La celulosa es un polisacárido que se encuentra presente en la naturaleza, el cual es de importancia mundial, debido a sus propiedades únicas que lo hacen fundamental en aplicaciones industriales tan diversas, como lo son en la producción del papel, en la industria biomédica, en el vestuario, cosméticos, entre otros. No sólo los organismos vegetales son capaces de producir celulosa, sino que también microorganismos como las bacterias Acetobacter, entre ellas la bacteria Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus), la cual es el organismo más estudiado por el rendimiento de biopelícula producida, como también por la fuente de celulosa limpia obtenida sin necesidad de purificación. Sin embargo, este rendimiento varía según las condiciones en las que crece la bacteria, como lo son la fuente de glucosa utilizada y la oxigenación que necesita al ser un microorganismo aeróbico estricto. Se ha utilizado esta bacteria a nivel industrial de producción, no obstante, el alto costo de mantenimiento por las necesidades antes mencionadas, no ha logrado concretar el potencial que esta fuente entrega. Es por esto, que en el presente estudio se buscó una fuente natural de oxigenación, como lo es la microalga Chlorella vulgaris (C.vulgaris), la cual es de fácil manejo y económicamente rentable de mantener en laboratorio por sus amplios usos, como también su capacidad de producir oxigeno bajo luminosidad constante como fotoperiodo. Así es como en este trabajo de investigación se caracterizó el crecimiento de G. xylinus y C. vulgaris. Luego, se realizaron co-cultivos (CC) y cultivos separados (CS) entre ambos microorganismos. El objetivo de esta investigación fue estudiar la capacidad de optimizar la producción de celulosa bacteriana, entregando oxigenación controlada xv desde las microalgas fotosintéticamente activas (bajo fotoperiodo y luz constante) hacia el cultivo bacteriano. Nuestros resultados indican que, mediante la metodología de CS y bajo luminosidad constante al sexto día de cultivo estático, se produjo un rendimiento de celulosa bacteriana, dos veces mayor al producido por los controles, siendo el oxígeno producido por las microalgas esencial para esta producción. Estos resultados sugieren que sería más eficiente producir CS por sólo seis días que dejar cultivos por doce días estáticos, siendo factible producir más de dos cultivos para producir un mayor rendimiento que uno por más días. / Cellulose is a polysaccharide that is present in nature, which is of global importance, due to its unique properties that make it essential in industrial applications as diverse as in paper production in the biomedical industry, clothes, cosmetics, among others. Not only are plants capable of producing cellulose, but also microorganisms such as the bacteria Acetobacter, including the bacteria Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus), which is the organism most studied for the biofilm yield produced, as well as by the source of clean cellulose obtained without purification. However, this yield varies depending on the conditions in which the bacteria grow, such as the source of glucose used and the oxygenation it needs as a strict aerobic microorganism. This bacteria has been used at the industrial production level, however, the high cost of maintenance because of the aforementioned needs, has failed to realize the potential that this source delivers.For this reason, in the present study, a natural source of oxygenation was sought, as is the microalga Chlorella vulgaris (C.vulgaris), which is easy to use and economically profitable to maintain in the laboratory for its wide uses, as well as its ability to produce oxygen under constant light as photoperiod. Therefore,the growth of G. xylinus and C. vulgaris was characterized in this research work, by performing co-cultures (CC) and separate cultures (CS) between both microorganisms. The objective of this research was to study the ability to optimize the production of bacterial cellulose, by delivering controlled oxygenation from photosynthetically active microalgae (under photoperiod and constant light) to the bacterial culture. xvii Our results indicate that, through the CS methodology and under constant luminosity at the sixth day of static cultivation, a yield of bacterial cellulose, was produced twice as high as that produced by the controls, the oxygen produced by the microalgae being essential for this production. These results suggest that it would be more efficient to produce CS for only six days than to leave cultures for twelve static days, being feasible to produce more than two cultures to produce a higher yield than one for more days. / Programa de Estímulo a la Excelencia Institucional (PEEI) de la Universidad de Chile

