Objetivos

– Adquirir conocimientos biológicos de células empleados en biotecnología: microorganismos (procariotas y eucariotas), células animales y vegetales.

– Comprender los fundamentos de la composición química de las biomoléculas para entender la relación estructura-función con especial referencia a las proteínas y la catálisis enzimática, tanto para la generación de biomoléculas como en procesos de degradación.

– Aplicar criterios para lograr procesos biotecnológicos metaintegrados.

Contenidos mínimos

Agentes biológicos usados en procesos biotecnológicos. Ventajas y limitaciones de los tipos de células (procariotas, eucariotas) para la conducción de procesos biotecnológicos de biosíntesis y de biodegradación. Selección del tipo de célula para la conducción de procesos para la obtención: metabolitos primarios, secundarios, aminoácidos y proteínas. Criterios en la decisión del tipo de agente biológico: cepas salvajes, cepas modificadas por técnicas de genética clásica, mutantes regulatorias, recombinantes. Selección de huéspedes apropiados para la expresión de proteínas heterólogas de aplicación industrial. Estudio de casos. Criterios para la aplicación de estrategias de ingeniería metabólica. Estudio de casos. Proceso biotecnológico metaintegrado: Conceptualizaciones. Estrategias para lograrlo.

Objetivos

-Analizar estructuras y comportamientos moleculares que hacen posible el estudio de diversos mecanismos celulares, así como las herramientas que se utilizan en el mejoramiento de las especies.

– Integrar los conocimientos sobre genética que permitan entender el flujo de información, así como su aplicación en la biotecnología moderna.

Contenidos Mínimos 

Mecanismos genéticos moleculares. Ácidos nucleicos: ADN y ARN. Replicación en eucariotas y procariotas. Características del mecanismo de replicación. ADN-polimerasas. Diferencias entre el proceso replicativo en procariotas y en eucariotas. Transcripción: Distintas moléculas de ARN.

Transcripción en Eucariotas y Procariotas. Inicio, elongación y terminación. lnhibidores de la trascripción.

Transducción: Inicio, elongación y terminación. Modificaciones post-traduccionales. Glicosilación. Proteólisis parcial.

Regulación de la expresión génica en eucariotas y procariotas-mutación, mutagénesis y mutantes: Mutaciones espontáneas e inducidas. Deleciones. Inversiones. Translocaciones. Duplicaciones. Transposones. Agentes mutagénicos.

Tecnología del ADN recombinante: Huéspedes procariotas y eucariotas de clonado. Métodos para la ingeniería del genoma. Estrategias de clonado. Técnicas de PCR.

Estudio de casos: cultivos vegetales.

Objetivos 

– Adquirir conocimientos para la aplicación racional de las potencialidades de Los sistemas biológicos para la obtención de bienes y servicios.

– Entender los principios fundamentales utilizados en el análisis y diseño de diferentes tipos de bioreactores.

– Aplicar métodos numéricos en el diseño, aireación, transferencia de oxígeno, control de espuma, monitoreo y control asistido por computadora, ingeniería de detalle, así como diferentes aspectos a considerar en la optimización de los diferentes biorreactores.

– Adquirir criterios para diseñar un proceso de esterilización.

– Emplear el análisis estequiométrico y cinético del crecimiento celular para determinar los parámetros fundamentales del bioproceso.

Contenidos mínimos 

Ingeniería de los bioprocesos: Bioprocesos. Upstream y downstream processing. Biorreactores: Función y características. Tanque agitado.

Columnas de burbujeo. Lecho fluidizado y empaquetado. Biorreactores descartables.

Estequiometría de cultivos: Balances de materia y energía. Coeficientes estequiométricos. Rendimientos en biomasa y en producto.

Cinética de crecimiento microbiano: Cultivo discontinuo (batch). Fases de crecimiento.

Velocidad específica de crecimiento. Modelo de Monod. Velocidad específica de consumo de sustrato y de formación de productos.

Esterilización: Métodos. Esterilización en sistemas batch y continuos. Diseño de ciclos de esterilización.

Transferencia de materia: Transferencia de oxígeno en una interfase G-L. OTR y OUR. Coeficiente de transferencia de oxígeno (kla). Métodos de estimación del kla.

