Biokatalízis

Biocatalysis

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Biokatalízis

Biocatalysis

Tantárgykód

BMEVESZM704

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

félévközi érdemjegy

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Poppe László

beosztás: egyetemi tanár

elérhetőség: poppe.laszlo@vbk.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Szerves Kémia és Technológia Tanszék

Kar

Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

Tantárgy weboldala

http://www.och.bme.hu

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Biotranszformációk és biokatalízis

Folyamatok jellemző előnyei és hátrányai - Enzimek osztályozása és nevezéktana - Koenzimek - Enzimkinetika - Fehérjék szerkezete és enzim-működés alapjai - Körülmények hatása az enzimaktivitásra - Mikroorganizmusokkal végzett transzformációk jellemzői - Enzim- és sejtrögzítés

Új biokatalizátorok fejlesztése

Génsebészeti módszerek - Biokatalizátorok termeltetése rekombináns szervezetekkel - Enzimműködés genetikai módosításának új módszerei: "site directed mutagenesis, gene shuffling, directed evolution, metabolic engineering, random DNA cloning" - Katalítikus antitestek - Nagy áteresztőképpességű tesztmódszerek.

Biokatalítikus folyamatokkal kapcsolatos sztereokémiai kérdések

Sztereokémiai alapfogalmak - Szelektív transzformációk osztályozása

Biokatalítikus folyamatok szelektivitásának típusai

Enyhe reakciókörülmények - Kemoszelektivitás - Regioszelektivitás - Diasztereomer szelektivitás - Diasztereotóp szelektivitás - Enantiomer szelektivitás - Enantiotóp szelektivitás - Több szelektivitás egyidejű megnyilvánulása

Hidrolázok

Hidrolázokkal végzett folyamatok általános jellemzői

Preparatív célokra felhasznált hidrolázok jellemzői - Hidrolázokkal végzett transzformációk általános jellemzői: hidrolítikus folyamatok vizes közegben - nem-hidrolítikus folyamatok szerves oldószerekben

Hidrolázok preparatív alkalmazása: felhasználható szelektivitások típusai

Biotranszformációk enyhe körülmények között - Szubsztrátspecificitás, kemoszelektivitás - Regioszelektív átalakítások - Diasztereomer ill. diasztereotóp szelektív folyamatok - Enantiomer szelektív biotranszformációk: általános megfontolások - aminosavak és származékaik átalakítása - racém savak szelektív átalakítása (észterhidrolízis, alkoholízis, átészteresítés) - racém alkoholok szelektiv átalakitása (észterhidrolízis, acilezés, átészteresítés) - racém laktonok, aminok, epoxidok és egyéb vegyületek - Enantiotóp szelektív biotranszformációk: általános megfontolások - egyetlen prokirális centrumot tartalmazó vegyületek átalakítása - mezo vegyületek reakciói - enantiotóp és diasztereotóp felületek megkülönböztetése hidrolázokkal

Oxidoreduktázok

Oxidoreduktázokkal végzett folyamatok általános jellemzői

Preparatív célokra felhasznált oxidoredktázok jellemzői - Kofaktorokat nem igénylő oxidoreduktázokkal végrehajtott folyamatok - Kofaktorokat igénylő oxidoreduktázok jellemzői - Kofaktor regenerálási módszerek oxidoreduktázok alkalmazásakor

Oxidoreduktázok preparatív alkalmazása: felhasználható szelektivitások típusai

Racém aldehidek redukciója - Racém alkoholok oxidációja - Akirális karbonilvegyületek redukciója - Prokirális és mezo alkoholok oxidációja - Többféle szelektivitás egyidejű megnyilvánulásával zajló folyamatok oxidoreduktázokkal - Enzimatikus Baeyer-Villiger tipusú oxidációk

Egész sejtes biokatalízis - Sütőélesztő preparatív alkalmazása

Általános megfontolások - Ketonok redukciója: akirális ketonok - racém ketonok - 1,2-dioxo vegyületek - 1,3-dioxo vegyületek - egyéb dioxo vegyületek - Oxokarbonsavszármazékok redukciója: 2-oxokarbonsavszármazékok - 3-oxokarbonsavszármazékok - 2-szubsztituált-3-oxokarbonsavszármazékok - karbonil funkciót 4-es vagy távolabbi pozícióban tartalmazó savszármazékok - Szén-szén kettőskötés redukciója - Egyéb redukciók - Hidrolízisek - Liáz aktivitás - Ciklizációk

Egyéb enzimek és mikroorganizmusok preparatív alkalmazása

Egyéb enzimek: Nitrilázok, nitril hidratázok - Transzferázok (glikozidázok, aminotranszferázok, foszforilázok) - Liázok (aldolázok, oxinitrilázok) - Válogatott példák egész-sejtekkel végzett biotranszformációkra

Biotranszformációk ipari alkalmazása

Ipari enzim és sejtrögzítés - Bioreaktorok - Ipari léptékben megvalósított szereoszelektív biotranszformációk

A tantárgy feladata a szerves kémiai vegyipar (gyógyszer-, növényvédőszer-, finomkémiai, kozmetikai és élelmiszeripar stb.) jövendő vegyész és biológus mérnökeinek magas szintű, alap és alkalmazott tudományi képzése különös tekintettel a környezetbarát és (sztereo)szelektív biológiai rendszerek szintetikus alkalmazására. Ismerjék meg a biokatalizátorok és biotranszformációk általános jellemzőit és értsék meg a szintetikus biotranszformációk kihasználható szelektivitásait. A tantárgy alapján a hallgatók értsék meg és legyenek képesek alkalmazni biokatalizátorokat szintetikus célokra és legyenek képesek részt venni biokatalizátorok és biotranszformációk új eljárásokhoz történő fejlesztésében. További cél a szintetikus feladatmegoldás és az interdiszciplináris gondolkodásmód feljesztése.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

előadás

Tanulástámogató anyagok

Online források

Poppe, L., Novák, L.: Biokatalízis a szintetikus kémiában [A kémia újabb eredményei, 73], Budapest: Akadémiai Kiadó, 1991.; Poppe, L., Novák, L.: Selective Biocatalysis: A Synthetic Approach, Weinheim-New York: Verlag Chemie, 1992.; Liese A., Seelbach K., Wandrey C.: Industrial Biotransformations, 2nd Ed., Heilderberg: Springer, 2006. (ISBN: 978-3-527-31001-2); Faber, K.: Biotransformations in Organic Chemistry, 6th Ed., Weinheim-New York: Wiley-VCH, 2011. (ISBN: 978-3-642-17392-9); Előadás jegyzetek, aktuális összefoglaló cikkek

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Szerves Kémia II/Biomolekulák kémiája Szerves Kémia III

Általános szabályok

Követelmények: A szorgalmi időszakban: ZH (9-10 hét), egyéni feladat és az egyéni feladat szóbeli bemutatása (13 hét) A vizsgaidőszakban: - Pótlási lehetőségek: pót ZH Konzultációk: igény szerint az előadónál

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Név: Beosztás: Tanszék, Int.: Dr. Poppe László egyetemi tanár Szerves Kémia és Technológia Tanszék

Ajánlott tantárgyak

24 tanóra előadás 16 óra egyéni felkészülés

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Kar	Képzés	Tanterv	Mintatantervi jelleg	Elsődleges
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar	vegyészmérnöki	Vegyészmérnöki alapképzési szak tanterve	—	nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar	vegyészmérnöki	Vegyészmérnöki alapképzési szak tanterve	—	nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar	vegyészmérnöki	Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve	kötelezően választható	nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar	vegyészmérnöki	Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve	kötelezően választható	nem