Bienvenido a CLP9 «Ómicas ambientales integradas – aplicaciones biotecnológicas»
En breve
CLP9 está previsto para:
- Profesionales académicos (profesores, tutores, supervisores); EQF 8
CLP9 Resumen
El avance de los enfoques basados en el ADN para la generación e interpretación de datos del genoma abarca, entre otros, el estudio de los genomas a escala ambiental utilizando ADN ambiental (eDNA). El ADNe es el material genético de origen nuclear y mitocondrial liberado por un organismo en el medio ambiente. Se obtiene directamente de muestras ambientales (terrestres o acuáticas) sin necesidad de disponibilidad de biomaterial y se utiliza como un enfoque de muestreo no invasivo, estandarizado, eficiente y fácil de manipular. Por lo tanto, el muestreo de ADNe se aplica para monitorear la distribución de especies y opera a través de protocolos sensibles y rentables. Aunque los desafíos e inconvenientes técnicos actuales que enfrentan los científicos están relacionados principalmente con los obstáculos en la obtención, secuenciación e interpretación de datos del eDNA, el potencial de las aplicaciones del eDNA es indudable. Las perspectivas sobre las aplicaciones del eDNA cubren la mejora de los métodos de campo y protocolos de laboratorio para su detección y los avances técnicos en la aplicación del eDNA como herramienta de inventario y seguimiento de la biodiversidad.
La protección ambiental contemporánea ha enfatizado cómo se pueden utilizar las tecnologías moleculares y «ómicas» para determinar la naturaleza, el comportamiento y las funciones de las comunidades microbianas presentes en los ecosistemas para limitar y eliminar la contaminación. Las «ómicas» ambientales tienen como objetivo comprender mejor los procesos metabólicos de una amplia variedad de organismos y/o comunidades microbianas complejas para mejorar las relaciones fenotipo-genotipo, proporcionando así nuevos conocimientos sobre las moléculas y procesos clave responsables de la adaptación de los organismos en respuesta a los cambios ambientales. Los avances en los nuevos enfoques ómicas (metagenómica, meta-transcriptómica, meta-proteómica, metabolómica y fluxómica) y el enfoque multi-ómico aplicado han generado información invaluable sobre comunidades microbianas y aplicaciones biotecnológicas esenciales, desde la biorremediación de contaminantes hasta el diseño de biosensores innovadores, la detección de nuevos catalizadores o producción biológica de materiales y productos. Los avances en las tecnologías «ómicas» nos permitirán explorar y caracterizar nuevos entornos y procesos para desarrollar y optimizar nuevas aplicaciones biotecnológicas.
La proteómica ambiental es un área de aplicación de la proteómica que estudia los efectos de los entornos de crecimiento en el desarrollo de organismos en condiciones naturales no controladas. Esta rama de la proteómica contribuye a la identificación y determinación cuantitativa de las proteínas expresadas en la célula, al descubrimiento de los mecanismos de procesos celulares esenciales y al esclarecimiento de fenómenos como la sintrofia, el intercambio de genes y la comunicación entre células a nivel molecular. La proteómica ambiental investiga los ensamblajes de organismos dominados por microbios y diseña patrones diferenciales de producción y expresión de proteínas que reflejan respuestas fisiológicas a los cambios ambientales (en condiciones normales y bajo estrés). Realiza estudios de laboratorio con microorganismos ambientales modelo y estudia comunidades microbianas naturales, analizando su proteoma colectivo (metaproteómica). La proteómica ambiental tiene diversas áreas de investigación y aplicación (por ejemplo, ingeniería metabólica, ecología microbiana, tolerancia al estrés ambiental, etc.) debido a las innovaciones metodológicas y técnicas (por ejemplo, 2D PAGE, LC, ICAT, MS, visualización de fagos, bioinformática, etc.) que permiten la identificación de proteínas y la caracterización estructural.
La biotecnología ambiental es la aplicación de principios y técnicas de la biotecnología para estudiar y gestionar el medio ambiente natural. Implica el uso de microorganismos y otros agentes biológicos para realizar tareas beneficiosas para el medio ambiente, como limpiar sitios contaminados, mejorar la salud del suelo y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Ejemplos de aplicaciones de biotecnología ambiental incluyen el uso de bacterias para descomponer contaminantes en el agua y el suelo, el uso de algas para absorber el exceso de nutrientes de las aguas residuales y el uso de hongos para descomponer la materia orgánica en los vertederos. La biotecnología ambiental tiene el potencial de contribuir a encontrar soluciones sostenibles a los problemas ambientales y es un área de investigación y desarrollo activo. La base de datos ambiental proporciona acceso a literatura científica internacional relacionada con todos los aspectos de la calidad ambiental, el monitoreo, la gestión de recursos y la conservación. La bioinformática es esencial para comprender los procesos ecológicos, gestionar datos y desarrollar herramientas para abordar los desafíos globales.
