Ingeniería Metabólica 360 – Del diseño celular a la producción eficiente de bioproductos

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Acerca de este curso

¿Quieres aprender a diseñar células capaces de producir compuestos de alto valor?
En Ingeniería Metabólica 360: del diseño celular a la producción eficiente de bioproductos, conocerás cómo transformar microorganismos en verdaderas fábricas biológicas. A lo largo del curso, aprenderás a mapear rutas metabólicas, diseñar sistemas de expresión genética, editar genomas con CRISPR y optimizar el flujo metabólico para la producción de compuestos con aplicaciones en salud, alimentos, energía y biotecnología.

Este curso combina los fundamentos teóricos con un enfoque práctico, apoyado en herramientas digitales actuales para el diseño, simulación y análisis de procesos biológicos. Al finalizar, tendrás una visión integral del metabolismo celular y las competencias necesarias para aplicar la ingeniería metabólica en proyectos de investigación, desarrollo industrial o innovación biotecnológica.

Ideal para estudiantes, investigadores y profesionales que buscan dominar las herramientas de la biología sintética y la ingeniería genética aplicada a la optimización de bioprocesos.

🖥️ Modalidad: En línea sincrónico
📅 Fechas: 18, 19, 21, 24, 25, 26, 27 y 28 de noviembre
🕕 Horario: 6:00 p.m. a 8:00 p.m. (hora del centro de México)
📜 Certificación: Al finalizar, obtendrás un certificado con valor curricular emitido por La Micropipeta.

 

¡Cupo Limitado!

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¿Qué aprenderás?

  • Comprender y mapear rutas metabólicas centrales — Identificar las principales rutas catabólicas y anabólicas, analizar balances de carbono y energía, y usar bases de datos como KEGG y MetaCyc para visualizar el metabolismo celular.
  • Analizar la regulación y las redes metabólicas — Entender los mecanismos de control transcripcional, traduccional y enzimático, y representarlos en redes utilizando herramientas como PathVisio y Cytoscape.
  • Seleccionar cepas y diseñar sistemas de expresión — Evaluar criterios para elegir microorganismos hospederos y construir sistemas de expresión genética eficientes con vectores y promotores adecuados.
  • Aplicar estrategias genéticas y técnicas de edición — Implementar modificaciones genéticas como sobreexpresión, silenciamiento, knock-outs y edición con CRISPR/Cas9, además de métodos de ensamblaje como Golden Gate y Gibson Assembly.
  • Optimizar el flujo metabólico hacia bioproductos — Redirigir rutas metabólicas mediante biosensores, circuitos de control sintético, compartimentalización y proteínas scaffold para maximizar la producción de compuestos de interés.

Contenido del Curso

Fundamentos y Diseño Inicial
Descripción: En este módulo, los participantes conocerán los principios básicos de la ingeniería metabólica y sus diferencias con la ingeniería genética clásica, explorando rutas metabólicas centrales, cofactores clave y balances de carbono y redox. Se introducirán bases de datos como KEGG y Metacyc para analizar y diseñar estrategias metabólicas. Objetivo: Comprender los principios básicos del metabolismo y la ingeniería metabólica. Resultado esperado: Ser capaces de identificar rutas esenciales, comprender balances bioquímicos y utilizar bases de datos para el diseño

  • Introducción a la ingeniería metabólica vs. ingeniería genética clásica
  • Fundamentos del metabolismo celular: rutas catabólicas, anabólicas y otras
  • Cofactores clave (ATP, NADH, NADPH, FADH₂)
  • Balance de carbono y redox
  • Rutas metabólicas centrales: glucólisis (EMP/ED), ciclo TCA, PPP, gluconeogénesis, fermentación, vía del glioxilato
  • Bases de datos para explorar rutas (KEGG, Biocyc, Metacyc, Brenda, UniProt)

Regulación y Redes Metabólicas
Descripción: Este módulo explora los mecanismos que gobiernan el control del metabolismo y cómo estos se representan en forma de redes biológicas. Se revisarán los niveles de regulación en procariotas y eucariotas, desde la expresión génica hasta la modulación enzimática, así como los principios que estructuran las redes metabólicas. Además, se introducirán herramientas digitales para visualizar y analizar dichas redes de manera práctica. Objetivo: Analizar los mecanismos de regulación metabólica y comprender cómo se representan en redes, utilizando herramientas bioinformáticas para su interpretación y visualización. Resultado esperado. Al finalizar el módulo, los participantes serán capaces de: Explicar los principales niveles de regulación metabólica en distintos organismos.