Reología de los cultivos celulares: Densidad y viscosidad. Número de Reynolds. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos. Fluidos pseudoplásticos y dilatantes.Piásticos Bingham y Casson. Cambio de escala en biorreactores: Criterios. Potencia por unidad de volumen, Kla, velocidad de agitación y tiempo de mezclado constante.

Minibiorreactores: Ventajas y aplicaciones. Tipos de minibiorreactores.

Objetivos

-Entender los fundamentos y diferencias entre síntesis de novo, biotransformación y biodegradación.

– Conocer criterios para decidir entre conducir un proceso por biotransformación o fermentación.

– Adquirir criterios de toma de decisión para conducir una biocatálisis usando células o enzimas inmovilizadas.

– Analizar y diseñar procesos que tienen aplicación en distintas industrias, en la producción de metabolitos, biomasa, enzimas, energía y en el tratamiento de aguas, suelos contaminados y efluentes.

Contenidos mínimos 

Fundamentos y diferencias entre síntesis de novo, biotransformación y biodegradación. Enzimas y organismos usados como biocatalizadores. Screening de biocatalizadores. Distintos orígenes: ventajas y limitaciones.

Biocatálisis en medios no convencionales.

Inmovilización de células y enzimas: distintos métodos. Ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

Bioprocesos usando biocatalizadores libres e inmovilizados. Ejemplo de su empleo en distintas industrias (alimentaria y farmacéutica preferentemente). Biodegradación. Reactores enzimáticos. Tipos de reactores y modo de operación. Modelado

Objetivos 

– Adquirir las herramientas fundamentales para el diseño de tecnologías involucradas en procesos de separación y purificación de productos.

– Aplicar los conocimientos adquiridos al estudio de casos.

Contenidos mínimos 

Introducción al downstream processing. Técnicas de recuperación y purificación de productos. Parámetros de evaluación.

Ruptura celular. Localización intracelular del producto de interés. Factores de los que depende la ruptura celular. Métodos químicos, enzimáticos y físicos.

Separación sólido-líquido. Centrifugación y filtración. Procesos batch y continuos. Sistemas de membrana: microfiltración, ultrafiltración y ósmosis reversa.

Precipitación. Métodos según el agente precipitante: Salting-out, solventes orgánicos, precipitación isoeléctrica, polímeros no iónicos, polielectrolitos, precipitación térmica. Scale up. Partición en sistemas dos fases acuosas. Tipo de sistemas. Diagrama de fases. Cromatografía de exclusión molecular. Mecanismo y características de gel filtration. Cromatografía de interacción hidrofóbica. Características de matrices y ligandos. Factores que afectan la interacción. Adsorción-deserción.

Cromatografía de intercambio iónico. Tipo de intercambiadores. Adsorción y elución de la muestra. Escalado.

Cromatografía de afinidad. Mecanismo. Ligandos de afinidad: inmovilización. Elución selectiva. Cromatografía de afinidad con iones metálicos inmovilizados (IMAC).

Estrategias de purificación de proteínas recombinantes. Diseño y optimización de un proceso de purificación. Estudio de casos.

Objetivos

Adquirir conocimientos y metodologías para el diseño y el análisis de experimentos

biológicos, formación de hipótesis, diseño experimental, análisis estadístico y presentación de resultados.

Contenidos mínimos 

Diseño Experimental. Diseño de investigación. Experimentos. Requisitos de un experimento. Grados de manipulación de la variable independiente. Errores de Medición. Validez interna. Tipología sobre los diseños experimentales. Validez externa. Contextos generales de los experimentos. Pasos de un experimento.

Estadística descriptiva y teoría de la probabilidad. Conceptos de población, muestra, individuo y variable. Distribuciones de frecuencia de datos discretos y continuos. Representación de datos. Medidas de centralización.

Medidas de dispersión. Espacios muestrales y eventos. Probabilidad de un suceso. Probabilidad condicional. Independencia. Variable aleatoria. Distribuciones. Concepto de variable aleatoria. Distribuciones de probabilidad para variables aleatorias discretas. Distribución de probabilidad binomial. Distribución de probabilidad de Poisson. Distribuciones de probabilidad para variables aleatorias continuas. Distribución de probabilidad normal. Distribución de probabilidad exponencial.