Objetivos educativos
Este CLP ofrece nuevos conocimientos y competencias sobre:
- eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular.
- Muestreo de ADNe y sus desafíos e inconvenientes técnicos.
- Áreas de aplicación del ADN y potencial future.
- Мultiomics enfoque holístico en la investigación ecológica mediante el uso de tecnologías ómicas.
- Técnicas y enfoques ómicos para aplicaciones biotecnológicas: biodegradación, biorremediación, agricultura sostenible, reducción/mitigación del daño medioambiental.
- Perspectivas y retos de la aplicación biotecnológica de las técnicas «оmicas.
- Fundamentos de proteómica y proteómica ambiental.
- Principales categorías de proteómica ambiental y las innovaciones metodológicas y técnicas relevantes para ellas.
- Desafíos, fronteras y perspectivas de las aplicaciones de la proteómica ambiental.
- Métodos bioinformáticos y herramientas de software para comprender datos biológicos.
- Ciencia de datos: bases de datos ambientales que aseguran acceso a una gran cantidad de información relacionada con las ciencias ambientales.
- Ciencias ambientales: campo que estudia el medio ambiente y resuelve problemas ambientales.
- Retos y perspectiva de la bioinformática Ambiental.
Resultados de aprendizaje esperados
Al finalizar este módulo, los estudiantes podrán:
- Definir el eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular.
- Explicar las áreas de aplicación del eDNA de origen microbiano y macroorganismos en diferentes hábitats y periodos de tiempo.
- Reconocer y aplicar protocolos de muestreo de ADNe para monitorear la distribución de especies.
- Explicar los desafíos técnicos y los inconvenientes del muestreo de eDNA y la interpretación de datos.
- Comprender el potencial de las aplicaciones de eDNA.
- Describir los enfoques ómicos en la investigación ecológica.
- Presentar el papel de un enfoque multiómico holístico para la biorremediación y la protección ambiental.
- Revelar el potencial de las técnicas y enfoques multiómicos para aplicaciones biotecnológicas en un contexto ambiental.
- Explicar una solución multimix para desarrollar biotecnología para reducir la contaminación por petróleo y mitigar el daño ambiental.
- Definir las principales perspectivas y desafíos en la aplicación de técnicas ómicas para aplicaciones biotecnológicas en un contexto ambiental.
- Describir los principios de la proteómica/proteómica ambiental.
- Aplicar estudios proteómicos para la evaluación de la diversidad proteica de ecosistemas y comunidades.
- Definir las principales categorías de estudios de proteómica ambiental.
- Explicar la aplicación de la proteómica ambiental para la ingeniería metabólica, los estudios de ecología microbiana y la evaluación de la tolerancia al estrés ambiental.
- Especificar los desafíos, fronteras y perspectivas de la proteómica ambiental.
- Describir los principios y aspectos clave de la bioinformática ambiental y sus métodos y herramientas de software.
- Utiliczar diferentes bases de datos ambientales que cubran todos los aspectos del impacto humano en el medio ambiente.
- Definir las principales categorías de las ciencias ambientales.
- Explicar la aplicación de la bioinformática ambiental.
- Definir los desafíos, límites y perspectiva de la bioinformática ambiental.
Composición
Este CLP comprende dos Unidades de Resultados de Aprendizaje (ULO 4 & ULO 6)
- ULO 4:
- Módulo 1: Genómica: ADN ambiental y muestreo
- Módulo 11: Técnicas ómicas para aplicaciones biotecnológicas
- ULO 6
- Módulo 3: Proteómica Avanzada ambiental
- Módulo 6: Base de datos ambiental y bioinformática
Contenidos de aprendizaje
Acceda aquí al contenido didáctico del CLP9!
>>> Genómica: ADN ambiental y muestreo
>>> Técnicas ómicas para aplicaciones biotecnológicas
Evaluación de conocimientos
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Puntos de crédito ECTS y certificado
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