Bioproductos y Selección de Cepas
Descripción: En este módulo se revisan los distintos tipos de bioproductos de interés industrial y su clasificación, desde metabolitos primarios esenciales hasta compuestos secundarios con aplicaciones farmacéuticas, alimentarias y biotecnológicas. También se analizan los criterios clave para la selección de cepas productoras, considerando su potencial de manipulación genética, robustez fisiológica y capacidad de secreción. Finalmente, se presentan ejemplos de organismos modelo y plataformas disponibles para explorar metabolitos secundarios. Objetivo: Comprender la diversidad de bioproductos y los fundamentos para elegir cepas productoras adecuadas, vinculando sus características con aplicaciones específicas y con herramientas que faciliten la exploración de metabolitos de interés. Resultado esperado: Al finalizar el módulo, los participantes serán capaces de: Diferenciar entre bioproductos primarios y secundarios, así como entre productos naturales y no naturales. Identificar criterios relevantes para seleccionar cepas productoras de acuerdo con el tipo de bioproducto. Reconocer los organismos modelo más utilizados en biotecnología industrial (E. coli, Bacillus subtilis, S. cerevisiae, P. pastoris) y sus ventajas comparativas.

Sistemas de Expresión y Construcción Genética
Descripción: Este módulo se centra en los elementos y estrategias que permiten diseñar y optimizar sistemas de expresión genética en microorganismos. Se revisarán los principales componentes de los constructos, los diferentes tipos de vectores y sus aplicaciones, así como los mecanismos de control de la expresión y secreción de proteínas. También se abordarán los niveles de regulación más allá de la transcripción, incluyendo los controles post-transcripcionales y post-traduccionales. Objetivo: Analizar los elementos esenciales y las estrategias disponibles para la construcción de sistemas de expresión, comprendiendo cómo elegir y combinar componentes genéticos y vectores de acuerdo con los objetivos de producción. Resultado esperado Al finalizar el módulo, los participantes serán capaces de: Identificar los componentes clave de un constructo genético y su función. Diferenciar entre vectores plasmídicos y de integración cromosómica, reconociendo sus ventajas y limitaciones. Seleccionar marcadores de replicación y selección adecuados para distintos contextos experimentales o industriales. Comprender el uso de sistemas de control inducible y señales de secreción en la producción de proteínas recombinantes. Explicar los niveles de regulación post-transcripcional y post-traduccional en sistemas de expresión.

Métodos de Ensamblaje Genético
Descripción: Este módulo presenta las técnicas modernas de ensamblaje de ADN que permiten la construcción precisa y eficiente de constructos genéticos. Se revisarán métodos estandarizados y modulares como Gibson Assembly, Golden Gate y MoClo, así como otras estrategias complementarias (BioBricks, In-Fusion, SLiCE, CPEC, TAR). Además, se explorarán plataformas digitales que facilitan el diseño y planificación de ensamblajes, impulsando la eficiencia en proyectos de biología sintética e ingeniería metabólica. Objetivo: Manejar los principios y aplicaciones de las principales técnicas de ensamblaje genético, empleando herramientas digitales de apoyo para su diseño y ejecución. Resultado esperado Al finalizar el módulo, los participantes serán capaces de: Diferenciar los principales métodos de ensamblaje genético y sus aplicaciones prácticas. Seleccionar la técnica de ensamblaje más adecuada según el tipo de constructo y objetivo experimental. Reconocer ventajas y limitaciones de métodos modulares como Golden Gate y MoClo frente a enfoques tradicionales. Utilizar plataformas como NEBuilder y Golden Gate Tool para planificar y optimizar el diseño de ensamblajes.

