EGEL Plus Ingeniería en Biotecnología cheat sheet

Cinética de Michaelis-Menten: v = Vmax·[S]/(Km+[S]); Km es la concentración de sustrato a la que v = Vmax/2 y mide la afinidad aparente de la enzima.

Linealizaciones: Lineweaver-Burk (1/v vs 1/[S], pendiente Km/Vmax, intercepto 1/Vmax) y Eadie-Hofstee (v vs v/[S], pendiente -Km).

Inhibición competitiva: aumenta Km aparente, Vmax sin cambio; no competitiva: baja Vmax, Km sin cambio; acompetitiva: bajan ambos.

Ecuación de Arrhenius: k = A·e^(-Ea/RT); un aumento de 10 °C suele duplicar la velocidad de reacción química, pero las enzimas se desnaturalizan por encima de su temperatura óptima.

Equilibrio ácido-base: pH = pKa + log([A-]/[HA]); el pH óptimo de una enzima refleja la protonación de residuos catalíticos.

Primera ley de la termodinámica aplicada a bioprocesos: ΔG = ΔH - TΔS; una reacción es espontánea solo si ΔG < 0.

Rendimiento metabólico: el ATP por glucosa es ~30-32 en respiración aerobia (según lanzadera) frente a 2 netos en glucólisis anaerobia.

Estequiometría de crecimiento: balancear C, N, H, O y carga; el coeficiente de rendimiento Yx/s (g biomasa/g sustrato) se obtiene del balance, no de la velocidad.

Dogma central: ADN → ARN → proteína; la transcripción usa la cadena molde en sentido 3'→5' y la ARN polimerasa sintetiza 5'→3'.

PCR: desnaturalización ~95 °C, alineamiento 50-65 °C (Tm ≈ 2 °C por par A-T y 4 °C por par G-C), extensión 72 °C para Taq; la fidelidad de Taq es ~10^-4 a 10^-5 errores por base.

qPCR: Ct inversamente proporcional a la cantidad inicial de molde; la cuantificación absoluta requiere curva estándar y la relativa usa el método ΔΔCt.

Clasificación de microorganismos por temperatura: psicrófilos <15 °C, mesófilos 20-45 °C, termófilos 45-80 °C, hipertermófilos >80 °C.

Crecimiento microbiano: fase lag, exponencial (μ = ln2/td), estacionaria y muerte; en quimiostato μ = D y el lavado ocurre cuando D > μmax.

Tinción de Gram: pared gruesa de peptidoglicano retiene cristal violeta-yodo (Gram positiva); la membrana externa con LPS se decolora (Gram negativa).

Esterilización: autoclave 121 °C, 15 psi, 15-20 min para vapor saturado; filtración 0.22 µm para medios termolábiles.

Enzimas de restricción tipo II cortan en secuencias palindrómicas y generan extremos cohesivos o romos; la ligasa une extremos 5'-fosfato con 3'-OH.

Mitosis: profase, metafase (alineación en placa), anafase (separación de cromátidas), telofase; la meiosis I reduce la ploidía por segregación de homólogos.

Leyes de Mendel: segregación (alelos se separan en gametos) y distribución independiente (genes en cromosomas distintos); el ligamiento genético viola la segunda.

Herencia ligada al X: los machos son hemicigotos y expresan el alelo recesivo con mayor frecuencia que las hembras.

Vectores plasmídicos: origen de replicación, marcador de selección (ampR, kanR), sitio múltiple de clonación y promotor; el tamaño del inserto limita la eficiencia de transformación.

CRISPR-Cas9: el ARN guía dirige el corte de doble cadena por el dominio HNH/RuvC; la reparación por NHEJ produce indels y por HDR permite edición precisa con molde.

Transformación: química con CaCl2 y choque térmico, electroporación (campo eléctrico ~2.5 kV/cm) o biolística; la selección se hace con antibiótico o auxotrofía.

Electroforesis en gel de agarosa: el ADN migra hacia el ánodo por su carga negativa; fragmentos lineales separan por tamaño y los circulares relaxados/superenrollados migran distinto.

Secuenciación Sanger: didesoxinucleótidos terminadores de cadena; la lectura del electroferograma da la secuencia 5'→3' del fragmento sintetizado.

Upstream: selección de cepa, preparación de inóculo, formulación de medio, esterilización y fermentación; el inóculo típico es 5-10 % v/v del volumen de trabajo.

Tipos de biorreactor: tanque agitado con deflectores (STR), airlift, lecho empacado y de membrana; el STR domina en cultivos sumergidos por su transferencia de oxígeno.

