¿Sabías que existe una técnica matemática para medir el diámetro, el área, la tasa de flujo (flujos) y otras propiedades físicas de los glóbulos rojos? Aún más emocionante es que, al igual que los modelos financieros de contabilidad y economía, los ingenieros metabólicos pueden adoptar los conceptos de derivados de precios y costos para resolver los desafíos de los sistemas metabólicos. En este curso, examinarás la función objetivo que define el problema de optimización del balance de flujo y cómo se puede utilizar para identificar soluciones óptimas. Estudia la formulación matemática de las funciones objetivo a partir de ejemplos simples, que considerarán el uso de cuatro flujos de metabolitos para maximizar la producción de ATP (trifosfato de adenosina). Verás el conjunto equilibrado de demandas metabólicas que constituyen la función de crecimiento de un sistema microbiano. Aprende sobre una terminología importante conocida como 'los precios sombra' y su esencialidad en la interpretación de soluciones óptimas y la toma de decisiones. Luego, se te mostrará cómo intenta abordar dos preguntas de programación lineal: ¿Hasta qué punto se pueden alterar los flujos metabólicos? y ¿Cuáles serán los efectos resultantes de la alteración del flujo en los procesos celulares de interés, incluido el crecimiento y la formación de productos? De manera similar, identifica la definición y las aplicaciones del análisis de costos reducidos. Luego, se presentará una revisión concisa de los precios sombra y los costos reducidos.

A continuación, el módulo sobre análisis de robustez examina la sensibilidad de las propiedades óptimas de una red utilizando los parámetros ambientales y genéticos para calcular los estados óptimos. Considerarás las cuatro regiones de isoclinas del plano de fase de fenotipo (PhPP) y el efecto de la variabilidad de sus valores alfa (valor ∞) en la función objetivo. Se destacarán las características de los planos de fase, incluidas las regiones inviables e inútiles, la línea de optimización y la optimización de la biomasa mediante el análisis de balance de flujo (FBA). Luego, se estudiarán los métodos para caracterizar los espacios de solución metabólica y los efectos de las restricciones impuestas sobre ellos mediante el análisis de vías extremas y técnicas de muestreo aleatorio. Se examinarán los métodos computacionales para diseñar cepas mutantes, así como los planteamientos de problemas de cada modelo. Asimismo, se presentarán los cuatro sistemas paso a paso para el diseño de cepas (también conocido como optstrain). Discernirás el desarrollo del paradigma de la vía basada en redes considerando cómo los avances en las tecnologías bioquímicas han impactado positivamente la estequiometría metabólica y la anotación del genoma. El módulo sobre la base lineal para el espacio nulo explicará las dimensiones, la matriz estequiométrica y las propiedades de la solución de flujo en estado estacionario del tema. Examina las vías extremas, así como su importancia en el análisis convexo y su aplicación en estudios de desigualdades y ecuaciones lineales. Estudia la definición de un espacio convexo y las distinciones entre los espacios lineales y convexos.

Además, se describen las características distintivas del análisis convexo y la biología celular, así como los tres tipos de vías extremas. Aprende sobre los modos elementales, la solución convexa y los núcleos de intercambio, y examina su relación con la distribución de flujo y los límites del sistema de una red metabólica. Se discute la técnica 13C utilizada para cuantificar los flujos intracelulares durante el análisis de flujo metabólico (MFA). Asimismo, se presentan los pasos cruciales en la formulación y experimentación de 13C MFA, así como los desafíos de 13C-MFA asistido. También se discutirán los conceptos de derivatización química, huella dactilar 13C, así como importantes estudios de caso de las aplicaciones de MFA. ¿Qué significa muestrear un espacio? ¿Cómo se puede elegir la función objetivo? Estas preguntas se abordarán en este curso. Si buscas una trayectoria profesional en biología computacional, ingeniería metabólica o campos relacionados, entonces este curso te resultará gratificante. Tu aplicación de los conocimientos adquiridos en este tema podría conducir a mejoras en el desarrollo de metabolitos y productos naturales para las industrias farmacéutica, bioenergética, bioquímica o biotecnológica. Entonces, ¿por qué esperar? ¡Comienza hoy!