2015
BIOENSAYO DE TOXICIDAD CON SEMILLAS DE LECHUGA [ BIOQUIMICA ]
Calderon
Chipayo, Anthony Camargo Zamora, Cladia "ito, Ander#on Manri!e "ito, $a#!e% Ca&rera, Andy
ORIA
DEDICAT
Este Este trab trabaj ajo o está está dedi dedica cado do a toda todass aquellas personas que buscan mecan mecanis ismo moss para para reme remedi diar ar aque aquellllos os lugares contaminados por hidrocarburos y metales.
INTRODUCCION Las diversas actividades actividades del hombre ha constituido constituido el frecuente frecuente uso de metales metales pesados los cuales han sido de gran ayuda en la fabricación fabricación de productos productos pero hoy en dia han dejado grandes problemas ecológicos en el ambiente y los seres vivos. El gran poder de contaminación que estos elementos posee un alto riesgo de enfermedades muy dañinas para nuestro sistema. La técnica del bioensayo busca evaluar y determinar el efecto de agentes físicos y quím químic icos os sobre sobre orga organi nism smos os de prueb prueba a bajo bajo cond condic icio ione ness epe eperi rimen menta tale less específicas y controladas. Esta técnica la usaremos para evaluar al !lomo a través del crecimiento de las lechugas en su medio. Esta técnica también puede ser aplicado para la evaluación de la toicidad de compu compues esto toss puro puross solu solubl bles es"" de agua aguass supe superf rfic icia iale less #lag #lagos" os" ríos ríos$" $" aguas aguas subterráneas" aguas para consumo humano" aguas residuales domésticas e industriales" además de liiviados de suelos" sedimentos" lodos u otras matrices sólidas.
OBJETIVOS:
Evaluar el comportamiento de la semilla de lechuga para ser utili%ada como como indi indicad cador or biol biológi ógico co de cont contam amin inac ació ión n ambi ambient ental al de plom plomo o en relación a las variables #tiempo" cantidad de contaminante. &gua$.
Evaluar el efecto tóico potencial del plomo como contaminante sobre el crecimiento de la raí% de las semillas de lechuga no permitiendo un óptimo crecimiento" notándose en el momento de la medición de las semillas con diferentes concentraciones de plomo y otras con agua.
Esta Estable blece cerr crite criteri rios os o patr patron ones es de cali calida dad d de aguas aguas superf superfic icia iale less o efluentes y así poder hacer una mejor evaluación del impacto ambiental y del riesgo ecológico y el monitoreo de las condiciones de un cuerpo de agua.
PRINCIPIO DE LA PRUEBA
“Bioensayo de Toxicidad con semillas de lec!"a# El bioensayo de toicidad con semillas de lechuga #Lactuca sativa$ es una prueba estática de toicidad aguda #'() horas de eposición$ en el que se pueden pueden evalua evaluarr los efecto efectoss fitotó fitotóic icos os de compue compuesto stoss puros puros o de me%cla me%class complejas en el proceso de germinación de las semillas y en el desarrollo de las plántulas durante los primeros días de crecimiento. *omo puntos finales para la evaluación de los efectos fitotóicos" se determina la inhibición en la germinación y la inhibición en la elongación de la radícula y del hipocotilo. Es importante destacar que durante el período de germinación y los primeros días días +, Ensa Ensayyos para para agua agua dulc dulce e de desa desarr rrol ollo lo de la plán plántu tula la ocur ocurre ren n numerosos procesos fisiológicos en los que la presencia de una sustancia tóica puede interferir alterando la supervivencia y el desarrollo normal de la planta" siendo por lo tanto una etapa de gran sensibilidad frente a factores eternos adversos. !or otra parte" muchas de las reacciones y procesos involucrados son generales para la gran mayoría de las semillas" por lo que la respuesta de esta especie y los datos obtenidos a partir de la aplicación de esta prueba son en gran medida representativos de los efectos en semillas o plántulas en general. El éito o aptitud de una plántula para establecerse en un ambiente determinado es de gran gran impo import rtan anci cia a para para gara garant nti% i%ar ar la supe superv rviv iven enci cia a de la espe especi cie. e. La evaluación evaluación del desarrollo desarrollo de la radícula y del hipocotilo hipocotilo constituy constituyen en indicadores indicadores representativos para determinar la capacidad de establecimiento y desarrollo de la planta. & diferencia diferenc ia de la prueba tradicional de germinación de semillas" la evaluación del efecto en la elongación de la radícula y del hipocotilo de las plántulas permite ponderar ponderar el efecto efecto tóico tóico de compue compuesto stoss solubl solubles es present presentes es en nivele niveless de concentración tan bajos que no son suficientes para inhibir la germinación" pero que sin embargo pueden retardar o inhibir completamente los procesos de elongación de la radícula o del hipocotilo" dependiendo ello del modo y sitio de acción del compuesto. -e esta esta mane manera ra"" la inhi inhibi bici ción ón en la elon elonga gaci ción ón de la radí radícul cula a e hipoc hipocot otililo o constituyen constituyen indicadores subletales subletales muy sensibles para la evaluación evaluación de efectos efectos biol biológ ógic icos os en vege vegeta tale les" s" apor aporta tand ndo o info inform rmac ació ión n comp comple leme ment ntar aria ia a la proporcionada al estudiar el efecto en la germinación.
Morfología de la semilla y la plántula de lechuga Lactuca sativa L. Ensayos de toicidad aguda con semillas de lechuga + ensayo puede ser aplicado para la evaluación de la toicidad de compuestos puros solubles" de aguas aguas superf superfici iciale aless #lagos #lagos"" ríos$" ríos$" aguas aguas subterrá subterráneas neas"" aguas aguas para consum consumo o humano" aguas residuales domésticas e industriales" además de liiviados de suelos" sedimentos" lodos u otras matrices sólidas #/o0ers et al" '112 *heung et al" '1312 -ut4a" '131$. & diferencia de otras pruebas en las que se consideran algas o plantas acuát acuátic icas as sume sumergi rgida dass como como organ organis ismo mo de diag diagnó nóst stic ico" o" el bioe bioensa nsayo yo con con semillas permite evaluar la fitotoicidad de muestras coloreadas o con elevada turbiedad de manera directa y sin necesidad de filtración previa" reduciéndose así las interferencias debidas al pretratamiento y simplificando el procedimiento de prueba. 5i bien L. sativa no es una especie representativa de ecosistemas acuát acuátic icos" os" la info inform rmac ació ión n gene genera rada da a part partir ir de esta esta prueba prueba de toi toici cida dad d propo proporci rcion ona a dato datoss acerc acerca a del del posi posibl ble e efec efecto to de los los conta contami minan nante tess en las las comu comuni nida dade dess vege vegeta tale less cerc cercan anas as a las las márg márgen enes es de cuer cuerpo poss de agua agua contaminados" siendo también una especie interesante de considerar por su importancia desde el punto de vista hortícola. !or otra parte" es de fácil y rápida germinación por lo que es posible desarrollar la prueba en pocos días. Este bioe bioens nsay ayo o de toi toici cida dad d ha sido sido reco recome mend ndad ado o y apli aplica cado do por por dife difere rent ntes es organis organismos mos de protec protecció ción n ambien ambiental tal para la evalua evaluació ción n ecoto ecotoicol icológic ógica a de muestras muestras ambientales ambientales y compuestos compuestos puros" además de la evaluación del efecto efecto fitotóico de plaguicidas sobre especies no blanco" necesarios para el registro de est estos com compues puesto toss #6E* #6E*-" -" '137 '13722 8ang" ng" '132 132 95E 95E!&" '131 '131$. $. En la incorpo incorporac ración ión de esta esta prueba prueba en una baterí batería a de bioensa bioensayos yos es import important ante e consi conside derar rar el comp comprom romis iso o entre entre la sens sensib ibililid idad ad de la espec especie ie L. sati sativa va"" el reducido tiempo de eposición de la prueba con semillas" los bajos costos asoci asociad ados os y que no requi requier ere e equi equipa pami mien ento to sofi sofist stic icad ado" o" en parti particu cula larr en la apli aplica caci ción ón a mues muesttras ras ambi ambien enttales ales o en el mon monitor itoreo eo de proc proces esos os de detoificación" saneamiento" control de efluentes o reuso de biosólidos.
CONDICIONES ECOMEND!D!S "!! "!! L!S "#E$!S DE %O&ICID!D %O&ICID!D SATIVA L( !'#D! CON LACTUCA SATIVA • • • • • • • • •
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:ipo de ensayo :emperatura *alidad de lu% >olumen >olumen de la solucion de prueba &gua de dilucion ?umero de semillas por replica ?umero de replicas -uracion de la prueba Efecto medido . . Besultado final &ceptabilidad de los resultados . . . *ontrol positivo
Estatico ();< ( =* 6scuridad 7 mL &gua dura reconstituida () @ '() horas Anhibicion en la elongacion de la radicula e hipocotilo. Anhibicion en la germinacion *E+) o *A+) o C inhibicion Derminacion 1)C *ontrol positivo y negativo de acuerdo con los valores admitidos en las cartas control Fn #AA$ a partir de Fn567
ME%!LES "ES!DOS 5on aquellos cuya densidad es por lo menos cinco veces mayor que la del agua. El término de metal pesado refiere a cualquier elemento químico metálico que tenga una relativa alta densidad y sea tóico o venenoso en concentraciones
bajas. Los ejemplos de metales pesados o algunos metaloides" incluyen el mercurio #Gg$" cadmio #*d$" arsénico #&s$" cromo #*r$" talio #:l$" y plomo #!b$" entre otros #Lucho et al ."." ())+a$. Los metales pesados se encuentran generalmente como componentes naturales de la corte%a terrestre" en forma de minerales" sales u otros compuestos. ?o pueden ser degradados o destruidos fácilmente de forma natural o biológica ya que no tienen funciones metabólicas específicas para los seres vivos #&bollino ." ())($. et al ."
