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Análisis de flujos metabólicos de Clostridium pasteurianum para incrementar la producción de hidrógeno

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dc.contributor.author Soto Santibáñez, Himmer
dc.date.accessioned 2020-09-25T03:59:49Z
dc.date.available 2020-09-25T03:59:49Z
dc.date.created 2019-05-07
dc.date.issued 2020-09-14
dc.identifier.citation Soto Santibáñez, Himmer. (2019). Análisis de flujos metabólicos de Clostridium pasteurianum para incrementar la producción de hidrógeno. (Maestría en Ciencias en Bioprocesos). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/28471
dc.description Tesis (Maestría en Ciencias en Bioprocesos), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, UPIBI, 2019, 1 archivo PDF, (67 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: Desde el inicio de la revolución industrial, se comenzaron a liberar al medio ambiente gases de efecto invernadero. El principal gas de efecto invernadero es el CO2, y es uno de los principales productos de la combustión de los combustibles fósiles. La alta demanda energética global ha propiciado que la liberación de los gases de efecto invernadero generen el conocido cambio climático, que, si no se toman medidas al respecto, las consecuencias serán catastróficas para el planeta en general. Una buena alternativa es el uso de las energías renovables, entre las cuales destacan los biocombustibles. De ellos, el hidrógeno es el que posee el máximo rendimiento energético por unidad de masa. Es un combustible prometedor ya que puede producirse por medio de la fermentación de residuos orgánicos, proceso que es lo suficientemente barato como para escalarse a nivel industrial. Entre los organismos productores de hidrógeno, el que lo produce a mayor cantidad es el del género Clostridium. Para lograr que el proceso más factible a nivel industrial, se puede emplear la ingeniería metabólica, disciplina que ha demostrado lograr incrementos significativos en la producción de metabolitos de interés, logrando mayores rendimientos. Esta disciplina permite identificar sitios potenciales de modificación genética, los cuales se pueden alcanzar mediante diferentes enfoques de biología molecular. Recientemente, se ha aprovechado el sistema CRISPR/Cas para realizar modificaciones genéticas y presenta muchas ventajas con respecto a los métodos tradicionales que incluyen alta simplicidad en su diseño, alta eficiencia de transformación y que se realicen varias modificaciones genéticas de manera simultánea. Los análisis de ingeniería metabólica realizados en el presente estudio proponen que para maximizar la producción de hidrógeno en Clostridium pasteurianum se deben de noquear los genes responsables de producir la fructosa isomerasa, el lactato, butirato y etanol. La primera podría generar un cambio significativo en el metabolismo que redireccionaría el flujo metabólico hacia la ruta de las pentosas fosfato permitiendo generar mayor poder reductor necesario para la producción de hidrógeno. Las tres últimas modificaciones pueden contribuir a la producción de hidrógeno eliminando la competencia por productos no deseados que no son requeridos para el ciclo de vida. El llevar a cabo tales modificaciones in vivo muy seguramente llevará hacia un incremento en la producción de hidrógeno. ABSTRACT: Since the beginning of the industrial revolution, greenhouse gases were released to the environment. The main greenhouse gas is the CO2, which is one of the main products of the combustion of fossil fuels. The high energetic demands have prompted the climate change which, if not stopped, will lead to catastrophic consequences on the planet. A good alternative is the utilization of renewable energies from which stand out the biofuels. Of them, the one that presents the greatest energetic capacity is hydrogen. It is a promising biofuel since it can be produced from the fermentation of organic wastes, a process cheap enough to be scaled up to the industrial level. Among the hydrogen producing organisms, the one that produces it at the highest rates is Clostridium. To achieve a more feasible process at the industrial level metabolic engineering can be a good tool, this discipline that has demonstrated to attain greater yields of the metabolite of interest. Metabolic engineering permits to identify potential sites of genetic modification which can be performed by several molecular biology techniques. Recently, the use of CRISPR/Cas system has gained popularity to perform genetic modifications due its high efficiency of transformation allowing several modifications to be performed at the same time. The analysis of metabolic engineering performed in the present study proposes that to achieve a greater hydrogen production by Clostridium pasteurianum, the genes responsible for producing fructose isomerase, lactate, butyrate and ethanol have to be knocked out. The first one could lead to a significant change on the metabolism because the metabolic flux would be redirected towards the pentose phosphate pathway leading to the reducing power necessary for hydrogen production. The last three modifications can eliminate the competing product formation not necessary for the life cycle. If the described modifications are performed in vivo, it is feasible to increase hydrogen production by Clostridium pasteurianum. es
dc.language.iso es es
dc.subject Efecto invernadero es
dc.subject Combustibles fósiles es
dc.subject Biocombustibles es
dc.title Análisis de flujos metabólicos de Clostridium pasteurianum para incrementar la producción de hidrógeno es
dc.contributor.advisor Guerrero Barajas, Claudia


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