeos, Lípidos, Ácidos nucleicos, Proteínas

3. DIVERSIDADE DE SERES VIVOS

a) Árvore filogenética universal
b) Diversidade de microrganismos: procariotas, eucariotas e vírus
c) Microrganismos procariotas e eucariotas: estrutura e diversidade morfológica
d) Vírus: morfologia, infecção e multiplicação.

4. ESTRUTURAS CELULARES-ESTUDO COMPARATIVO EM ORGANISMOS DOS 3 DOMÍNIOS BIOLÓGICOS
a) Membrana citoplasmática e parede celular
b) Organelos: Retículo endoplasmático, complexo de Golgi, lisossomas, núcleo
c) Movimento flagelar; Quimiotaxia em procariotas
d) Formas de dormência: endósporos, esporos e quistos
e) Substâncias poliméricas extra e intracelulares: glicocálix e compostos de reserva.

5. PRINCIPAIS ORGANISMOS USADOS EM BIOTECNOLOGIA
a) Tipos de organismos usados (bactérias, fungos, leveduras, células animais, plantas e animais transgénicos)
b) Estudo comparativo dos vários hospedeiros

6. PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS
a) Principais produtos obtidos por via biológica
b) Matérias-primas utilizadas
c) Metabolismo
c1) Anabolismo e catabolismo: Classificação dos organismos consoante a fonte de energia e a fonte de carbono
c2) Catabolismo: Introdução (compostos de alta energia, reacções redox e torre de electrões)
c3) Enzimas: o que são e para que servem
c4) Processos catabólicos: Glicólise, ciclo de Krebs e respiração aeróbia
c5) Fermentação
c6) Respiração anaeróbia
c7) Litotrofia
c8) Fotossíntese (anoxigénica e oxigénica)
d) Factores que controlam o desenvolvimento microbiano
d1) Nutrientes, temperatura, pH, actividade da água, pressão e oxigénio
e) Reprodução celular
e1) Procariotas: assexuada por fissão binária;
e2) Eucariotas: assexuada (mitose) e sexuada (meiose).
f) Crescimento populacional microbiano, quantificação
f1) Contagem do nº total de células e células viáveis
f2) Determinação da biomassa e turbidimetria
g) Crescimento celular
g1) Curva de crescimento em sistema fechado (cinética)
g2) Morte Celular, esterilização
g3) Crescimento em “batch”
g4) Crescimento em contínuo
g5) Crescimento em “fed-batch”
h) Design de reactores biológicos
h1) Agitação
h2) Arejamento
h3) Transferência de calor e massa
h4) Geometrias não convencionais
i) Recuperação do produto
i1) Ruptura celular, captura do produto, polimento, formulação

7. NOÇÕES DE GENÉTICA MICROBIANA
a) Replicação do DNA
b) Transferência de informação genética
c) Transcrição
d) Código genético
e) Ribossomas
f) Síntese proteica
g) Contrastes na transferência de informação em procariotas e eucariotas
h) Variabilidade genotípica versus fenotípica
i) Variabilidade genotípica: Mutações e agentes mutagénicos
j) Recombinação genética em eucariotas e procariotas (transformação, transdução e conjugação).

8. ENGENHARIA GENÉTICA
a) Reacção de PCR
b) Vectores de clonagem
c) Melhoramento de organismos
d) DNA recombinante e organismos transgénicos

9. NOÇÕES DE ENGENHARIA ENZIMÁTICA
a) Estabilidade e actividade
b) Reactores enzimáticos
c) Regulação enzimática (“Feedback”; Indução enzimática; Repressão enzimática; Repressão catabólica).

10. APLICAÇÕES BIOMÉDICAS

Componente laboratorial:

– Purificação de microrganismos
– Enumeração e caracterização morfológica de microrganismos
– Caracterização bioquímica de microrganismos (crescimento microbiano em diferentes meios de cultura)

Bibliografia Obrigatória

Madigan, Michael T; Biology of Microorganisms. ISBN: 0-13-571225-4

Bibliografia Complementar

Stryer, Lubert; Biochemistry. ISBN: 0-7167-2009-4
Pelczar, Jr., Michael Joseph; Microbiologia. ISBN: 85-346-0196-8 (vol.1)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Componente teórico-prática:

Exposição oral da matéria com auxílio do quadro e de slides. Motivação ao raciocínio dedutivo e à participação dos alunos.