$IO!C#M#L!CION Los meta metale less pesad pesados os son peli peligro grosos sos porqu porque e tien tienden den a bioa bioacu cumu mula lars rse e en diferentes cultivos. La bioacumulación significa un aumento en la concentración de un producto químico en un organismo vivo en un cierto pla%o de tiempo" compa compara rada da a la conce concent ntrac ració ión n de dich dicho o produ product cto o quími químico co en el ambi ambien ente te #&ngelova et al." ())7$. En el caso de las plantas se incorpora a ellas a través del agua" aire yHo suelo. La absorción de metales pesados por las plantas es generalmente el primer paso para la entrada de éstos en la cadena alimentaria. La absorción y posterior acumulación dependen en primera instancia del movimiento #movilidad de las especies$ especies$ de los metales desde la solución en el suelo a la raí% de la planta. En plan planta tas" s" el conc concep epto to de bioa bioacu cumu mula laci ción ón se refi refier ere e a la agre agrega gaci ción ón de contaminantes2 algunos de ellos son más susceptibles a ser fitodisponibles que otros #Iabata
%O&ICID!D Los metales pesados pueden clasificarse en dos gruposJ &l que pertenecen elementos como *u" Fn y *r;@" incluyen aquellos requeridos por el organismo en dosis moderada" pero que pasan a ser toicos al superar cierta concentración. El segundo grupo esta constituido por aquellos metales que no tienen un rol biológico conocido" pero si una clara toicidad. EjmJ &s" *d" Gg y !b" y el *r;,. La toicidad del metal depende de su vía de administración y del compuesto químico al que está ligado. La combinación de un metal con un compuesto orgánico puede aumentar o disminuir sus efectos tóicos sobre las células. •
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ME%!LES "ES!DOS EN EL !M$IEN%E Las actividades geológicas naturales" como desgastes de cerros y volcanes" constituyen una fuente de aportaciones importante de metales pesados al suelo.
:ambién las actividades antropogénicas como la industria minera" que está catalogada como una de las actividades industriales más generadora de metales pesados. En el suelo" los metales pesados" pueden estar presentes como iones libres o disponibles" compuestos de sales metálicas solubles o bien" compuestos insolubles o parcialmente solubili%ables como óidos" carbonatos e hidróidos. *uando el contenido de metales pesados en el suelo alcan%an niveles que rebas rebasan an los los lími límite tess mái máimo moss perm permititid idos os caus causan an efect efectos os inme inmedi diat atos os como como inhibición del crecimiento normal y el desarrollo de las plantas" y un disturbio funcional en otros componentes del ambiente así como la disminución de las poblaciones microbianas del suelo" el término que se usa o se emplea es Kpolución de suelos #Martín" ()))$.
)ía de contaminaci*n &guas procedentes de desechos de minas" aguas residuales contaminadas de parques industriales y municipales" filtraciones de presas de jales" etc.
Los factores +ue influyen en la movili,aci*n de metales pesados 5on características del sueloJ pG !otencial redo *omposición iónica de la solución del suelo y lugares acuaticos *apacidad de intercambio • • •
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#catiónico yHo aniónico$ !resencia de carbonatos Materia orgánica :etura Entre otras
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La naturale%a de la contaminación y el origen de los metales y formas de deposición y condiciones medio ambientales producen acidificación" cambios en las condiciones redo" varia ariaci ción ón de tempe empera rattura ura y hume humeda dad d en los suel suelos os #5auquillo et al." ())@$.
)ía de los metales pesados en el suelo
La !rimera" quedar retenidos en el suelo" ya sea disueltos en la fase acuosa del suelo u ocupando sitios de intercambio 5egu 5egund nda" a" espe especí cífficam icamen ente te adso adsorrbido bidoss sobr sobre e constituyentes inorgánicos del suelo :ercera" :ercera" asociados con la materia orgánica del suelo *uarta" precipitados como sólidos puros o mitos.
:ambién pueden serJ se rJ &bsorbidos por las plantas y así incorporarse a las cadenas tróficas !asar a la atmósfera por volatili%ación uperficiales o 5er movili%ados a las aguas supe subterráneas
Consecuencias La inactivación en%imática por la formación de enlaces entre el metal y los grupos N5G #sulfhidrilos$ de las proteínas" causando daños irreversibles en los diferentes organismos.
EL "LOMO 5egOn ?riagu" #'13$ el plomo ha sido el veneno de la antigPedad porque reside en el suelo y" debido a su baja solubil solubilida idad" d" resiste resiste la degrada degradació ción n microbi microbiana2 ana2 en suma" suma" permanece biodisponible para el futuro. Este se caracteri%a porJ
Es un miembro del Drupo A>/ de la tabla periódica de los elementos. :iene dos estados de oidación" !b #AA$ y !b #A>$ Es un elemento estable !ara la química ambiental del elemento es dominada por el ion plumboso #!b (;$. El !b elemental elemental es un denso metal a%ul grisáceo grisáceo
#''.@ gHcm@ $ !unto de fusión a @( =* y de ebullición a '77 =*.
El bajo punto de fusión permitió fundirlo y trabajarlo en las sociedades primitivas. El metal es muy blando y tiende a desli%arse" por ello" puede cortar y moldear moldear y durante mucho tiempo ha sido usado sobre tejados o para la fabricación de cañerías. El plom plomo o metá metálilico co es rela relatitiva vame ment nte e opac opaco o a la radiación ioni%ante Qorma un escudo de defensa al trabajar con rayos R y radioisótopos.
CON%!MIN!CION "O "LOMO .#EN%ES N!%#!LES El plomo es un elemento relativamente abundante que se encuentra en aire" agua" suelo" plantas y animales. 5us fuentes naturales sonJ del Erosion suelo -esgaste de los depósitos de los minerales de plomo Emanaciones volcánicas 5u prop propor orci ción ón en la corte%a terrestre es de apro. apro. '+ppm '+ppm #mgH4g #mgH4g$$ y la cantidad total se estima en @.3')S'7 toneladas.
.#EN%ES !N%O"O'ENIC!S !N%O"O'ENIC!S La principal fuente de difusión del plomo en el ambiente son las actividades antropogénicas. La contaminación por plomo originariamente es debida a la etracción de minerales de plomo plomo del suelo suelo utili% utili%and ando o el calor calor en los afloram afloramien ientos tos naturales. El agua agua trans ranspo port rtad ada a por por perc percol olac ació ión" n" lii iiviac viació ión n o esco escorr rren entí tía" a" es deci decirr" por por proc proces esos os prop propio ioss del del cicl ciclo o
hidr hidrol ológ ógic ico o tran transp spor orta ta plom plomo o en pequ pequeñ eñas as part partíc ícul ulas as provenientes de las minas #Laen y Garrison" '1$. Las principales fuentes de contaminación por plomo sonJ -eposición aérea en minas eplotadas Dases contaminantes urbanos !artículas de combustible no quemado -eposición de residuos sólidos urbanos Qundición de minerales Efluentes de plantas de reciclaje de baterías industriales *himeneas de fábricas &ditivos para pinturas y gasolina 9so de municiones militares !rocesos de plateado y terminación de metales 9so de fertili%antes CONSEC#ENCI!S DEL "LOMO
En la salud humana El plomo es uno de los cuatro metales que tienen un mayor efecto dañino sobre la salud humana. Este puede entrar en el cuerpo humano por medio de la comida #,+C$" agua #()C$ y aire #'+C$. Es un veneno bien conocido para los mamíferos y en humanos se teme a los síndromes clínicos de la toicidad por plomo. El plomo afectaJ
El sistema nervioso humano La producción de células sanguíneas
Los riñones El sistema reproductivo La conducta.
La intoicación producida por el plomo se denomina saturnismo y sus síntomas se manifiestan como la aparición de fatiga" dolo dolore ress de cabe cabe%a %a"" dolo dolore ress musc muscul ular ares es y de estó estóma mago go"" anoreia" estreñimiento y" en su fase más crítica" Tcólico del plomoT" es decir" cal calambres res abdomi domin nales intensos" os" acompañados de náuseas" vómitos y presión arterial elevada. El plomo tras entrar al cuerpo humano" circula por la sangre depositándose inicialmente en tejidos blandos" en los huesos #17C$ y en otros tejidos #,C$" incluido el cerebro" al mismo
tiempo en los glóbulos rojos. La eposición humana al plomo por períodos prolongados" mayores o iguales a un año" tiene inci inciden denci cia a en la salu salud d de las las pers persona onas" s" pudi pudien endo do prod produci ucir r efectos crónicos. Los efectos en salud del plomo inhalado dependen" entre otros" del tamaño de las partículas.
!articulas con un tamaño menor a (.+ micrómetros" se depositan en la part arte más prof rofunda unda del sistema respiratorio" alvéolos" desde donde el plomo difunde casi en un '))C al torrente sanguíneo. Las Las part artícul ículas as en un rang rango o de tamañ amaño o de (.+ (.+ a ') micrómetros" se depositan preferentemente en la región traqueobronquial y nasofaríngea.