Inferencia estadística. Distribución muestra! de una estadística. Experimentos de simulación. Distribución de la media muestra!. Teorema central del límite. Estimadores puntuales. Estimadores insesgados. Estimadores con varianza mínima. Estimación de parámetros por intervalos. Propiedades básicas de los intervalos de confianza. Uso de las distribuciones normal, t de Student y Ji – cuadrada. Pruebas de hipótesis. Hipótesis nula y alternativa. Errores del tipo 1 y 11. Nivel de significación de un test. Potencia. Pruebas para la media y proporción poblacional. Test a una o dos colas. Pruebas para el desvío estándar.

Análisis de varianza. ANOVA de un solo factor. Estadístico de prueba. Comparaciones múltiples. ANOVA de 2 factores. ANOVA de 3 factores. Diseno de bloques al azar.

Objetivos 

– Analizar críticamente diversos procesos biotecnológicos a escala industrial y su aplicación en el campo de la salud, alimentación, producción de energía, producción de compuestos químicos varios y tratamiento de efluentes.

– Valorar las ventajas del empleo de procesos de biotransformación sobre los de síntesis de novo.

Contenidos mínimos 

Impacto de la biotecnología industrial. Tendencias. Tipos de bioprocesos. Tipos de bioproductos. Biocombustibles. Bioetanol. Biodiesel. Tipos de materias primas. Procesos.

Producción a nivel nacional. Marco regulatorio.

Producción de antibióticos: 11-lactámicos, Penicilina y Cefalosporinas naturales y semi- sintéticas. Microorganismos y procesos productivos. Bioprocesos industriales para la obtención de vitaminas (cianocobalamina, riboflavina y ácido ascórbico) y esteroides. Obtención de enzimas.

Bioinoculantes y bioinsecticidas con especial referencia a su empleo en Argentina. Producción fermentativa de ácidos y solventes de importancia económica (ácido cítrico, ácido láctico, ácido itacónico, ácido glucónico y ácido succínico). Tratamiento de efluentes industriales. Aguas residuales. Efluentes gaseosos. Legislación vigente.

Objetivos 

– Conocer y desarrollar las distintas etapas de los procesos llevados a cabo con recombinantes, para la obtención de bienes en general con especial referencia a aplicaciones de diagnóstico y clínicas.

– Conocer distintas plataformas para la producción de recombinantes: plantas y animales transgénicos, molecular farming, plantas resistentes a plagas y herbicidas, animales transgénicos.

Contenidos mínimos 

Producción industrial de proteínas recombinantes de interés clínico, diagnóstico e industrial. Estrategias de clonado, fermentación, extracción, purificación y formulación. Garantía de calidad: Normas GMP. Reglamentación vigente aplicada

por las autoridades regulatorias nacionales. Insulina e interferón.3. Producción de hormona de crecimiento humana (hgh) y eritropoyetina (epo).

vacunas recombinantes humanas. Vacunas de nueva generación: vacunas de ADN, de subunidades, comestibles, quiméricas.

Vacunas animales. Tipo de vacunas según su composición y ejemplos de vacunas comercializadas en argentina. Plataformas de producción de vacunas virales. Vacuna antiaftosa. Molécula farming.

Objetivos 

Aplicar   conocimientos  y   herramientas  del   campo  disciplinar   de   la   informática  al procesamiento de datos experimentales para comprender los problemas genéticos y biológicos en general.

Contenidos mínimos 

Análisis secuenciales. Evolución de proteínas y  ácidos nucleicos. Mutaciones. Formatos para archivos de secuencias moleculares. Divergencia secuencial. Alineamientos secuenciales. Identidad y  similitud secuencial. Significancia  estadística. Algoritmos de alineamiento local, global y  por matriz de puntos. Homologías, ortologías, paralogías y analogías. Familias de homólogos. Profiles. Teoría de la información y entropía. Hidden Markov Models. Lagos. Análisis de residuos conservados. Bases de datos secuenciales. Patrones y motivos secuenciales. Predicciones a partir de métodos secuenciales.