Ingeniero en Biotecnología Molecular / La vid (Vitis vinífera) es uno de los cultivos más importantes dentro de las plantas frutícolas. En los viñedos estas se encuentran sometidas constantemente a patógenos que pueden afectar en la producción y calidad final del fruto destacando el hongo filamentoso Erysiphe necátor agente causal del oídio de la vid. Actualmente la mayor parte de las variedades que se comercializan para la producción de uva de mesa y vino son afectadas por este patógeno. RUN1 y REN1 son dos loci de carácter dominante estudiados en variedades no comerciales de vid, que por si solos confieren resistencia contra esta enfermedad, ambos traducirían para proteínas capaces de reconocer en alguna etapa las alteraciones que produce el patógeno sobre la planta, generando una respuesta de defensa efectiva contra la infección del hongo, por lo que la piramidación de ambos loci en una variedad de interés podría mejorar su defensa, haciéndola más efectiva y duradera en el tiempo. Esto permitiría en los viñedos disminuir la cantidad de químicos necesarios que se utilizan actualmente para combatir este hongo. En este trabajo se identificaron y estudiaron variedades portadoras de RUN1 y REN1 provenientes de iterativos retrocruzamientos entre diversas variedades comerciales y parentales resistentes que portaban uno de estos loci. Para conocer la respuesta que se generó a partir de la piramidación, se evaluó y caracterizó la defensa frente a la infección de oídio bajo condiciones de invernadero. Para identificar las líneas positivas para RUN1 se utilizaron dos parejas de partidores dirigidos al gen MrRUN1 presente dentro del locus, mientras que para identificar aquellas vides portadoras de REN1 se usaron marcadores moleculares tipo microsatélites dirigidas a dos regiones que segregan junto con la resistencia. Se analizaron los resultados, obteniendo plantas portadoras de ningún, uno o ambos loci. Mediante análisis de tinciones histológicas y microcortes 2 transversales de plantas infectadas, se logró observar una fuerte producción de especies reactivas de oxígeno y muerte celular en aquellas plantas portadoras de por lo menos algún loci, teniendo un efecto mayor en aquellas líneas que poseían ambos. Para determinar si la presencia de estos loci provocaba un cambio en la inducción de hormonas relacionadas a procesos de defensa, se midieron las concentraciones de ácido salicílico (SA), ácido jasmónico (JA) y ácido abscísico (ABA) a través de HPLC, observando diferentes cambios según el genotipo infectado. Para saber si existía algún efecto provocado por estos loci en la inducción de genes que participan en el proceso se realizó qPCR de algunos genes relacionados con el proceso infectivo o la defensa, así para todos los genotipos se vio un aumento en la inducción de MLO7 (MLO-like protein 7), gen involucrado en la susceptibilidad de la enfermedad, mientras que para PEN1 (PENETRATION 1), gen involucrado en procesos de resistencia, se observó un aumento mayor en aquellas líneas resistentes. Estos resultados sugieren una respuesta efectiva, robusta y contenida frente a la infección del hongo en aquellas líneas portadoras de ambos loci. / The vid (Vitis vinífera) is one of the most important crops among fruit plants. At the vineyards grapevines are constantly submitted to different pathogenic microorganisms that can affect the production and the final quality of fruit. One of the most important pathogens that affect its growth is the filamentous fungus Erysiphe necator, which causes the disease called powdery mildew, taking the nutrients from green tissue and berries. Currently, most of the marketable varieties for table grapes and wine production are affected by this pathogen. RUN1 and REN1 are two dominant loci studied in non commercial vineyards varieties, which by themselves confer resistance against powdery mildew. It has been suggested that both loci codify for proteins capable of recognizing the alterations produced by the pathogen on the plant in certain infection stage, generating an effective defence response against fungal infection. Therefore, the pyramiding of the two loci in a variety of commercial interest could improve their defense, making it most effective and lasting over time. This would lead to a decrease the amount of chemicals compounds currently used to combat this fungus in vineyards. In this work, RUN1 and REN1 plant carriers were identified and studied from iterative backcrosses between several commercial and resistant varieties that carried one of these loci. In order to analyze the defense response generated from the pyramiding plants, it was characterized against the infection of powdery mildew under greenhouse conditions. To identify