En el am/iente Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la superficie de aguas" aguas" las las pequ pequeña eñass part partíc ícula ulass viaj viajará arán n larg largas as dist distanc ancia iass a través del aire y permanecerán en la atmósfera.
!nimalesEl !lomo se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y terrestres. Estos eperimentarán efectos en su salud por envenenamiento con !lomo. Los crustáceos son altamente vulnerables al plomo" pues incl inclus uso o cuan cuando do sólo sólo hay pequ pequeña eñass conc concen entr traci acion ones es de !lom !lomo o pres present ente e pueden pueden pres present entar ar grand grandes es daños daños en su salud. Las funciones en el fitoplancton pueden ser perturbados tras interferir con el !lomo. El fitoplancton es una fuente muy importante importante de producción de oígeno en los océanos y es el alimento de muchas especies marinas.
SueloLas funciones del suelo son alteradas por la intervención del !lomo" especialmente en %onas cercanas de las autopistas y
tierras de cultivos" cultivos" donde concentracione concentracioness etremas etremas pueden estar presentes. Los organismos del suelo también sufren envene envenena nami mien ento to por por !lom !lomo" o" tras tras la propa propagac gació ión n de las las partículas.
"lantasEn la vegetación el plomo se acumula primariamente en las hojas por deposición atmosférica. El plomo presente en la hoja rompe la cutícula y pasa al interior de la misma" se acumula en las vesículas y puede originar efectos como Anhibición de la mitosis y por tanto del crecimiento de la planta. &:! y del rendimiento Anhibición de la síntesis del &:! energético. -isminución de la viabilidad de las semillas
CICLO $IO'EO0#IMICO DEL "LOMO
El plomo" al igual que el mercurio" se encuentra distribuido por todo el planeta con el agravante de ser mucho más abundante. &sí" aunque el plomo es algo menos tóico que el mercurio de
forma absoluta" al final la intoicación por plomo es mucho más probable. -esde '+)" su aumento ha sido gradual y ha ido paralel paralelo o al progres progreso o de la revoluc revolución ión indust industrial rial"" sufrie sufriendo ndo un import important ante e aument aumento o a finale finaless de la segund segunda a guerra guerra mundia mundiall como consecuencia de la introducción del plomo en las gasolinas como como agente agente antidet antidetona onante nte.. &fort &fortunad unadame amente nte"" la retira retirada da del plomo de las gasolinas permitirá depurar en unas décadas gran parte del plomo presente" pero es necesario considerarlo aOn en su ciclo biogeoquímico para entender su distribución actual en el medio ambiente.
.I%OEMEDI!CI1N La fitorr fitorremed emediac iación ión #phyto #phyto U planta planta y remedia remediació ción n U mal por correg corregir ir$" $" es un proce proceso so que que util utili% i%a a plant plantas as para para remo remove ver" r" transf transferir erir"" estabi estabili% li%ar ar"" concent concentrar rar yHo yHo destru destruir ir contami contaminant nantes es #orgánicos e inorgánicos$ en suelos" lodos y sedimentos" y puede apli aplica cars rse e tant tanto o in situ situ como como e situ situ.. Los Los meca mecani nism smos os de fitorremedia fitorremediación ción incluyen incluyen la ri%odegradaci ri%odegradación" ón" la fitoetracc fitoetracción" ión" la fitodegradación y la fitoestabili%ación.
La ri,odegradaci*n se lleva a cabo en el suelo que rodea a las raíces. Las sustancias ecretadas naturalmente por éstas" suministran nutrientes para los microorganismos" mejorando así su actividad biológica.
-urante la fitoe2tracci*n3 los los cont contam amin inan ante tess son son captados por las raíces #fitoacumulación$" y poster posterior iormen mente te éstos éstos son traslo traslocad cados os yHo yHo acumul acumulado adoss hacia los tallos y hojas #fitoetracción$.
En la fitoesta/ili,aci*n" las plantas limitan la movilidad y biodisponibilidad de los contaminantes en el suelo" debido a la producción en las raíces de compuestos químicos" que que pued pueden en adso adsorb rber er yHo form formar ar comp comple lejo joss con con los los cont contam amin inant antes es"" inmo inmovi vilili%á %ánd ndol olos os así así en la inte interf rfase ase raícesJsuelo.
La fitodegradaci*n cons consis iste te en el meta metabo bolilism smo o de contaminantes dentro de los tejidos de la planta" a través de en%imas que catali%an su degradación.
La fitorremediación puede aplicarse eficientemente para tratar suelos contaminados con compuestos orgánicos como benceno" tolueno" etilbenceno y ilenos #/:ER$2 solventes clorados2 G&!s2 desechos de nitrotolueno2 agroquímicos clorados y órganofosforados2 además de compuestos inorgánicos como *d" *r#>A$" *o" *u" !b" ?i" 5e y Fn. 5e ha demostrado también su eficiencia en la remoción de metales radioactivos y tóicos de sue suelos y agua. ua. Eisten vari arias limitacione ones que que deben considerarse para su aplicaciónJ •
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El tipo de plantas utili%adoJ determina la profundidad a tratar. <as concentraciones de contaminantes pueden resultar tóicas. !uede depender de la estación del año. La toicidad y biodisponibilidad de los productos de la degradación no siempre se conocen y pueden movili%arse o bioacumularse en animales.
*uando las plantas han absorb orbido los contaminan nantes acumulados" pueden ser cosechadas y ser desechadas. 5i los contaminantes químicos orgánicos se degradan en las moléculas como el dióido de carbono" las plantas pueden no requerir ning ningOn On méto método do espe especi cial al de disp dispos osic ició ión. n. La inci incine nera raci ción ón controlada es el método más comOn para disponer las plantas que han absorbido cantidades grandes de contaminantes. Este proceso produce ceni%as" que se pueden desechar en los sitios destinados para tal fin. !ara las plantas que han absorbido los metales" la incineración controlada produce las ceni%as con altos contenidos de metales.
)EN%!4!S 5 DES)EN%!4!S DE L! .I%OEMEDI!CI1NEn el siguiente cuadro se muestra las principales ventajas que ofrece la fitorremediación" en comparación con otras tecnologías convencionales.
)I!S DE EN%!D! DE LOS N#%IEN%ES EN L! !67 En función de las características estructurales de la raí%" el agua y las sales minerales" una ve% que ya han entrado en su interior" pueden seguir dos vías diferentesJ la vía &" o vía simplástica" y la vía / " o vía apoplástica.
)ía ! o vía simplástica 9na parte del agua y la mayoría de las sales minerales circulan por el interior de la raí%" hasta los vasos leñosos" a través del citoplasma de las células que forman el parénquima cortical.
( )ía $ o vía apoplástica La mayor parte del agua y una parte de las sales minerales circulan por el interior de la raí% a través de las paredes celulares y de los espacios intercelulares" hasta llegar a la endodermis. -e una a otra célula pasan a través de & partir de aquí" el agua atraviesa la membrana y el citoplasma de las las membranas plasmáticas y de los células de la banda de *aspari por plasmodesmos2las sales minerales lo ósmosis" mientras que las sales hacen mediante transporte activo y el minerales penetran en las células de la agua lo hace por ósmosis. endodermis por transporte activo El conjunto de agua y sales minerales que han llegado hasta el ilema se denomina sabia bruta y será transportada por los vasos leñosos hasta las hojas" donde se utili%ará en la fotosíntesis.
$ITORRE%EDIACION DE %ICORRI&AS: Los GM& son un componente natural de los suelos en la mayoría de los ecosistemas terrestres. 5e sabe que más del 3) C de las plantas
terrestres son capaces de presentar una asociación simbiótica con ellos y pueden ser considerados considerados como una etensión etensión de las raíces de las plantas ya que amplían considerablemente el volumen de suelo que puede ser eplorado y por ende se incrementa la cantidad de nutrientes que pueden ser obtenidos por la planta #Garrison '111$. El incr increm emen ento to de nutr nutrim imen ento toss es más más evid eviden ente te cuan cuando do las las plan planta tass mico micorr rri% i%ad adas as se encu encuen entr tran an en cond condic icio ione ness adve advers rsas as para para su crecimiento" como es el caso de suelos contaminados con plomo. /ajo esta condición" se ha reportado que en algunos casos las plantas micorri%adas pueden mostrar mayor captación de metales pesados por la raí% y aumentar el transporte de estos a la parte aérea de la planta #fitoetracción$ #Babie ())+$" mientras que en otros casos el uso de GM& contribuye a la inmovili%ación del metal en las raíces de las plantas #Daur y &ndholeya ())7$ o en el suelo #Don%ále%N*háve% et ())7$ #fitoe #fitoesta stabil bili%a i%ació ción$. n$. Esto Esto muest muestra ra que el result resultado ado de la al. ())7$ micorr micorri%a i%ació ción n de planta plantass con fines fines de fitorr fitorreme emedia diació ción n de suelos suelos contaminados depende de la combinación plantaNhongoNmetal y está influenciado por las condiciones del suelo.