Transferencia de oxígeno: OTR = kLa·(C*-CL); en STR kLa depende de la potencia de agitación y del flujo de aire, y suele ser el paso limitante en cultivos densos.

Escalamiento: mantener P/V, kLa o el tiempo de mezclado como criterio; no se pueden conservar simultáneamente todos los parámetros.

Modos de operación: lote (batch), lote alimentado (fed-batch, controla sustrato limitante) y continuo (quimiostato, estado estacionario); el fed-batch evita inhibición por sustrato y represión catabólica.

Downstream: centrifugación o filtración para separar células, homogenización o lisis, clarificación, cromatografía (intercambio iónico, afinidad, exclusión) y pulido; el orden prioriza volumen y estabilidad.

Cromatografía: la resolución depende de la selectividad y de la dispersión; la afinidad captura el blanco y el intercambio iónico o la exclusión molecular lo pulen.

Esterilización de bioprocesos: el valor D y el tiempo de reducción decimal determinan el tiempo a 121 °C; la esterilización en continuo (HTST) reduce el daño térmico al medio.

Niveles de bioseguridad: BSL-1 (agentes no patógenos), BSL-2 (patógenos moderados), BSL-3 (patógenos transmitibles graves), BSL-4 (agentes letales sin tratamiento); cada nivel exige prácticas, equipo y diseño de instalación específicos.

Buenas prácticas de fabricación (GMP): instalaciones calificadas, validación de procesos, trazabilidad de lotes, liberación por control de calidad y gestión de desviaciones.

Normas ISO relevantes: ISO 9001 (gestión de calidad), ISO 14001 (ambiental), ISO 13485 (dispositivos médicos) e ISO/IEC 17025 (competencia de laboratorios de ensayo).

Análisis de peligros: HACCP identifica puntos críticos de control; el análisis de riesgos usa probabilidad × severidad y jerarquiza controles.

Documentación: cuaderno de laboratorio con fecha, firma y enmiendas trazables; los datos en bruto deben conservarse para reproducibilidad y auditoría.

Bioseguridad en laboratorio: derrames se cubren con desinfectante, se dejan actuar y se retiran con material absorbente; el lavado de manos y el uso de EPP son la primera barrera.

Bioética: consentimiento informado, evaluación riesgo-beneficio, confidencialidad de datos genéticos y precaución ante liberación de organismos modificados.

Propiedad intelectual y acceso: las patentes biotecnológicas requieren novedad, actividad inventiva y aplicación industrial; el Convenio de Budapest regula el depósito de cepas.

Estequiometría de crecimiento: balancear C, N, H, O y carga; el coeficiente de rendimiento Yx/s (g biomasa/g sustrato) se obtiene del balance, no de la velocidad.

Ecuación de Arrhenius: k = A·e^(-Ea/RT); la energía de activación controla la sensibilidad térmica de una reacción enzimática.

Equilibrio ácido-base: pH = pKa + log([A-]/[HA]); el pH óptimo de una enzima refleja la protonación de residuos catalíticos.

Primera ley de la termodinámica aplicada a bioprocesos: ΔG = ΔH - TΔS; una reacción es espontánea solo si ΔG < 0.

Rendimiento metabólico: el ATP por glucosa es ~30-32 en respiración aerobia (según lanzadera) frente a 2 netos en glucólisis anaerobia.

Cinética enzimática: la constante catalítica kcat mide moléculas de sustrato convertidas por enzima por unidad de tiempo; la eficiencia catalítica es kcat/Km.

Solubilidad y precipitación: la salinidad afecta la solubilidad de proteínas; el salting out concentra sales y el salting in ocurre a baja fuerza iónica.

Unidades y dimensiones: verificar moles, masa y volumen en cada balance; un error de unidades en el rendimiento se propaga a todo el cálculo del proceso.

Dogma central: ADN → ARN → proteína; la transcripción usa la cadena molde en sentido 3'→5' y la ARN polimerasa sintetiza 5'→3'.

PCR: desnaturalización ~95 °C, alineamiento 50-65 °C (Tm ≈ 2 °C por par A-T y 4 °C por par G-C), extensión 72 °C para Taq; la fidelidad de Taq es ~10^-4 a 10^-5 errores por base.

qPCR: Ct inversamente proporcional a la cantidad inicial de molde; la cuantificación absoluta requiere curva estándar y la relativa usa el método ΔΔCt.

Clasificación de microorganismos por temperatura: psicrófilos <15 °C, mesófilos 20-45 °C, termófilos 45-80 °C, hipertermófilos >80 °C.

Crecimiento microbiano: fase lag, exponencial (μ = ln2/td), estacionaria y muerte; en quimiostato μ = D y el lavado ocurre cuando D > μmax.