the RUN1 positive lines, two pairs of primers directed to the MrRUN1 gene (located within the locus) were used; while to identify those vines carrying the REN1 locus, molecular markers (SSR) were used, identifying two regions that segregate 4 together with the resistance. We obtained plants carrying none, one or both loci. Through histological staining and transverse microcutting of infected plants, it was possible to observe a strong production of reactive oxygen species (ROS) and cell death in the plants carrying at least one locus, finding a greater effect in those lines that carry both loci. To determine if the presence of these loci changes the profile of hormones related to defense processes, the concentrations of salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA) and abscisic acid (ABA) were measured through HPLC. We found differences according to the infected genotype. To find out if there was any effect caused by these loci in the induction of genes involved in the process, qPCR of some genes related to infection or defense was performed. We found increased induction of MLO7 (MLO-like protein 7) in all genotypes, involved in the susceptibility of the disease, whereas for PEN1 (PENETRATION 1), a gene involved in resistance processes, a greater induction was observed only in resistant lines. These results suggest an effective, robust and contained response to fungal infection in those lines carrying both loci

Doctora en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Productos biotecnológicos, como los biofarmacéuticos entre otros, son productos cuyas tecnologías de producción están en constante desarrollo. Adicionalmente, sus escalas de producción son pequeñas haciendo de las plantas batch las más apropiadas para su producción. En particular, plantas batch multi-producto permiten la producción de una variedad de productos biotecnológicos con varias etapas en común. Una forma de modelar el diseño de plantas batch multi-producto es mediante el enfoque basado en optimización que fue estudiado por primera vez para este tipo de plantas por Robinson y Lonkar, quienes estudiaron el diseño de este tipo de plantas dimensionando los equipos que la conforman. Pese a los múltiples avances en el área, los que incluyen decisiones como la duplicación de unidades, la disposición de tanques de almacenamiento intermedio, programación de la producción y consideración ambientales, entre otras mejores, aún existe una falta de trabajos donde este tipo de enfoques es aplicado en plantas reales. En este trabajo se estudia una reformulación Entera-Mixta Lineal (MILP) del problema Entero-Mixto No-Lineal (MINLP) que resulta al plantear el modelo para el diseño de una planta biotecnológica batch multi-producto. En un primer paso se estudia una reformulación MILP que permite modelar el diseño de una planta utilizando tamaños de equipos en un conjunto continuo y una selección de hosts en un conjunto discreto de opciones. Esta reformulación hace uso de técnicas avanzadas de reformulación, probando ser escalable y confiable para su aplicación en casos reales. En un segundo paso, la reformulación MILP original fue modificada para la inclusión de una selección de equipos, tanto en un conjunto discreto, como en uno continuo, dando un enfoque más realista para poder modelar una planta biotecnológica batch multi-producto; donde unidades como los reactores pueden ser construidos de acuerdo con las necesidades del cliente, sin embargo, unidades como las columnas cromatográficas sólo están disponibles en tamaños discretos dados por el proveedor. Información de procesos reales que formaban parte de una planta batch multi-producto real permitieron la determinación de los parámetros del modelo y una comparación entre las distintas lineas de producción versus la planta real mostraron que este tipo de modelos puede permitir grandes ahorros en los costos de los principales equipos de la planta. Finalmente, como el enfoque estudiado utiliza software de modelación y optimización, el modelo es más amigable para quienes puedan utilizarlo en la práctica. Sin embargo niveles más bajos de implementación podrían mejorar los tiempos de resolución permitiendo la inclusión de formulaciones más complejas, como por ejemplo, la inclusión de costos u objetivos de producción variables.

El presente artículo analiza el rol de los derechos humanos en la disciplina de la Bioética, y asimismo, explica cómo esta disciplina y la democracia están relacionadas. Para ello, la autora primero define la Bioética y describe el contexto de pluralismo en el que surge, luego describe la relación entre ética, moral y Derecho, y finalmente, explica cómo los derechos humanos funcionan como guías en el desarrollo de la Bioética.