Las Las espo espora rass de los los GM& GM& norm normal alme ment nte e tien tienen en dife difere rent nte e nive nivell de sensibilidad a la presencia de metales pesados en ausencia de las plantas dependiendo de la especie del hongo. En la fase presimbiótica" Glomus intrarradices es uno de los hongos micorrí%icos que que ha most mostra rad do mayor ayor tole tolera ranc ncia ia a meta metalles com como *d y !b
#!a0lo0s4a y *harvat ())7$. En fase simbiótica" este hongo también ha mostrado tolerancia a metales pesados2 un ejemplo de ello es la mayor mayor acumul acumulaci ación ón de !b en las raíces raíces micorr micorri%a i%adas das de Vetiveria zizanioides con dicho hongo #8ong et al. ())$. Los mecanismos de transporte de !b en el micelio eterno de los GM& han sido poco estudiados. 5in embargo" eisten datos que sugieren que el movimiento del !b hacia el micelio interno podría ser a través del fósforo. El fósforo en GM& es transportado del micelio eterno al interno principalmente en forma de polifosfato #Garrison y >an /uuren '11+" MaldonadoNMendo%a et al. ())'$. La unión del !b y polifosfato ha sido observada como un mecanismo de estabili%ación de !b en suelo #Daur y &dholeya &dholeya ())7$. El complejo complejo !bNpolifosfato !bNpolifosfato también ha sido observado en el micelio interno de GM& #:urnau et al. '11@$. !or lo tanto" eiste la posibilidad de que el !b sea transportado a la raí% mico micorr rri% i%ad ada a vía vía el mice micelilio o ete etern rno. o. 5in 5in emba embarg rgo" o" se requ requie iere re profundi%ar aun más en el estudio de los mecanismos del transporte de !b a través del micelio de GM&.
8ON'OS MICOI7ICOS !$#SC#L!ES .I%OES%!$ILI7!CI1N DE "LOMO
EN
L!
La fitoestabili%ación consiste en inmovili%ar metales pesados mediante el uso de especies de plantas tolerantes" con un sistema radicular que provea una buena cobertura de suelo. Las plantas con este tipo de sistemas radiculares pueden acumular una gran cantidad de !b en las raíces. &demás la presencia de GM& puede contribuir a una mayor inmo inmovvili% ili%ac ació ión n del del meta metal. l. Ent Entre las posi posibl bles es est estrate rategi gias as de inmovili%ación de !b por el hongo se encuentranJ la inmovili%ación del !b solu solubl ble e medi median ante te glic glicop opro rote teín ínas as secr secret etad adas as por por el hong hongo" o" la adsorción del !b en las paredes celulares y la quelación de metales al interior de la hifa" siendo estas estrategias similares a las utili%adas por las plantas #Daur y &ndholeya ())7$. La glomalina es una glicoproteína insoluble secretada por el hongo que se ha encontrado en el suelo ligada a metales pesados. !ara el caso específico de suelos contaminados con !b se ha logrado etraer hasta '.'( mg de !b por gramo de glomalina #Don%ále%N*háve% et al. ())7$ y recientemente se ha observado que la concentración de !b en la glomalina puede variar entre ).3 y '+.+ C del total de !b en el suelo #>odni4 et al.())3$. !or otro lado" es ampliamente conocido que los GM& pueden producir una gran cantidad de micelio eterno. :ambién es conocido que la pared celular de este micelio está compuesta mayormente por quitina y que este compuesto estructural provee una eficiente superficie para la
adso adsorc rció ión n de los los meta metale less pesa pesado doss del del suel suelo o #Dal #Dalliliet al. '117" Don%ále%N*háve% et al. ())7$. Este potencial de adsorción se debe a que las hifas del hongo presentan una mayor afinidad #( a 7 veces más$ que las raíces #Voner et al. ()))$" por lo que la inoculación de plantas tolerantes con GM& podrían incrementar significativamente la estabili%ación de metales pesados contenidos en el suelo. 6tros agentes potenciales de retención del !b en el micelio de los GM& son las metalotioneinas. En plantas acumuladoras de metales #*leme #*lemens ns ())'$ ())'$ y en hongos hongos ectomi ectomicor corrí% rí%ico icoss #Morse #Morseltlt et al. al. '13," Dalli et al. '117$ se ha observado la presencia de estos polipéptidos capaces capaces de adsorber adsorber metales metales pesados. pesados. &unque estos compuestos compuestos no han sido aOn observados en unión con !b" se ha detectado en el micelio de GM& una alta epresión de un gen que codifica para la síntesis de este tipo de polipéptido en presencia de metales pesados #Lanfranco et al. ())($. La absorción e inmovili%ación del !b es mayor por las raíces que se encu encuen entr tran an micor icorri ri%a %ada dass en compa ompara raci ción ón con con las las raíc raíces es no micorri%adas #Daur y &ndholeya ())7" *hen et al. ())+$. La forma en que que el meta metall se inco incorp rpor ora a al inte interi rior or de la raí% raí% mico micorr rri% i%ad ada a es desconocida. 5in embargo" el hecho de que se ha observado un aumento en el nOmero de vesículas con el incremento de concentración de !b en el suelo #Voner et al. ()))$ sugiere que el !b en las raíces micorri%adas podría ser inmovili%ado en las vesículas o en el interior del micelio interno. 5e ha documentado la acumulación de metales pesados" tales como *d" Fn y *u" en el interior del micelio interno de GM& especialmente especialmente en gránulos de polifosfato en el interior de la vacuola #:urnau et al. '11@$. En el caso de hongos micorrí%icos arbusculares no se ha observado la acumulación de !b en gránulos de polifosfato. 5in embargo los GM& se carac aracte teri ri%%an por por adqu adquiirir rir una una gran gran cant cantid idad ad de fós fósforo oro y transportar transportarlo lo de la solución del suelo al interior interior de la raí% en forma de polifo polifosfa sfato. to. 9na ve% que el polifo polifosfa sfato to llega llega a los arbOscul arbOsculos" os" es liberado en la reacción de hidrólisis del polifosfato en las vacuolas de las células #*apaccio y *allo0 '13(" 5aito '11+" Iojima et al. '113" E%a0a et al. ())'$. Lo anterior refleja el gran potencial de los GM& con fines de fitoestabili%ación. 5in embargo" se desconoce si la mayor estabili%ación de !b en las raíces micorri%adas se reali%a medianteJ a$ acumulación de !b en vesículas" b$ absorción en pared celular y en vacuolas en micelio interno" y c$ absorción en pared celular y en polipéptidos en micelio eterno. !robablemente la estabili%ación podría darse a través de un mecanismo como el propuesto por E%a0a et al. #())'$ para el fósforo" donde el metal pesado podría quedarse en la vacuola o incorporarse a la pared celular del micelio # .ig( 9$. 2.5
ABSORCION DE %ETALES %ETALES POR LAS PLANTAS Las plantas han desarrollado mecanismos altamente específicos para para absor absorbe berr y acum acumula ularr nutrie nutrient ntes es"" sin sin emba embargo rgo"" algun algunos os met metales y metaloides des no esenciales son abs absorb orbidos y acumulados en la planta debido a que presente un
compartimien compartimiento to electroquím electroquímico ico similar similar a los elementos elementos nutritivos nutritivos requeridos. La absorción de metales pesados por las plantas es comun comunme ment nte e el paso paso inic inicua uall para para su entrad entrada a en la caden cadena a alimenticia. La absorción y posterior acumulación dependen del movimiento de los metales desde la solución del suelo a la rai% de la planta" su transporte y movili%ación hacia las raices y los tallos. -espues de este proceso de absorción en los vegetales" los metales están disponibles para los herbivoros y humanos a traves de la cadena alimenticia. 6tro 6tro meca mecani nism smo o de ingr ingres eso o de susta sustanci ncias as poten potenci cial alme ment nte e tóicas a las plantas como los metales pesados en mediante la absorci absorción ón foliar foliar.. La disponib disponibili ilidad dad a través través de las hojas hojas de algunos elementos de tra%a provenientes de fuentes puede tener un impacto significativo en la contaminación de las plantas y tamb tambié ién n es de part articul icular ar impor mporttaci acia en la apl aplicac icaciión de fertili%antes foliares. La absorción foliar es mediada por una fase de penetración cuticular y un mecanismo de carácter metabólico que consi conside dera ra la acumu acumula laci ción ón de los los elem elemen ento toss contr contra a una una gradiente de concentración. Las plantas capaces de absorber y acumular metales sobre lo establecido como normal para otras especies en los mismos suelos se llaman hiperacumuladoras generalmente tiene poco biom biomas asa a deb debido ido a que que ella ellass uti utili%a li%an n más más ener energí gía a en los los mecanismos mecanismos necesarios para adaptarse adaptarse a altas concentraciones concentraciones de metal en sus tejidos. La abso absorc rciión y trasl rasloc ocac ació ión n de plomo lomo por por depo deposi sita tacción ión atomosférica en las hojas puede llegar a ser un @C < 1+C del contenido de plomo total en las plantas de hoja como la lechuga donde tiene un raango de 3 micro gramos de peso seco.
