Disciplina Curricular
Fábricas Celulares Microbianas FCM
Mestrado Bolonha em Biotecnologia - MBiotec 2021
Contextos
Grupo: MBiotec 2021 > 2º Ciclo > Opções Livres - Percurso Geral > Especialização em Biotecnologia Celular e Molecular
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
Os estudantes que frequentem esta UC deverão ter conhecimentos básicos de Bioquímica, Biologia Molecular e Genética, bem como competências básicas de utilização de MatLab. Os estudantes que não sejam possuidores de uma licenciatura na área das Ciências da Vida são fortemente aconselhados a frequentar a UC "Introdução às Ciências Biológicas".
Objectivos
Esta UC tem como objectivo familiarizar os estudantes com as abordagens e tecnologias modernas para a engenharia de micróbios tendo em vista a sua aplicação em processos biotecnológicos de elevado impacto societal. Em específico, serão detalhadas abordagens de engenharia genética/genómica e de engenharia metabólica, a aplicar em diferentes contextos, bem como serão estudados os melhores métodos para a fenotipagem "high-throughput" das estirpes desenhadas. Será enfatizado o uso de ferramentas computacionais para o suporte da engenharia de estirpes, bem como para a prospecção in silico de novas vias metabólicas/enzimas e para a fenotipagem de estirpes. As vantagens, limitações e possibilidades de aplicação das diferentes abordagens no contexto industrial serão discutidas, tirando vantagem da organização de seminários leccionados por investigadores vindos preferencialmente da indústria.
Programa
Overview das vias metabólicas centrais com impacto em processos biotecnológicos mediados por micróbios.Princípios de simulação metabólica in silico baseada em "constrains" e em flux balance analysis. Algoritmos de optimização para optimização de estirpes. Exploração da modelação de redes genéticas em engenharia de micróbios. Ferramentas de biologia sintética para prospecção in silico de vias metabólicas/enzimas para a implementação da produção microbiana de compostos químicos de valor acrescentado. Estratégias de engenharia genética e genómica para melhorar a performance de hospedeiros microbianos: evolução dirigida, genome shuffling, abordagens fenómicas e metabolómicas para guiar a evolução racional de catalisadores microbianos. Engenharia metabólica para melhorar o balanço de cofactores, potencial redox, rácio substrato/produto e engenharia de transportadores. Design e optimização de biosensores para a fenotipagem high-throughput de estirpes.
Metodologia de avaliação
A nota final na UC resulta da avaliação de duas componentes: 1. Projecto (65%)- Os alunos realizarão um pequeno projecto (supervisionado pelos professores nas aulas OT previstas) visando a exploração das ferramentas/abordagens aprendidas para solucionar desafios biotecnológicos identificados. A apresentação dos resultados (que pode envolver validação experimental) e da estratégia usada, em conjunto com o relatório escrito associado, serão objecto de avaliação. 2. Laboratórios (35%) - Os alunos elaborarão dois relatórios escritos para descrever os resultados obtidos nas aulas laboratoriais L2 e L5 (75% da nota da componente laboratorial). Serão realizados quizzes online nas aulas laboratoriais (focados nos objectivos das aulas e nas metodologias a usar) cujo resultado também será levado em conta (25% da componente laboratorial)
Componente de Competências Transversais
Nesta UC serão desenvolvidas as seguintes competências transversais: 1. Pensamento crítico e capacidade de solucionar problemas: as aulas laboratoriais e o projecto que os alunos leverão a cabo colocarão aos alunos desafios biotecnológicos relevantes para os quais serão desenhadas (em conjunto com os professores) estratégias de resolução apropriadas. 2. Relacioanamentos inter-pessoais: As aulas laboratoriais e o projecto serão realizados em grupos de 3 alunos levando ao desenvolvimento de competências de liderança, espírito de equipa e resolução de conflitos. As capacidades de comunicação orais e de escrita serão estimuladas através dos documentos escritos que terão que entregar e da apresentação oral (que conterá um quizz para os colegas) que terão que realizar. 3. Cidadania: os problemas biotecnológicos que serão abordados na UC estão concentrados em reconhecidos desafios societais como a sustentabilidade ambiental ou o envelhecimento saudável.
Componente Laboratorial
A componente laboratorial incluirá aulas in silico (de índole computacional) e "wet-lab" estando previstos os seguintes laboratórios: L1. Introdução à modelação de redes metabólicos em sistemas modelo (3 aulas computacionais) L2. Optimização da produção de etanol em células de S. cerevisiae guiada pelo uso de algoritmos de optimização de estirpes e por simulação metabólica (1 aula computacional +3 aulas wet lab) L3. Uso de ferramentas computacionais para a prospecção de vias metabólicas e/ou enzimas (2 aulas computacionais) L4. Modelação de redes genéticas e o seu uso em engenharia de micróbios (1 aula computacional) L5. Uso de biosensores (baseados em fluorescência) para fenotipagem de bibliotecas de estirpes de leveduras e bactérias (2 aulas wet lab) L6. Laboratório livre para os alunos usarem na validação experimental dos resultados obtidos nos projectos desenvolvidos (2 aulas wet-lab)
Componente de Programação e Computação
A UC está âncorada na utilização de MatLab para a simulação metabólica e para o uso de algoritmos de optimização de estirpes, quer usando uma framework bi-level (e.g. Optknock) ou bi-objectivo (p.e. MoMo). Serão também exploradas (essencialmente do ponto de vista do utilizador) ferramentas computacionais para a prospecção de vias metabólicas (p.e. ReactPred ou MetaCyc) ou enzimas (p.e. Mines ou Brenda).
Princípios Éticos
Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.