Las trágicas consecuencias del impacto de los maremotos motivan las investigaciones en este campo. En el presente trabajo se estudia la influencia de la aceleración de Coriolis en la propagación de un maremoto. La fuerza “aparente“de Coriolis surge en los cuerpos en movimiento respecto a la Tierra considerada como un sistema de referencia no inercial. En el estudio de la influencia del término de Coriolis sobre la propagación de las ondas de maremoto, se emplea el modelo numérico TUNAMI, el cual considera las ecuaciones de propagación de ondas en coordenadas esféricas sin incluir el término de Coriolis. Este término se ha implementado mediante una subrutina en los códigos de programación del modelo numérico. La versión resultante del modelo se verifica para el escenario del maremoto de Chile del 27 de febrero del 2010, ocurrido a las 06:34 UTC. El cual impactó mente la costa central de Chile. Severamente la costa central de Chile. Los resultados muestran que la influencia de la aceleración de Coriolis es mayor en zonas de bajas profundidades que en batimetrías profundas. / Tesis

Seminario de Título entregado a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Ingeniero en Biotecnología Molecular / La producción de biocombustibles como fuente de energía alternativa a los combustibles fósiles busca presentar nuevas maneras de obtención que sean renovables y amigables con el ambiente. Dentro de estos biocombustibles surgen los alcoholes de fusel, como el butanol, el cual, al ser comparado con el etanol, presenta ventajas en su uso como combustible. Por otro lado, Saccharomyces cerevisiae es una levadura que puede producir isobutanol a partir del catabolismo de valina, posee resistencia a altas concentraciones de alcoholes y condiciones favorables para el escalamiento y producción, lo que la hacen un modelo para la obtención de butanol; Sin embargo, una de las limitantes de este proceso, es su baja producción, por lo que existe un gran interés en lograr un aumento de ésta. Este trabajo se enfocó en obtener, mediante ingeniería metabólica en S. cerevisiae, cepas sobre productoras de isobutanol. Para esto se utilizó la ruta de Ehrlich, la cual naturalmente se realiza dentro de la mitocondria, exceptuando las dos últimas reacciones. Se seleccionaron las enzimas que catalizan estas dos reacciones, alcohol deshidrogenasa (LlADHARE1) y α-cetoisovalerato deshidrogenasa (SkARO10), provenientes de Lactococcus lactis y Saccharomyces kudriavzevii respectivamente, y, mediante la fusión del péptido señal de citocromo C oxidasa se destinaron a la mitocondria. Utilizando Gibson Assembly se ensamblaron estos genes a promotores y terminadores nativos de S. cerevisiae. La transformación se realizó por recombinación homóloga in vivo mediante electroporación con el fin de obtener transformantes estables. La integración de la construcción de interés se realizó en el cromosoma V en el gen URA3. La medición de la producción de alcoholes se realizó mediante HPLC. De este trabajo se obtuvieron finalmente cepas transformadas con el gen SkARO10 de S. kudriavzevii con una producción de isobutanol de 19 mg/L, logrando de esta manera observar que la trasformación con el gen α-cetoisovalerato deshidrogenasa con expresión mitocondrial logra incrementar la producción de butanol al doble. Se propone que, para incrementar aún más la producción, es necesario integrar el gen de una enzima del tipo alcohol deshidrogenasa y utilizar una cepa industrial con producción basal de isobutanol mayor. / Production of biofuels as an alternative energy source to fossil fuels looks for renewable and environmentally friendly alternatives. Fusel alcohols, such as butanol, have advantages as a fuel compared to ethanol. Saccharomyces cerevisiae is a yeast that has the biosynthetic route for isobutanol, high alcohol-resistance and favourable conditions for scaling-up and production. These features make S. cerevisiae a promising cell-factory for the production of butanol; however, this yeast naturally produces low quantities of this alcohol, which is a limitation to the process. Thus, there is a great interest in developing strains that over-produce isobutanol. The aim of this work was to obtain over-producer strains of isobutanol, by means of metabolic engineering of S. cerevisiae using the Ehrlich pathway, which occurs inside the mitochondria except the last two reactions. The enzymes that catalyze these two reactions were selected, alcohol dehydrogenase (LlADHARE1) and α-ketoisovalerate dehydrogenase (SkARO10) from Lactococcus lactis and Saccharomyces kudriavzevii respectively, and fused to the cytochrome C oxidase signal peptide for sorting to mitochondria. The Gibson Assembly technique was used to assemble these genes to native promoters and terminators from S. cerevisiae. To obtain stable transformants, the transformation was carried out by in vivo homologous recombination by electroporation. The construct was integrated in the chromosome V in URA3 gene. Transformed strains with gene SkARO10 from S. kudriavzevii produced 19 mg/L of isobutanol, indicating that transformation with the gene α-ketoisovalerate dehydrogenase with mitochondrial sorting increases production of butanol two-fold. Additionally, to reach higher levels of butanol production, integration of alcohol dehydrogenase, is needed, in addition to use an industrial strain with a higher basal production of isobutanol.