%ECANIS%OS DE RESPUESTA DE LAS PLANTAS A LA PRESENCIA DE %ETALES PESADOS Las plantas tienen diferentes mecanismos de respuesta ante la presencia de compuestos tóicos como los metales pesa pesado doss #Bee #Beed d y Dadd Dadd"" '11) '11)$. $. Entr Entre e ello ellos" s" dest destac acan an los los meca mecani nism smos os de ecl eclus usió ión" n" mine minera ralili%a %aci ción ón"" redu reducc cció ión" n" solubili%aci solubili%ación" ón" acumulación" acumulación" quelación y translocació translocación n #5alt et al., '11+2 Lytle et al., '113$. &lgunos son pasivos" como la adsorción por eclusión y otros son activos" a ctivos" es decir" que requieren energía metabólica para llevarse a cabo" como la acumulación" translocación o relocali%ación. La translocación es un tipo tipo de alterac alteración ión de un patrón de compartamentali% compartamentali%ación ación del metal" es decir" algunas plantas translocan o transfieren el eceso de metal a las hojas viejas" otras limitan el transporte de la raí% al tallo. La vacu vacuol ola a tien tiene e un func funcio iona nami mien ento to espe especi cial al en el alma almace cena nami mien ento to de meta metale les. s. Los Los ione ioness met metálic álicos os se transportan de manera activa al interior del tonoplasto como iones iones libres libres o como como complej complejos os metal
erma #>erma y 5ingh" 5ingh" '11+22 5andau et al ."." '11, '11+ '11,22 Behman y 5ha4oori" ())@2 Din et ." ())($. En años recientes" la habilidad de las plantas para al ." acumular acumular contaminantes contaminantes ha recibido recibido mayor atención #/lac4" '11+$. Gay informes que indican indican que algunas especies pueden acumular metales pesados específicos" por ejemplo" Spirodela acumula Fn #Mar4er #Mar4ert" t" '11($. '11($. &demás" &demás" se han polyrhiza que acumula encontrado algunas especies con la capacidad de acumular altas concentracione concentracioness de metales metales pesados en su biomasa las cuales son llamadas Khiperacumuladoras.
La hiperacumulación combina los aspectos de adsorción" transporte y translocación de metales. 5e considera que que ei eiste ste hipe hipera racu cum mulac ulació ión n en las las plan planta tas" s" cuan cuando do la concentración del metal acumulado en los tejidos de las plantas se encuentra en el rango de ).'<'C del peso seco de
la planta" este porcentaje es particular para diferentes metales #5uresh y Bavishan4ar Bavishan4ar"" ())7$. Gasta Gasta la fecha" fecha" han sido reportadas más de 7@) especies como hipe hiperac racum umul ulad adora orass de meta metale less pesad pesados os"" desde desde hierb hierbas as anua anuale less hast hasta a arbu arbust stos os perennes y árboles. !or ejemplo" ejemplo" manglares como Avicenia, han sido reportados como hiperacumulares de cobre" plomo y %inc #Mac y /urchett" ())($. Las estrategias para evitar que los metales pesados aumenten en las plantas son diversas. Etracelularmente se incluyen las micorri%as" la pared p ared celular y eudados etracelulares. La tolerancia puede además involucrar la membrana plasmática y el citosol. -entro del protoplasto eiste una variedad de mecanismos potenciales" por ejemplo" para la reparación de los daños de estrés se ha involucrado a proteinas de choque térmico o a las metalotioneínas" así como la quelación de metales por ácidos orgánicos" aminoácidos o péptidos" o su compartamentali%ación a procesos metabólicos para el transporte dentro dentro de la vacuola #Gall" ())($. ())($. Esta gama de mecanismos mecanismos esta resumido en la Qigura.
Besumen men de los los mecan mecanis ismo moss pote potenci ncial ales es celul celular ares es dispo disponi nibl bles es para para la .igura( Besu destoificación y tolerancia de metales en plantas. '. Bestricción del movimiento del metal a las raíces por micorri%as. (. 9nión a la pared celular y eudados de las raíces. @. Entrada del flujo reducido frente a la membrana plasmática. 7. 5alida activa dentro del apoplasto. +. Wuelación en citosol por varios ligandos. ,. Beparación y protección de la membrana plasmática bajo condiciones de tensión. . :ransporte del complejo !*<*d dentro de la vacuola. #Modificado de Marschner" '11+$.
!DSOCI1N DE ME%!LES ME%!LES "ES!DOS ! S#"E.ICIES $IOL1'IC!S La adsorción es un proceso por el cual las moléculas se adhieren a superficies sólidas. La adsorción física no es específica" y las fuer%as que atraen a las moléculas a las superficies de los sólidos son relativamente frágiles. La energía de activación por adsorción física usualmente no es mayor mayor de una una Ical IcalHg Hgmo mol.l. En la adsorc adsorció ión" n" los los iones iones metá metálilico coss son son secue secuest stra rado doss de la solu soluci ción ón a trav través és de algun algunos os meca mecani nism smos os como como intercambio iónico" quelación" adsorción por fuer%as físicas y atrapamiento de iones #5tir4 y 5taden" ())'$. 5e ha reportado que la temperatura puede influenciar al proceso de adsorción #>oles4y" ())@$. Iuyuca4 y >oles4y #'131$" demostraron que el cobalto #*o$ adherido a un alga café" #&scophyllum nodosum$ aumentó de un +) a un )C" cuando la temperatura incrementó de 7 hasta (@X *. En general" los mecanismos de remoción son diferentes entre las distintas especies de plantas y estarán determinados por el tipo de metal. 5in embargo" la adsorción es sin duda el mecanismo de remoción etracelular más reportado en plantas acuáticas #5tir4 y 5taden" ())'$. !or otro lado" la biomasa usualmente contiene más de un tipo de sitios disponibles disponibles para el secuestro de metales y el efecto de la temperatura temperatura en cada tipo de sitio puede" además" contribuir al total del metal secuestrado. Esto fue confirmado con la adsorción de *u a una biomasa microbiana saturada con potasio #8eppen y Gornburg" '11+$. !ara muchos de los metales" el calor de reacción fue constante" independientemente del grado de ocupación de los sitios. 5in embargo" para el *u el calor de reacción decreció con el aumento del grado de ocupación delos sitios de ( a '7 IVHmol" indicando la unión de varios sitios de ligandos o la formación de diferentes tipos de complejos de *u con la biomasa. !ara otros metales pesados" el calor de reacción de adsorción fue entre y '' IVHmol" para metales ligeros entre (.' y , IVHmol #8eppen y Gornburg" '11+$. Wuelantes intracelulares !or otro lado" a nivel intracelular los metales forman complejos con un ligando ligando eiste eistente nte o sinteti% sinteti%ado ado de nuevo" nuevo" que pueden ser ácidos ácidos orgánic orgánicos" os" algunos algunos aminoá aminoácid cidos" os" metalo metalotio tioneí neínas nas y fitoqu fitoquelat elatina inas" s" siendo los dos Oltimos Oltimos los más importantes importantes #Bauser" #Bauser" '1112 '1112 *obbett" *obbett" ()))$.
%ATERIALES 1. Pape Papell toal toallla 2. Tubos bos de de ens ensay ayo o 3. Mascarilla 4. Probetas 5. Placa Pe Petri 6. Lejía 7. Gotero . Matr Matra! a! "rl "rlen en# #eyer eyer $. %ureta 1&. '(ua destilada destilada 11. )e#illas )e#illas de lec*u(a lec*u(a
PROCEDI%IENTO •
Preparación de a! c"ncen#raci"ne! de ace#a#" de p"$"
1. Pri#ero Pri#ero preparare preparare#os #os 4 concentracion concentraciones es de acetat acetato o de plo#o plo#o a 5&#M+ 1&&#M+ 15&#M y 2&&#M
•
De!in%ección de a! !e$ia! de ec&'(a ) paca! pe#ri
2. Pri#e Pri#ero ro cont conta#o a#oss 1&& 1&& se#i se#illa llass
3. ,na -e! -e! ue ten(a#o ten(a#oss nuestras nuestras se#il se#illas+ las+ las las desin/ec desin/ecta#os ta#os++ #e!clando 1#l de a(ua y 2#l de *ipoclorito de sodio
4. La desin/e desin/ecci0n cci0n debe *acerse *acerse en una placa Petri li#pia li#pia y esterili!ada durante 15 #inutos
5. )e(uida#ente )e(uida#ente ta#bin ta#bin desin/ect desin/ecta#os a#os 5 placas petri+ petri+ para lo cual cual #e!cla#os en un recipiente $&&#l de a(ua y 1&&#l de *ipoclorito de sodio durante 25 #inutos
La*ad" ) !ecad" de a! !e$ia! 6. orta#os orta#os el papel toalla toalla en /or#as /or#as circular circulares es para usarlo usarlo co#o co#o papel /iltro
7.