Análisis estructurales. Estructura proteica. Cristalización proteica. Formatos para archivos de secuencias moleculares. Herramientas de visualización de estructuras. Plegado. Dinámica de proteínas. Relación secuencia, estructura y función en el marco evolutivo. Métodos de medición de similitud estructural. Root Mean Square Deviation. Matrices de Bases de datos estructurales. Búsquedas basadas en criterios estructurales.

Modelado molecular. Estimación de la estructura secundaria. Identificación de proteínas de transmembrana. Estimación de  la  estructura terciaria  por  análisis  secuenciales y  por potenciales energéticos. Modelado ab initio y por homología. Threading. Validaciones de modelos por métodos estructurales y energéticos. Técnicas de Docking. CASP. Predicción de interacciones. Bases de datos de interacciones.

Análisis filogenético. Dendrogramas: fenogramas, cladogramas, árboles filogenéticos, filogramas. Formatos para archivos con información filogenética. Modelos de evolución. Aplicación de modelos de evolución. Búsqueda del árbol óptimo: algoritmos exhaustivos y algoritmos heurísticos. Bootstrapping. Branch Swapping: NNI, SPR, TBR. Distancia, parsimonia y máxima verosimilitud. Contactos. Potenciales de contactos.

Objetivos 

Conocer y aplicar métodos de desarrollo de modelos matemáticos para su utilización en el diseño de la instrumentación  y control de los distintos procesos biotecnológicos.

Contenidos mínimos 

Modelado  de  operaciones unitarias. Biorreactores y modelado  cinético. Separación de componentes: destilación, extracción y modelado. Secuencia práctica para la separación de mezclas no ideales. Diseño preliminar de torres de destilación.

Modelado y simulación del bioproceso en estado estacionario. Esquema y análisis de la estructura de bioprocesos. Diagramas de flujo de bioprocesos. Modelado del bioproceso y simulación asistida por computadora. Análisis de sensibilidad y optimización del bioproceso. Modelado y simulación del bioproceso en estado dinámico. Caract. Sistemas de primer y segundo orden. Instrumentación. Sensores físicos y físicoquímicos. Medición de biomasa. Instrumentos programables.

Sistemas digitales de control de bioprocesos. Control de lazos abiertos y cerrados. Instrumentación  y   equipos  de  transmisión.  Transmisores  inteligentes  y  arquitectura.

Algoritmo de control en equipos digitales. Algoritmo PID. La lógica difusa. Análisis sistemas de control. Estrategias de control avanzado.

Objetivos 

–   Adquirir conocimientos para el diseño de procesos biológicos en micro y nanoescala, así como una descripción de sus aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.

–   Conocer y utilizar técnicas analíticas instrumentales aplicables  a procesos biológicos en micro y nanoescala.

Contenidos mínimos 

Nanotecnología. La nanoescala. Propiedades físico-químicas  de nanoestructuras. Nanopartículas  metálicas.  Plasmones.  Propiedades  ópticas  de  nanopartículas.  Quantum dots. Aplicaciones.

Microscopía  convencional.   Reflexión  y  refracción.   Índice  de  refracción.  Reflexión  total interna.   Dioptras  y  lentes.  Instrumentos  ópticos.   El  ojo   humano.   Microscopio  óptico. Iluminación.  Objetivos  y  oculares.  Fuentes  de  luz.  Campo   brillante  y  campo  oscuro. Contraste de fase.

Ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético. Ondas propagantes y evanescentes.

Polarización, interferencia y difracción. Apertura numérica. Límite de resolución.

Nuevas microscopías. Microscopía electrónica. Fluorescencia. Fluoróforos. Quenching y fotoblanqueo. Filtros ópticos. Microscopías de fluorescencia.  Microscopía  confocal. Barrido sobre una muestra. Microscopía multifotónica. Microscopías no lineales. Técnicas de superresolución.

Microscopias  de  campo  cercano.  Microscopio  de  efecto  túnel.  Microscopio  de  fuerza atómica.   Microscopía  óptica  de  campo  cercano   con  apertura.   Microscopía  óptica  de intensificación de campo. Espectroscopia Raman. Espectroscopias de campo cercano. Resolución espacial. Modos de operación. Barrido con actuadores piezoeléctricos. Sondas. Imágenes. Aplicaciones físicas, químicas y biológicas.