Seminario de Título entregado a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Ingeniero en Biotecnología Molecular. / Las células madre mesenquimales (MSCs) son células estromales multipotentes que poseen propiedades regenerativas e inmunoreguladoras lo que las ha propuesto como terapia celular en el área de medicina regenerativa. Dentro de los mecanismos asociados a su potencial regenerativo, se encuentra su capacidad de diferenciación hacia diferentes linajes celulares, así como la producción de factores paracrinos, que promueven la sobrevida y la proliferación de las células que forman parte de los tejidos dañados. Por otro lado, su capacidad de regular la respuesta inmunológica les permite inhibir la inflamación asociada al daño de tejidos, promoviendo eficiente y coordinadamente la regeneración tisular. Interesantemente, en los últimos años se ha observado que funciones biológicas de las MSCs, tales como su potencial de diferenciación, se encuentra estrechamente regulado por cambios metabólicos, pasando desde un estado glicolítico hacia uno de fosforilación oxidativa, gobernado por la mitocondria, lo que sugiere que cambios en su estado metabólico también podría estar regulando su potencial terapéutico. Por lo tanto, la hipótesis del presente seminario de título es que la inducción de un estado glicolítico en las MSCs promoverá su potencial de diferenciación condrogénica así como sus propiedades condroprotectoras. Estos resultados contribuirán aportando conocimientos sobre cómo promover el efecto terapéutico de las MSC en enfermedades como la osteoartritis, en donde la etiología de la enfermedad se encuentra asociada a la inflamación y destrucción tisular de la articulación. / Mesenchymal stem cells (MSC) are multipotent stromal cells with wide regenerative and immunomodulatory properties whereby they have been proposed to be use in regenerative medicine. Among the mechanisms associated with their therapeutic potential are their abilities to differentiate into several cell lineages, as well as the production of paracrine factors, which promote the survival and proliferation of cells form damaged tissues. On the other hand, their capacity to regulate the immune response, allows them to inhibit the inflammation associated with tissue damage, promoting efficient and coordinated tissue regeneration. Interestingly, in recent years it has been observed that biological functions of MSCs, such as their differentiation potential, are closely regulated by metabolic changes, going from a glycolytic state to one of oxidative phosphorylation, governed by the mitochondria, suggesting that changes in their metabolic state could also be regulating their therapeutic potential. Therefore, the hypothesis of the present study is that the enhancement of a glycolytic state on MSCs will promote their chondrogenic differentiation, as well as their chondroprotective properties. These results will contribute by providing knowledge on how to increase the therapeutic effect of MSCs in diseases such as osteoarthritis, where the etiology of the disease is associated with inflammation and tissue destruction of the joint. / El presente trabajo fue realizado en el laboratorio de Inmunología del Centro de Investigación Biomédica (CIB) de la Universidad de los Andes y contó con el financiamiento del proyecto FONDECYT iniciación 11160929. / enero 2020

Trata sobre un método para determinar el tamaño de cianobacterias haciendo uso de la difracción de campo lejano también conocido como difracción de Fraunhofer. Se han definido algunos conceptos fundamentales sobre bacterias, acentuando nuestra atención en una familia de ellas llamadas cianobacterias cuya característica anatómica principal es ser alargada y se aprovechó esto para usarlo como un obstáculo al incidir luz verde y así producir su patrón de difracción. Para obtener el espectro de difracción limpio se trató de minimizar los efectos de reflexión, refracción, interferencia y reflexión interna total. Al incidir luz verde en las cianobacterias (obstáculos) se produjo un patrón de difracción en la cual hemos medido su tamaño luego se calculó su tamaño real haciendo uso de una regresión lineal, dando un resultado muy conforme al tamaño de las cianobacterias de los humedales de Ventanilla. Sistemas de comunicaciones inalámbricos. / Trabajo de suficiencia profesional

