Dr. Alfredo Martínez Jiménez

 

v   Investigador Titular B del Instituto de Biotecnología-UNAM

v   Tutor de Maestría y Doctorado

v   Nivel I del SNI

 

e-mail: alfredo@ibt.unam.mx

Curriculum vitae

 

 

 

 

Grupo

 

 

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Tesis dirigidas

 

 

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Línea de Investigación del Grupo

 

Biotecnologías para la generación renovable de energía y compuesto químicos derivados del petróleo.

 

 

Líneas de investigación

 

«   Ingeniería metabólica de Escherichia coli y Bacillus subtilis para la producción de etanol carburante y lactatos ópticamente puros a partir de residuos agroindustriales.

 

«    Desarrollo de procesos químicos y enzimáticos para la hidrólisis de hemicelulosa en azúcares fermentables.

 

«    Integración de procesos para la obtención de combustibles renovables minimizando el uso de energía proveniente de combustibles fósiles.

 

 

 

Realizamos estudios para entender los procesos celulares relacionados al transporte de fuentes de carbono, el metabolismo central, las vías de fermentación y la capacidad de producción de compuestos de interés comercial con las bacterias Escherichia coli y Bacillus subtilis. Además, realizamos estudios para evaluar la producción de etanol con levaduras en diferentes condiciones de estrés. Con base en estos estudios, se han desarrollando cepas modificadas mediante ingeniería de vías metabólicas y procesos fermentativos para la producción de varios compuestos de interés industrial. La principal línea de investigación del grupo está enfocada al desarrollo de cepas microbianas y procesos para convertir los azúcares presentes en hidrolizados de residuos agroindustriales en etanol carburante, L o D lactato óptimamente puros, succinato y otros productos homólogos o heterólogos, mediante el uso de las vías fermentativas de E. coli y B. subtilis. Los tres productos citados se utilizan para sustituir materiales obtenidos a partir del petróleo. El ya cercano agotamiento de este combustible fósil permite vislumbrar que, en un futuro cercano, la obtención de dichos productos, utilizando materiales renovables, tecnologías sustentables y amigables con el medio ambiente, y la optimización de cepas y cultivos mediante herramientas de la ingeniería de vías metabólicas y de bioingeniería, permitirá la producción de éstos a precios competitivos y por tanto su producción a nivel comercial con procesos biotecnológicos.

 

El punto de partida para la obtención de estos productos es la utilización de los azúcares presentes en los hidrolizados de residuos agroindustriales, principalmente xilosa y glucosa, y fracciones minoritarias de arabinosa y manosa. Dada la alta disponibilidad y su concentración en varias regiones del país, el bagazo de caña de azúcar constituye el residuo agroindustrial en el cual hemos desarrollado procesos de hidrólisis, sin embargo a futuro contemplamos la utilización de una amplia gama de sustratos lignocelulósicos. Mediante tratamientos térmicos a 121 grados Centígrados, por una hora y con una concentración de 2% (p/v) de ácido sulfúrico, logramos obtener hidrolizados de hemicelulosa conteniendo 60 g/litro de azúcares fermentables (40 de xilosa, 10 de arabinosa y 10 de glucosa). Además la resultante fracción celulósica puede ser hidrolizada con enzimas o ácidos concentrados.

 

 

Composición del Bagazo de Caña

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Realizamos estudios experimentales de análisis de control metabólico. Hemos encontrando que el control del flujo glucolítico y de formación de etanol se encuentra fuera de la vía glucolítica y que la actividad de la piruvato decarboxilasa tiene el mayor control del flujo en cepas etanologénicas de E. coli cuando se utiliza xilosa o glucosa como fuente de carbono y energía en medios minerales. Hemos construido versiones más eficientes de E. coli etanologénica para producir etanol y estamos llevando a cabo estudios enzimáticos, metabólicos y de control para determinar cómo se distribuye y controla el flujo de carbono en E. coli silvestre y etanologénica con diferentes niveles de actividad de Pdc y Adh. Actualmente llevamos a cabo estudios para re-estructurar la red metabólica de E. coli y potenciar el flujo de carbono a través de vías alternas a la glucólisis con el fin de incrementar la velocidad de producción de etanol. Así mismo, iniciamos estudios para producir etanol en cultivos continuos con E. coli etanologénica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Usando como modelo a una bacteria Gram positiva utilizada ampliamente en la industria biotecnológica, hemos logrado obtener por primera vez biocatalizadores etanologénicos a partir de B. subtilis. No obstante que los resultados obtenidos han sido exitosos y alentadores, es necesario realizar investigación adicional para optimizar la red metabólica de este microorganismo con el fin de obtener altas velocidades de producción de etanol. A la par evaluamos la utilización de azúcares presentes en los hidrolizados de la fracción hemicelulósica del bagazo de caña, para proponer a B. subtilis como candidato a ser usada en procesos fermentativos.

 

Por otro lado, estudios exploratorios con B. subtilis nos han permitido concluir que en condiciones no-aireadas este microorganismo es capaz de convertir glucosa y celobiosa en L-lactato con rendimientos de conversión de los azúcares mayores al 80% y el L-lactato obtenido es óptimamente puro. Este aspecto es relevante, considerando que nuestra propuesta es obtener polímeros biodegradables basados en lactato y que para dicho propósito es necesario realizar mezclas a partir de los dos isómeros óptimamente puros para obtener las propiedades físicas, mecánicas y de biodegradación del poli-lactato. Actualmente, con el fin de producir lactato a partir de diferentes fuentes de azúcares, incluyendo los hidrolizados de residuos agroindustriales, estamos modificando, por ingeniería metabólica tanto cepas de E. coli como de B. subtilis para producir L y D lactato óptimamente puros en ambos microorganismos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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