La ingeniería metabólica se ha comparado con la gestión del tráfico, donde el carbono y otros átomos son las personas, los metabolitos son sus ubicaciones y las enzimas son los vehículos que los transportan. En este curso introductorio, aprendes cómo las modificaciones de reacciones bioquímicas específicas de un organismo pueden mejorar la producción de metabolitos deseados a través de la tecnología de ADN recombinante. Descubre cómo identificar objetivos de reacciones bioquímicas y luego aplicar técnicas de biología molecular para la amplificación y modificación de enzimas. Se estudiarán los pasos de la ingeniería de células microbianas, incluida la selección del huésped, el ensamblaje de piezas, etc., así como los metabolitos importantes y los productos químicos finales. Examina conceptos de investigación importantes como Biofundry, herramientas vitales como CRISPR Cas9 y obtén las habilidades preliminares para su aplicación. El material describe los aspectos principales, incluida la fisiología celular, la fluxómica y la biología sintética. Además, se discutirán las técnicas básicas de investigación en metabolómica y análisis de flujo metabólico. Descubres por qué la ingeniería metabólica es el método para la evolución in vitro y adquieres las habilidades para su aplicación en sistemas evolutivos. Estudia cómo usar procesos de bioingeniería para regular las vías de interés a través de la maquinaria del sistema biológico para obtener rendimientos máximos de productos. Descubre la especificidad de las enzimas y los mecanismos de inhibición de las vías en la ingeniería microbiana, además de cómo puedes habilitar los componentes sintéticos y activar los reguladores de expresión. Discernirás el tema central y los pasos cruciales, y verás cómo la ingeniería metabólica puede mejorar el desarrollo de modelos rentables a través de los esquemas funcionales para el soporte de procesos comerciales.

A continuación, se destaca la compleja red de reacciones enzimáticas, como las respuestas químicas y las interacciones reguladoras que ocurren durante el metabolismo celular. Aprende cómo identificar redes centradas en metabolitos y centradas en enzimas, y adopta pruebas de semillas para identificar los compuestos que se sintetizan del medio ambiente. Se analiza el uso del Explorador Computacional Integrado de Redes Bioquímicas (BNICE) para el análisis de vías bioquímicas asistido por computadora. Asimismo, se considerará la estructura química de los sustratos y productos, y las reglas enzimáticas utilizadas para los sistemas de clasificación de enzimas (EC). Estudia cómo puedes determinar la complejidad y diversidad de los mapas metabólicos para reacciones factibles y observables, y los sistemas avanzados para diseñar un fenotipo de producción a través del análisis de flujo metabólico (MFA). Los módulos sobre los principios generales del metabolismo de los sistemas vivos cubrirán la catálisis enzimática, la recolección de energía, las reacciones acopladas, así como la transducción de energía al ATP a través de gradientes de iones transmembrana. Los marcos del metabolismo consideran las cuatro reacciones distintas que determinan las funciones primarias del proceso general de síntesis celular. Luego, examinas la escala de tiempo dinámica de las reacciones metabólicas a través del control alostérico y las variaciones mutacionales. Además, se explorarán los dos procesos principales de transporte celular. Se presentarán varios conceptos importantes, incluida la difusión facilitada, el transporte mediado por transportadores, acoplado a iones y los sistemas de transporte de casete de unión a ATP (ABC), etc.

Finalmente, el módulo sobre translocación de grupo destacará los sistemas de fosfotransferasa de fosfoenolpiruvato-azúcar (PTS) para el transporte y la fosforilación de solutos. Aprende sobre la ingeniería de transportadores y su beneficio en la adsorción de sustratos y la productividad volumétrica. Estudia los tres tipos de monofosfatos de hexosa que ayudan a la entrada de azúcares en la vía glucolítica, y las reacciones (glucólisis) que facilitan su conversión en ácido pirúvico. De manera similar, se discutirán la vía del monofosfato de adenosina (AMP), la vía de las pentosas fosfato (PPP) y la vía de Entener Doudoroff (ED). Asimismo, se explicará la fuerza motriz de protones (PMF), que impulsa el gradiente electroquímico de protones en la fosforilación oxidativa. Luego, se describirá la estequiometría de la fosforilación oxidativa (también conocida como relación P/O). ¿Qué son los flujos metabólicos y los mapas de flujo? ¿Cuál es la interrelación entre la ingeniería metabólica y la ingeniería genética? Este curso examina estos temas y considera los hechos que los rodean. Ya seas un estudiante de ciencias, un buscador de empleo o un joven científico que busca una trayectoria profesional en biología computacional, ingeniería genética o ingeniería metabólica, al completar este curso, adquirirás las habilidades básicas de ingeniería microbiana y tecnología de ADN recombinante. Tu competencia en esta materia podría conducir a mejoras en el desarrollo de metabolitos y productos naturales para las industrias farmacéutica, bioenergética, bioquímica o biotecnológica.