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La uva de mesa es la fruta más exportada en Chile. Sobre ella recaen una serie de condiciones que debe cumplir para poder ser exportada, como por ejemplo, que posea un alto calibre de bayas (gran tamaño) y apirenia (ausencia de semillas) en sus frutos. Sin embargo, el desarrollo simultáneo de ambas características es incompatible de forma natural, principalmente por motivos hormonales. Esta memoria se desarrolló en el marco del proyecto Genoma II en uva de mesa, que busca el desarrollo de marcadores genéticos que permitan la identificación temprana de los caracteres antes mencionados. El presente trabajo tuvo como principal objetivo el estudio de la relación entre estos caracteres (apirenia y tamaño de baya) y los perfiles de expresión de los genes de la proteína inhibidora de pectin metilesterasa (PMEI) y de Spindly (SPY). Ambos genes fueron identificados previamente en una búsqueda realizada utilizando el método de mapeo por QTL (Quantitative Trait Locus) y estarían estrechamente ligados con la condición de apirenia estenoespermocárpica y la expresión del carácter tamaño de baya en Vitis vinifera. En este Trabajo de Memoria se diseñaron partidores para aislar por PCR fragmentos de tres secuencias génicas de PMEI (1, 2 y 4) y tres secuencias génicas distintas de SPY (A, B y C) en el genoma de Vitis vinifera, los que se caracterizaron parcialmente en su secuencia nucleotídica y aminoacídica. Se identificó, caracterizó y analizó el patrón de expresión de estos genes, mediante el uso de la técnica de PCR cuantitativo en tiempo real. En este estudio se utilizaron cuatro individuos segregantes con fenotipos contrastantes, en tamaño de baya y presencia/ausencia de semilla, en siete diferentes estadíos de desarrollo. Dichos individuos provienen de la recombinación de dos parentales apirenos estenoespermocárpicos (Ruby Seedless y Thompson Seedless). Adicionalmente, se analizó la posible participación de estos productos protéicos en vías metabólicas, encontrándose que SPYpodría estar participando en la vía de las giberelinas, actuando sobre represores e inhibidores de GA, y PMEI participaría en la vía de la degradación de pectinas inhibiendo el accionar de PME. Al comparar los perfiles de expresión entre individuos con fenotipos contrastantes de baya y semilla, se observó que a medida que las bayas se van desarrollando, ocurren cambios de los niveles de expresión en la mayoría de los genes analizados. Se detectó que nuevos genes identificados en este estudio como PMEI-1 y SPY-C,estarían relacionados con el desarrollo de la baya, mientras que SPY-B estaría asociado a los cambios relacionados con el tamaño de la semilla. En cambio, los dos genes candidatos obtenidos de los estudios por QTL (PMEI-2 y SPY-A), no presentaron cambios en su perfil de expresión que se puedan asociar al fenotipo tamaño de baya o semilla. Este resultado, presenta una inconsistencia con respecto a lo indicado por el método de mapeo por QTL y por ende, se recomienda realizar un nuevo mapeo por QTL con una mayor resolución aumentando el número de marcadores moleculares. Los resultados de esta investigación generaron información genética y biológica de ambos genes, lo que permitirá en el futuro realizar una aproximación hacia el conocimiento de los caracteres en estudio. Sin embargo, se sugiere un nuevo análisis con todas las isoformas génicas encontradas en este estudio, en el que se diferencien tejidos (de baya, de piel y de semilla), y se utilicen a lo menos tres o más segregantes por fenotipo, con el propósito de realizar ensayos con una mayor certeza y precisión a nivel estadístico. Este análisis permitiría obtener datos confiables que relacionen un gen con un fenotipo determinado y no con un individuo en particular.