)e(uida#ente la-a#os nuestras se#illas con a(ua destilada para poder e-itar ue ueden residuos de *ipoclorito en estas
. Lue(o pone#os pone#os nuestro nuestro papel toalla toalla en 5 placas petri
•
C'#i*" de a! !e$ia! de ec&'(a
$. ' continuaci0n continuaci0n pondre#os pondre#os 2& se#ill se#illas as en cada cada placa placa petri petri
1&. ' nuestra 1ra placa le ec*a#os 3#l 3#l de a(ua destilada placa de control
11. "trae#os 3 #l #l de cada concentraci0n reali!ada reali!ada y le ec*a#os a nuestras placas Petri 2+3+ 4 y 5 respecti-a#ente
12. inal#ente las deja#os incubar incubar por 72*oras 3dias a una te#peratura de 22
RESULTADOS MEDICIONES DE L! "L!C! : DE CON%OL-
+Paca C"n 2, Se$ia! - $ De A('a/
semilla 'adic!l i(oco) *oliolo s a ilo + 0 ,' 0, 0,( 0,) , 0 ,* 0, 0,* 0,+ 0,5 1,1 0,) . 1 ,1 1, 0,* 0,) / 0 , 0, 0,* 0,+ 0 0,5 0,( 0,+ 1 0 , 0, 0,' 0,+ 2 0 ,' 0, 0,* 0,+ 3 0 , 0, 0, 0,+ +4 0 ,( 0, 0, 0,+ ++ 0 ,( 0, 1,1 0,) +, 0 ,* 0, 0,* 0,) + 1 ,1 1, 0,( 0,) +. 1 1 0,+ +/ 1 ,1 1, 0, 0,) +0 0 ,5 0, 0,5 0,+ +1 1 0,5 0,+ +2 0 , 0, 0,+ 0,) +3 0 ,5 0, 0,) 0,) ,4 0 ,5 0, 0,) 0,+ semillas ('omedio des56 Es)anda'
0,*5 0,21
i(oco) ilo
*oliolo
0,'5 0,22
0,+)5 0,051
NO%!NO%!- fue la ;nica placa en la cual germinaron las placas(
ES#L%!DOS 'ENE!LES%!es)'a s c'ecimie n)o ini7icio n
+: A"!a
,: -ml de P7 /4%
-6 con .6 -ml -ml de de P7 +44mL P7 +/4ml
/6 -ml de P7 ,4ml
TOT AL 8
20
0
0
0
0
(0-
0
20
20
20
20
20-
8 se#illas
Muestras
8 se#illas
Muestras
5e dejó germinar la muestra por @ días #el tiempo adecuado son '() horas pero por cuestión de tiempo no se pudo dar$. &l eaminar la muestra después de este tiempo se observó que solo creció el de la placa control que estaba con agua. En las placas que contenían la solución del plomo en sus diferentes concentraciones no se observó cambio alguna" esto puede ser por dos motivos el primero que el plomo inhibió el crecimiento de las semillas y el segundo que retraso la germinación de estas. -ebi -ebido do a que que el plom plomo o casu casusa sa deso desord rden enes es en la acti activi vida dade dess fisiológicas de la semilla es decir mata poco a poco las células esto depende a la cantidad de la concentración al que esta epuesta #mata eventualmente las células a altas concentraciones$" dado que los mayores daños se dan en la actividad en%imática" en su estructura y transporte de oígeno. 9nos ejemplos de su daño en la semilla sonJ
& altas concentraciones reduce el nOmero de semillas en germinación y encogimiento del hipocótilo.
Las actividades de un amplio rango de en%imas de diferentes vías metabólicas son afectadas por el plomo. La inhibición del +) C de la mayoría de en%imas se produce a una concentración de entre ')<+ y (Y')<7 M de plomo. & nivel celular el plomo tambien inhibe las actividades actividades de en%imas que contienen grupos sulfhidrilo #<5G$ necesarios para su actividad
& altas concentraciones" la barrera funcional de plasmalema es dañada y una gran cantidad de plomo penetra dentro de las células.
En las plantas altera la fotosíntesis de las plantas debido a que los los cloro cloropl plas asto toss son son alte altera rado doss por por la toi toici cida dad d por por plom plomo o causando innumerables efectos adversos.
CONCLUSIONES
5e observó que el plomo tuvo un efecto nocivo contra las plantas inhibiendolas o retardando su germinación" sea esta por el efecto toico que posee. Esta se pudo comprobar comprobar por el anál anális isis is fisi fisiol ológ ógic ico o de la mues muestr tra a con con agua agua"" en la que que si germino" germino" mientras que en ninguna de las concentraciones concentraciones con plomo germino.
La elongación de la radícula o del hipocotilo varían de acuerdo al tipo y cantidad de concentración de una solución.
&lgunos metales como el acetato de plomo son abdorvidos y acumulados por plantas #lechuga$debido a que presentan un comportamiento electroquimico .
La sensibilidad de la lechuga # Lactuca sativa L.$ en las pruebas de germinación de este estudio" y los antecedentes registrados en la literatura que indican que esta especie es una buena acumuladora de metales pesado" en menor proporción.
Los bioensayos nos permiten determinar y evaluar los efectos en los agentes fisicos y químicos de distintas sustancias.
La temperatura medio óptimo para el desarrollo de la lechuga es de'+ a '3 grados.
*ada ves que sea mayor la concentración de un metal será más toico o perjudicial para el desarrollo de una semilla.
CUESTIONARIO 0.
EXPLI1UE EXPLI1UE COMO COMO SE TANSPO TANSPOT TA EL P3 EN LA AI4 DE LA PLANTA.
Gacia la superficie de la raí% el !b(; se une a los grupos carboilo del ácido ácido uróni urónico co del del mucí mucíla lago go.. El mucí mucíla lago go estab estable lece ce una una barre barrera ra impo import rtan ante te prot protegi egien endo do el sist sistem ema a radi radicu cula larr del meta metall entr entrant ante. e. &lgunas de las uniones de los metales son liberadas cuando el mucílago es biodegradado #Morel et al." '13,$. Los microorganismos del suelo pueden afectar la disponibilidad del meta metall pesa pesado do por por proc proces esos os de bios biosor orci ción ón"" bioa bioacu cumu mula laci ción ón y solubili%ación. &dicionalmente" las ectomicorri%as pueden influenciar la entr entrad ada" a" tran transp spor orte te y toi toici cida dad d del del !b(; !b(; en abet abeto o noru norueg ego o #Marschner et al. '11,$.
Plomo en el apoplasto
"!ED CEL#L! La retención de plomo en las raíces está basada en la unión de !b(; hacia iones con sitios intercambiables sobre la pared celular formando depósitos en la misma. Esta precipitación etracelular corresponde principalmente a la forma de carbonato de plomo.
La adición de quelantes sintéticos" tal como G
MEM$!N! "L!SM<%IC! En general" las plantas dicotiledóneas acumulan significativamente altas cantidades de plomo en raíces en comparación con las raíces de las plantas monocotiledóneas El plomo transportado desde el suelo hacia las células tiene que cru%ar la membrana plasmática plasmática de las células de la raí%. 9na posible vía de transporte de plomo a través de la membrana plasmática parece que es a través de los canales catiónicos de la mísma" tales como canales de *alcio. En este sentido" ha sido caracteri%ado un canal de *a;( operado por voltaje en la membrana plasmática de raí% en trigo y maí% encontraron que el !b(; inhibe significativamente el voltaje medido como consecuencia de la actividad de los canales de *a;( en el plasmalema de raíces de trigo. La inhibición de los canales de *a;( por !b(; puede originarse por bloqueo del canal por el !b(; o debido a transporte competitivo de !b(; a través del canal de *a;(. Los bloqueadores de los canales del calcio son capaces de inhibir la proliferación celular y la falta de calcio ocasiona la apoptosis o muerte celular. !or otra parte" el *a(; bloquea el transporte de !b(; dentro de la raí% y" en consecuencia" disminuye la toicidad por !b(; sobre el creci crecimi mient ento o de la mism misma. a. El efect efecto o prote protect ctor or del *a;( *a;( sobre sobre la toicidad del !b(; puede ser relacionada con su inhibición para ser acumulado el metal pesado en la punta de la raí%" sitio potencialmente blanco de la toicidad del !b(;. El Mg(;" a pesar de que bloquea tanto como el calcio la absorción absorción de !b(;" no mejora la toicidad toicidad por !b(; sobre el crecimiento de la raí% tanto como el calcio. Estos resu resultltad ados os sugi sugier eren en que que el efec efecto to prot protec ecto torr del del *a;( *a;( sobr sobre e la toici toicidad dad del !b(; !b(; involuc involucra ra mOltip mOltiples les mecanis mecanismos mos"" incluy incluyendo endo la competición para entrar" y que el !b(; y el *d(; pueden competir con cationes divalentes por el transporte dentro de las raíces de plantas de arro%.
%!NS"O%E DE "LOMO EN L! !67 DE L! "L!N%! El plomo se mueve predominantemente dentro del apoplasto de la raí% en una forma radial a través del córte y se acumula cerca de la endode endoderm rmis is.. La endod endoder ermi miss actO actOa a como como una una barre barrera ra parci parcial al al movimiento de plomo entre la raí% y la parte aérea. :al y como muestran la mayoría de datos referidos a la elevada acumulación de plomo en raíces comparada con la de la parte aérea El transporte limitado de plomo desde las raíces hacia otros órganos es debido a la barrera de la endodermis de la raí%. !arece ser que la banda de *aspari de la endodermis es el mayor factor limitante que restringe el transporte de plomo dentro del tejido del cilindro central. La posibilidad de transporte simplástico del plomo ha sido demostrada en raíces de cebolla e hipocótilos de berro #8ier%bic4a" '13$. <as conce concent ntrac racio ione ness de plom plomo o causa causan n lesi lesion ones es e inte interru rrupc pció ión n en la func funció ión n de la barr barrera era del del plas plasma male lema ma tant tanto o en la perm permea eabi bililidad dad selectiva del plasmalema como en el tonoplasto. 5e ha demostrado que el plomo se retiene más en la superficie del plasmalema que en las paredes celulares. El plomo puede entrar en células dañadas junto con otros componentes como determinados colorantes" los cuales no entran en células no dañadas #5eregin et al." ())7$. El patrón de distribución de plomo en la raí% difiere considerablemente depend dependie iend ndo o de conce concent ntra raci cion ones es de plom plomo o y vari varian ando do segOn segOn la concent concentraci ración ón #5eregi #5eregin n et al." al." ())7$. ())7$. & bajas concent concentrac racion iones es de plomo predomina el flujo de iones plomo en el apoplasto" mientras que a altas concentraciones" la barrera funcional de plasmalema es dañada y una gran cantidad de plomo penetra dentro de las células. El contenido de plomo en varios órganos de la planta tiende a decrecer en el siguiente ordenJ raíces hojas tallos inflorescencia semillas. 5in embargo" este orden puede presentar variaciones intraespecíficas. En plantas de cebolla #&llium cepa$" el plomo absorbido es locali%ado en altas *onc *oncen entr trac acio ione ness en las las punt puntas as de la raí% raí% segu seguid idas as por por part partes es proimales de la raí%" mientras que bajas concentraciones han sido encontradas encontradas en la base de la raí% #Michala4 #Michala4 y 8ier%bic4a" 8ier%bic4a" '113$. Las hojas difieren su capacidad para acumular plomo dependiendo de la edad edad.. El mái máimo mo cont conten enid ido o de plom plomo o es enco encont ntra rado do en hoja hojass senescentes y el mínimo en hojas jóvenes #Dod%i4" '11@$. Estudios Estudios ultraestruct ultraestructurales urales han revelado revelado que cantidades cantidades variables variables de depósitos de plomo están presentes principalmente en el espacio inte interce rcelu lula lar" r" pare pared d celu celula larr y vacuo vacuola las" s" mien mientr tras as que que pequ pequeñ eños os depósitos de este metal han sido vistos en el retículo endoplasmático" dictiosomas y vesículas derivadas de los mismos. El factor por el cual
el plomo es encontrado en el retículo endoplasmático y dictiosomas está aparentemente relacionado con la secreción del metal de la superficie celular dentro de la vacuola. !uesto que una pequeña cantidad de plomo alcan%a el nOcleo" cloroplastos y mitocondrias" es lógico suponer que ejerce su efecto tóico sobre estos orgánulos.