Componente laboratorial:

Realização de 3 trabalhos experimentais com apresentação e discussão dos respectivos resultados.

Software

Office 2000

Palavras Chave

Ciências Naturais > Ciências biológicas > Engenharia biológica
Ciências Naturais > Ciências biológicas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	58,50
Teste 1	Exame	3,00		2012-10-31
Teste 2	Exame	3,00		2013-01-02
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

A frequência deve ser obtida em AMBAS as componentes.

Componente teórico-prática:

A frequência obtém-se através da presença nas aulas, de acordo com as normas estabelecidas na FEUP.

Componente laboratorial:


Para obter frequência, o aluno deverá obter uma classificação superior a 7/20 valores na nota laboratorial. O desempenho laboratorial é avaliado pela assiduidade, pela correcta preparação e execução dos trabalhos e apresentação dos resultados. Na componente de CB, a falta a um dos trabalhos implica a nota zero na avaliação contínua dessa aula.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final (CF) é calculada por:

CF= C1+C2

C1 = 0,35 T1 + 0,35 T2 + 0,3 Lab


em que:

T1 - Nota do Teste 1, nota mínima 6/20 valores (30 de Outubro, data a confirmar)

T2 - Nota do Teste 2 a realizar durante a época de exames (no período correspondente à 1ª chamada), nota mínima 6/20 valores

Lab - nota da avaliação de laboratório, calculada por:

Lab = 0.75 AC + 0.25 Rel

em que:

AC - nota da avaliação contínua que inclui componentes como a pontualidade, grau de preparação do trabalho, qualidade da execução experimental e resultados obtidos. A nota mínima da avaliação contínua é 7/20 valores.

Rel - média ponderada das classificaçoes obtidas nos mini-relatórios, nota mínima de 7/20 valores

C2 - classificação de avaliação contínua das aulas Téorico-Práticas (TP). Esta classificação situa-se nos seguinte intervalo [-1.5, 1]. Todos os alunos que optarem por este modelo serão avaliados pelo menos uma vez durante as aulas TP. Essa avaliação consiste na resposta a 2 perguntas em 2 aulas diferentes ou na exposição dos conceitos mais importantes da aula anterior. Se o aluno não estiver presente na aula no dia em que for chamado (ou na aula anterior no caso da exposição) terá uma classificação de -1.5 valores. Se o aluno optar por não fazer a exposição ou não responder terá a nota de -0.5 valores. Se optar por responder ou fazer a exposição terá uma nota no intervalo [-1, 1] valores. Os alunos podem optar por não se sujeitar a este tipo de avalição tendo para esse efeito que informar o docente sobre essa decisão até à 3ª aula. Nesse caso a componente C2 terá o valor de 0. No caso de ausência de informação os estudantes serão avaliados como descrito acima relativamente à componente C2.

Os alunos que não obtenham a classificação mínima em qualquer um dos testes ou que optem por não os realizar serão avaliados por exame global a decorrer na época de recurso. Nesse caso a classificação C1 é dada por:

C1 = 0,7 E + 0,3 Lab

E - exame de recurso com toda a matéria


Para obter aprovação à disciplina a classificação final obtida tem que ser maior ou igual a 10/20 valores.

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame na época especial de acordo com as regras gerais. No caso de não terem frequentado as aulas de laboratório, estes alunos deverão realizar um dos trabalhos laboratoriais (escolhido pelo docente) em data a combinar. Deverão apresentar um relatório individual completo sobre esse trabalho bem como realizar uma apresentação oral do mesmo com discussão dos resultados obtidos.

Melhoria de classificação

Os alunos que não tenham obtido aprovação ou que desejem melhorar a classificação obtida deverão realizar o exame da época de recurso. A classificação obtida neste exame substitui apenas a nota de ambos os testes.

Observações

O prazo de entrega dos mini-relatórios expira na última semana de aulas. Os alunos deverão entregar os relatórios no laboratório onde realizaram os trabalhos até às 12h do dia da semana correspondente ao seu horário laboratorial publicado no SiFEUP. Será necessário marcar 2 aulas de compensação em horário a combinar com os estudantes.