Tinción de Gram: pared gruesa de peptidoglicano retiene cristal violeta-yodo (Gram positiva); la membrana externa con LPS se decolora (Gram negativa).

Enzimas de restricción tipo II cortan en secuencias palindrómicas y generan extremos cohesivos o romos; la ligasa une extremos 5'-fosfato con 3'-OH.

Esterilización: autoclave 121 °C, 15 psi, 15-20 min para vapor saturado; filtración 0.22 µm para medios termolábiles.

Mitosis: profase, metafase (alineación en placa), anafase (separación de cromátidas), telofase; la meiosis I reduce la ploidía por segregación de homólogos.

Leyes de Mendel: segregación (alelos se separan en gametos) y distribución independiente (genes en cromosomas distintos); el ligamiento genético viola la segunda.

Vectores plasmídicos: origen de replicación, marcador de selección (ampR, kanR), sitio múltiple de clonación y promotor; el tamaño del inserto limita la eficiencia de transformación.

CRISPR-Cas9: el ARN guía dirige el corte de doble cadena por el dominio HNH/RuvC; la reparación por NHEJ produce indels y por HDR permite edición precisa con molde.

Transformación: química con CaCl2 y choque térmico, electroporación (campo eléctrico ~2.5 kV/cm) o biolística; la selección se hace con antibiótico o auxotrofía.

Electroforesis en gel de agarosa: el ADN migra hacia el ánodo por su carga negativa; fragmentos lineales separan por tamaño y los circulares relaxados/superenrollados migran distinto.

Secuenciación Sanger: didesoxinucleótidos terminadores de cadena; la lectura del electroferograma da la secuencia 5'→3' del fragmento sintetizado.

Herencia ligada al X: los machos son hemicigotos y expresan el alelo recesivo con mayor frecuencia que las hembras.

Upstream: selección de cepa, preparación de inóculo, formulación de medio, esterilización y fermentación; el inóculo típico es 5-10 % v/v del volumen de trabajo.

Tipos de biorreactor: tanque agitado con deflectores (STR), airlift, lecho empacado y de membrana; el STR domina en cultivos sumergidos por su transferencia de oxígeno.

Transferencia de oxígeno: OTR = kLa·(C*-CL); en STR kLa depende de la potencia de agitación y del flujo de aire, y suele ser el paso limitante en cultivos densos.

Escalamiento: mantener P/V, kLa o el tiempo de mezclado como criterio; no se pueden conservar simultáneamente todos los parámetros.

Modos de operación: lote (batch), lote alimentado (fed-batch, controla sustrato limitante) y continuo (quimiostato, estado estacionario); el fed-batch evita inhibición por sustrato y represión catabólica.

Downstream: centrifugación o filtración para separar células, homogenización o lisis, clarificación, cromatografía (intercambio iónico, afinidad, exclusión) y pulido; el orden prioriza volumen y estabilidad.

Cromatografía: la resolución depende de la selectividad y de la dispersión; la afinidad captura el blanco y el intercambio iónico o la exclusión molecular lo pulen.

Esterilización de bioprocesos: el valor D y el tiempo de reducción decimal determinan el tiempo a 121 °C; la esterilización en continuo (HTST) reduce el daño térmico al medio.

Niveles de bioseguridad: BSL-1 (agentes no patógenos), BSL-2 (patógenos moderados), BSL-3 (patógenos transmitibles graves), BSL-4 (agentes letales sin tratamiento); cada nivel exige prácticas, equipo y diseño de instalación específicos.

Buenas prácticas de fabricación (GMP): instalaciones calificadas, validación de procesos, trazabilidad de lotes, liberación por control de calidad y gestión de desviaciones.

Normas ISO relevantes: ISO 9001 (gestión de calidad), ISO 14001 (ambiental), ISO 13485 (dispositivos médicos) e ISO/IEC 17025 (competencia de laboratorios de ensayo).

Análisis de peligros: HACCP identifica puntos críticos de control; el análisis de riesgos usa probabilidad × severidad y jerarquiza controles.

Documentación: cuaderno de laboratorio con fecha, firma y enmiendas trazables; los datos en bruto deben conservarse para reproducibilidad y auditoría.

Bioseguridad en laboratorio: derrames se cubren con desinfectante, se dejan actuar y se retiran con material absorbente; el lavado de manos y el uso de EPP son la primera barrera.

Bioética: consentimiento informado, evaluación riesgo-beneficio, confidencialidad de datos genéticos y precaución ante liberación de organismos modificados.

Propiedad intelectual y acceso: las patentes biotecnológicas requieren novedad, actividad inventiva y aplicación industrial; el Convenio de Budapest regula el depósito de cepas.