2. EECTOS BIOLOGICOS DE LA ITOTOXICIDAD ITOTOXICIDAD DE P3 E PLANTAS EXPUESTAS A ALTAS Y BA6AS CONCENTACIONES DE P3.
E$ECTOS $ISIOL9ICOS La fitotoicidad por plomo ocasiona desordenes en las actividades fisiológicas normales de las plantas hasta matar eventualmente las células a altas concentraciones #Ernst" '1132 5eregin e Avanov" ())'$. Los prin princi cipa pale less proce proceso soss fisi fisiol ológ ógic icos os afect afectad ados os son la acti activi vidad dad en%im en%imát átic ica" a" la nutr nutric ició ión n miner mineral al"" el pote potenc ncia iall hídri hídrico co"" el estat estatus us hormonal" la estructura de la membrana y el transporte de electrones. Los síntomas de toicidad por !b pueden dividirse en síntomas no específicos y específicos. los síntom síntomas as visual visuales es no especí específic ficos os consis consisten ten en una inhibi inhibició ción n rápida del crecimiento radicular" reducción del área foliar" clorosis y aparición de manchas pardo
I)
A altas concentraciones de Pb
Los efectos ocasionados por el plomo a altas concentraciones sonJ •
•
•
•
-isminución del '7 al @) C en la germinación de semillas de arro% y reducción del crecimiento de semillas de '@ a 7+ C con 'mM !b #>erma y -ubey -ube y" ())@$ Bedu Beducc cció ión n del del nOme nOmerro de semi semilllas las en germ germiinaci nación ón y encogimiento del hipocótilo de Lupinus #8o%ny" et al." '13($. Anhibición de crecimiento de la raí% a ')<( < ')<, M !b in vitro o con un contenido superior a ') mg H 4g de contenido de plomo en el suelo #/rec4le" '11'$. & nivel celular el plomo inhibe las actividades de en%imas que contienen grupos sulfhidrilo #<5G$ necesarios para su actividad #>an #>an &ssche y *lijsters" '11)$.
II)
A bajas co concentraciones de de Pb Pb
Los efectos ocasionados por el plomo a /a=as concentraciones son•
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Mayor sensibilidad en el desarrollo y la etensión de la raí% principal a diferencia de las raíces laterales #6broucheva et al." '113$. Ancremento del contenido de plomo en las raíces en relación directa con la concentración en niveles de entre ).' y ( ZM de !b en !icea abies. !aralelamente" cuando se reali%a una eposición de las plantas a ).+ ZM de !b durante 7 semanas se reduce el crecimiento de las raíces primaria" secundaria y terciaria #Dodbold y Iettner" '11'$. En semi semillllas as se ha obse observ rvad ado o una una fuer fuerte te inhi inhibi bici ción ón del del crec crecim imie ient nto o de la raí raí% prim primar aria ia y una una cort corta a %ona %ona de ramifi ramificaci cación ón cuyas cuyas raíces raíces latera laterales les son más compact compactas" as" ocupando una posición mucho más íntima en la punta de la raí% con respecto a raíces crecidas crecidas en la ausencia ausencia de plomo #6broucheva et al." '113$
DESCI DESCIBA BA LOS EEC EECTO TOS S BIO1UI BIO1UIMIC MICOS OS DEL DEL P3 P3 EN LAS LAS PLANTAS
Efectos /io+uímicos Los primeros estudios sobre la acción del plomo a nivel bioquímico se centraron en descripciones sobre la considerable reducción de la síntesis de -?&" B?& y proteínas en el embrión aial" y en los endospermos de plantas de arro% en germinación sometidos a concentraciones crecientes de plomo &simismo se ha aceptado que la toicidad por plomo además de disminuir los niveles del contenido de proteínas en tejidos también causa alteraciones significativas en la composición lipídica En el caso de P. vulgaris y Z. mays observaron aron cambio cambioss mays se observ sustanciales a nivel de glucolípidos" especialmente monogalactosil y diacilgliceroles" los cuales fueron asociados con alteraciones en la permeabilidad de la membrana en los cloroplastos #5tefanov et 11@$.. Espe Especí cífficam icamen entte" al incub ncubar ar clor clorop opllast astos con con al ." '11@$ concent concentraci racione oness consta constante ntess de sales sales de plomo" plomo" los nivele niveless de
ácidos grasos insaturados ascendieron notablemente con respecto a los ácidos grasos saturados.
Efectos so/re las actividades en,imáticas Las actividades actividades de un amplio rango de en%imas de diferentes diferentes vías metabólicas metabólicas son afectadas por el plomo. La inhibición inhibición del +) C de la mayoría de en%imas se produce a una concentración de entre ')<+ y (Y')<7 M de plomo. & esta concentración se hace referencia en términos de la constante de inactivación #Ii$. La inhi inhibi bici ción ón sobr sobre e la activ activid idad ad en%i en%imá mátitica ca es causa causada da por por la inte intera racc cció ión n de !b con con los los grup grupos os sulf sulfid idri rilo lo #N5G #N5G$$ que que está están n prese present ntes es en el cent centro ro activ activo o de los los en%i en%ima mas" s" los los cual cuales es son esenciales para la estabili%ación de su estructura terciaria. &demás" la reacción con los grupos #N5G$ puede bloquear los grupos N *66G con iones plomo" lo que parecer también juega un papel impor importa tant nte e en la inhi inhibi bici ción ón de la acti activi vidad dad en%im en%imát átic ica a bajo bajo el tratamiento con este metal #Levina" '1($. El plomo forma un mercáptido con el grupo #N5G$ de la cisteína y tambié también n forma forma complej complejos os con grupos grupos fosfat fosfato. o. La inhibi inhibició ción n de metaloen%imas bajo tratamiento con plomo parece ser debida a un despla%amiento del metal esencial por plomo. La inhibición de la actividad en%imática debdida al plomo no parece ser especiifica para este metal J tales inhibiciones son también evidente con otros cationes cationes que tienen tienen comparables comparables afinidades afinidades por grupos proteicos proteicos funcionales. 5in embargo" las actividades de algunos en%imas se han visto incrementadas al ser epuestas a plomo. :ales resultados aparentemente conciernen a cambios en la síntesis en%imática" inmov inmovilili% i%aci ación ón de los los inhi inhibi bidor dores es de los los en%i en%imas mas"" o como como un resultado efector de moléculas" las cuales son sinteti%adas bajo fitotoicidad con plomo.
!B6*E565 METAB9LIC OS )íntesis de loro/ila
ijaci0n de ;2
E?FAM&5
. 9a#ino le-ulinato
de*idro(enasa
iclo de de a al-in
Gliceralde*ido 39 39
>ía Pentosa
/os/ato de*idro(enasa
os/ato
?e*idro(enasa
'si#ilaci0n
itrato reductasa
/e 2
Gluta#ina sintetasa ?eoyribonucleas a
"n!i#as
Proteínas os/o*idrolasa
Metabolis#o
EQE*:6
BEQEBE?*A& 5
7EGETALES
DEL P3
Pennisetum typhoideum
9
Prassad : Prassad 1$7
Avena Avena sativa
9
Zea mays
9
Mousta=as et al . 1$$4 >ojtec*o-a : Leblo-a 1$$1
9
>allee : ,l#er 1$72
9
>allee : ,l#er 1$72
9
>allee : ,l#er 1$72
Cucumis sativus Glicine max
9
%ur!yns=i 1$4
9
Lee et al . 1$76
Hydrilla
@
Aana : *oud*ary 1$2
verticillata Hydrilla
@
Aana : *oud*ari 1$2
Proteasa
verticillata Hydrilla
@
Aana : *oud*ari 1$2
'lcalina /os/atasa
verticillata Hydrilla
@
Aana : *oud*ari 1$2
'cido /os/atasa
verticillata Glycine max
@
Lee et al . 1$76
.9a#ilasa
Oryza sativa
9
Mu=*erji : Maitra 1$77
9
Tu )*u : %rouillette 1$7 Tu )*u : %rouillette 1$7 >er#a : ?ubey 2&&3 Lee et al . 1$76