Herramientas de Edición Genómica y Rutas Sintéticas
Descripción:Este módulo introduce las principales tecnologías de edición genómica y su papel en el diseño de rutas metabólicas sintéticas. Se abordará la evolución de las herramientas de edición, desde los métodos clásicos de recombinación homóloga hasta tecnologías de última generación como CRISPR/Cas9, prime editing y base editing. También se explorarán editores de ARN y transposasas como alternativas emergentes. Finalmente, se revisará la construcción modular de rutas biosintéticas y el uso de plataformas digitales que facilitan el diseño, simulación y documentación de constructos genómicos. Objetivo: Conocer y analizar las tecnologías actuales de edición genómica y los enfoques modulares para la construcción de rutas sintéticas, utilizando plataformas digitales para su diseño y gestión. Resultado esperado Al finalizar el módulo, los participantes serán capaces de: Describir la evolución de las herramientas de edición genómica y sus aplicaciones. Diferenciar entre tecnologías clásicas (recombinación homóloga, Cre-loxP, TALENs) y de nueva generación (CRISPR/Cas9, prime/base editing). Reconocer las aplicaciones de editores de ARN y transposasas en biología sintética. Comprender los principios de la construcción modular de rutas biosintéticas.

Estrategias Genéticas de Ingeniería Metabólica
Descripción: Este módulo profundiza en las herramientas y estrategias genéticas empleadas para rediseñar y optimizar rutas metabólicas en la búsqueda de cepas más productivas y robustas. Se abordarán enfoques clásicos como la sobreexpresión, silenciamiento y knock-outs, junto con estrategias avanzadas de fusión de proteínas, diversificación enzimática y manipulación de cofactores. Además, se incorporará la evolución adaptativa de laboratorio como una herramienta complementaria que permite mejorar el rendimiento y la tolerancia celular mediante presión selectiva controlada. Finalmente, se analizarán metodologías de frontera como el rediseño completo de rutas metabólicas y la ingeniería de genomas a gran escala. Objetivo: Analizar las estrategias genéticas y evolutivas aplicadas en ingeniería metabólica para optimizar la funcionalidad de rutas biosintéticas y mejorar el desempeño de cepas microbianas en la producción de biocompuestos. Resultado esperado Al finalizar el módulo, los participantes serán capaces de: • Explicar los principales enfoques genéticos de modificación metabólica (sobreexpresión, silenciamiento y knock-outs). • Aplicar conceptos de fusión de proteínas y diversificación enzimática al rediseño de rutas metabólicas. • Comprender la relevancia de los cofactores y reguladores en la optimización del flujo metabólico. • Analizar el papel de la evolución adaptativa de laboratorio en la obtención de cepas más tolerantes y eficientes. • Reconocer los avances y desafíos asociados al rediseño de rutas y la ingeniería de genomas completos.

Optimización del Flujo Metabólico
Descripción: Este módulo explora las estrategias modernas para optimizar el flujo metabólico en microorganismos, con el fin de incrementar la producción de compuestos de interés. Se revisarán herramientas de control dinámico como biosensores y conmutadores genéticos, así como el diseño de circuitos de retroalimentación sintética. También se abordarán enfoques de compartimentalización celular mediante organelos artificiales y el uso de proteínas scaffold para canalizar reacciones metabólicas. Finalmente, se presentarán plataformas computacionales que apoyan la visualización y simulación del flujo metabólico. Objetivo: Redirigir de manera eficiente el metabolismo hacia productos deseados mediante el uso de estrategias de control dinámico, compartimentalización y canalización, apoyadas en herramientas computacionales de análisis y simulación. Resultado esperado Al finalizar el módulo, los participantes serán capaces de: Explicar cómo funcionan los biosensores y conmutadores genéticos en la regulación del flujo metabólico. Analizar el papel de los circuitos de retroalimentación sintética en la optimización de rutas. Comprender el uso de compartimentalización y organelos artificiales en biología sintética. Reconocer la función de proteínas scaffold en la canalización metabólica. Emplear herramientas como STRING y OptFlux para visualizar interacciones y modelar la optimización metabólica.

Calificaciones y reseñas de los estudiantes

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