ucleolíticas
Bidr0lisis de
E5!E*AE5
Spinach oleracea Spinach oleracea
Spinach oleracea
?e Glucosa Generaci0n de
Zea mays 'TP sintetasa
"ner(ía
'TPasa
Zea mays
9
Metabolis#o
atalasa
Oryza sativa
9
'ntioidati-o
Guiacol peroidasa 'scorbato oidasa
Glicine max
@
Phaseolus aureus
@
'scorbato peroidasa Glutati0n reductasa )uper0ido dis#utasa
Oryza sativa
@
Oryza sativa
@
Oryza sativa
@
>er#a : ?ubey 2&&3 >er#a : ?ubey 2&&3 >er#a : ?ubey 2&&3
8 EXPLI1UE LOS EECTOS DEL PLOMO EN LA OTOSINTESIS9 ESPIACION Y ABSOCION ABSOCION DE NUTIENTES.
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EFECTOS SOBE LA FOTOS!"TESIS
El proc proces eso o de la foto fotosí sínt ntes esis is de las las plan planta tass es alte altera rado do en los los clor cloropl oplas asto toss por por la toi toici cidad dad por por plom plomo o caus causand ando o innum innumer erab able less efectos adversos. 5in embargo" se pueden resumir a continuación para facilitar su comprensiónJ -isminución de la tasa fotosintética -istorsión de la ultraestructura del cloroplasto Bestri Bestricció cción n de síntes síntesis is de clorof clorofila ila"" plasto plastoqui quinona nona y carotenoides o 6bstrucción de transporte de electrones Anhi Anhibi bici ción ón de activ activid idad ades es en%i en%imát mátic icas as del del cicl ciclo o de *alvin. o -eficiencia de *6( como un resultado de cierre estomático. • • •
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Los cloroplastos son los principales órganos indicadores de los daños ocas ocasio iona nado doss por por el plom plomo o sobr sobre e el proc proces eso o meta metabó bólilico co de la fotosíntesis fotosíntesis.. !lantas !lantas de *eratophyll *eratophyllum um demersum demersum crecidas crecidas en medio acuá acuáti tico co con !b #?6 ?6@$ @$( ( most mostra raro ron n dist distiintos ntos camb cambio ioss en la ultraestructura de los cloroplastos #Bebechini y Gan%ely" '17$. Las célu célula lass de las las hoja hojass de tale taless plan planta tass ehi ehibi bier eron on redu reducc cció ión n de apilamientos de granas junto con una reducción en la cantidad de estroma en relación con la del sistema lamelar. :ambién ehibieron ausencia de granos de almidón. El tratamiento con plomo también cambió cambió la compos composici ición ón lipídi lipídica ca de las membrana membranass tilaco tilacoida idales les en hojas de Fea mays L. #5tefanov et al." '11+$. El plomo perjudica la absorción de elementos esenciales tales como hierro y magnesio en plantas de pepino y" como consecuencia" inhibe la síntesis de clorofila #/ur%yns4i" '13$. Estos daños de los aparatos fotosintéticos son debido a la afinidad del plomo por ligandos de proteínas ?< y 5< #&hmed y :ajmirodni4 et al." '111$. &cerca del efecto sobre la obstrucción del transporte de electrones #Bashid et al." '117$ se sabe que el plomo afecta el sitio donador y el
sitio receptor del fotosistema AA #!5 AA$" el complejo citocromo bHf y el fotosistema fotosistema A #!5 A$. Esto ha sido en su mayor parte aceptado ya que la inhibición del transporte de electrones del !5 A es más sensible que la del !5 AA en cloroplastos de espinaca #Mohanty et al." '1312 5ersen et al." '113$. El plom plomo o tamb tambié ién n caus causa a una una fuert fuerte e diso disoci ciac ació ión n del del poli polipé pépt ptid ido o etrínseco del complejo disociador de oigeno del !5 AA originando despla%amiento de *a" *l< y Mn desde este sitio donador del !5AA #Bas #Bashi hid d et al." al." '11' '11'$. $. Est Esto hac hace prop propo oner ner que que los los camb cambio ioss confo conform rmac acio iona nale less de las las LG* LG* AA #Ligh #Lightt Garv Garves estiting ng *omp *omple lee es$ s$ subunidades fundamentales del !5AA" conllevan al no ensamblaje de los los comp compon onen ente tess redo redo" " de los los cofa cofact ctor ores es y de las las prot proteí eína nass etrínsecas" conduciendo a la degradación de las subunidades !5AA #&hmed y :ajmir
. EFECTOS SOBE LA ESPIACI#" $ CO"TE"I%O E" ATP ATP En relación con los en%imas fotorrespiratori fotorrespiratorios os el mecanismo mecanismo sobre la estim estimul ulac ació ión n de la respi respirac ració ión n por por plom plomo o aOn aOn no está está claro claro.. 5e plantean varias incongruencias2 una de éstas es que se inhibe la activ activid idad ad clor clorop oplás lástitica ca de la &:! sint sintet etas asa a H&: H&:!asa !asa #:u #:u 5hu y /rou /rouilille lett tte" e" '13 '13$$ y no se afec afecta tan n otro otross en%i en%ima mass como como ?&-G ?&-G<< hidroipiruvato reductasa" glicolato oidasa y el en%ima ?&-
. EFECTOS SOBE LA ABSOCI#" %E "UTIE"TES Muchas de las acciones atribuidas al plomo parecen ser indirectas como un resultado del desequilibrio mineral dentro de los tejidos. &sí" se sabe que altas concentraciones de plomo en el suelo causan desequilibrio en las proporciones de nutrientes minerales dentro de los tejidos de las plantas en crecimiento.
*ambios significativos se han observado tanto en los contenidos de nutrientes como en las proporciones internas de nutrientes en plantas bajo la toicidad con plomo #Iabata
RECO%ENDACIONES:
9tili%ar guantes en el movimiento de las semillas para evitar su contaminación con algunos agentes eternos.
!ara la medición de la radícula y el hipocotilo utili%ar hojas milimetradas para una mayor precisión.
9tili%ar protección para evitar ser afectados con el enobiotico.
En el mome moment nto o de roci rociar ar el cont contam amin inan ante te en la plac placa" a" aseg asegura urarno rnoss que que este este equi equita tatitiva vamen mente te rocia rociado do por por toda toda la circunferencia.
5eleccionar las semillas adecuadas y de calidad" para prevenir que el ensayo reali%ado sea alterado.
BIBLIORA$IA •
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'n0ni#o. 2&&6.
de anónima. 5itio 0ebJ httpJHHbibliotecadigital.sag.gob.clHdocumentosHmedio\ambienteHcriter ios\calidad\suelos\aguas\agricolasHpdf\aguasHaneo\&Hplomo.pd f *esar Marc. #())+$. /ioensayos de toicidad. ()'+" de monografias 5itio 0ebJ httpJHH000.monografias.comHtrabajos'(HneonHneon.shtml.. httpJHH000.monografias.comHtrabajos'(HneonHneon.shtml &nónimo. #()'7$. Ensayo de toicidad aguda con semillas de lechuga Lactuca sativa L.. ()'+" de 9niversidad ?acional de &vellaneda 5itio 0ebJ httpJHHibio.ddns.netHEnsayo\de\Ecotoicidad.pdf German :ara%ona :ara%ona Mirabal. #()''$. #()''$. QA:6:6RA*A-&- -E *6/BE [ LE*G9D&. ()'+" de concytec. 5itio 0ebJ httpJHH000.concytec.gob.peHportalsinacytHimagesHstoriesHcorcytecsH huanucoHfitotoicidad\de\cobre\en\lechuga\unh.pdf
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!. /ohórque%&L9&*A]? -E Lactuca sativa [ 5elenastrumcapricornutum *6M6 A?-A*&-6BE5 -E :6RA*A-&- E?&D9&5. ()'+" de !ontificia 9niversidad Vaveriana 5itio 0ebJhttpJHH000 0ebJhttpJHH000.academia.eduH(1'++3(HE>& .academia.eduH(1'++3(HE>&L9&*A L9&*A C*@C1@?\-E\Lactuca\sativa\[\5elenastrum\capricornutum\* 6M6\A?-A*&-6BE5\-E\:6RA*A-&-\E?\&D9&5 Bubén 5ierra >illagrana. #()')$. Qitorremediación de un 5uelo *ontaminado con !lomo por &ctividad Andustrial. 5itio 0ebJ httpJHH000.monografias.comHtrabajos< pdfHfitorremediacionHfitorremediacion(.shtml *&5:ALL6 /B&>6 &%ael" ?E:F&G9&L ?&>& Marina" !^BEF !^BEF Qanny y D9E>&B& D&B*_& D&B*_& Vosé &ntonio. #()),$. E5:9-A6 -E L& &/56B*A]? &/56B*A]? -E ME:&LE5 !E5&-65 !6B L& !L&?:& -E ?6!&L 6!9?:A& QA*95 A?-A*&.. ()'+" de Laboratorio de Anvestigación en /ioinorgánica y /iorremediación #LA/y/$. -epartamento de *iencias /ásicas" 9niversidad &utónoma de :lacala 5itio 0ebJ 0ebJ httpJHH000.uaeme.mHBed\&mbientalesHdocsHmemoriasHBesumen H:&HB*H:&*<(,.pdf !.dela>ega. #abril (7" ()'7$. La fitorremediaciónJ plantas para tratar la contaminación ambiental. ()'+" de La Mama !acha 5itio 0ebJ httpJHHlamamapachama.comH()'7H)7H(7Hla
